Karboksimetyyliselluloosan korvaaminen luonnollisilla komposiittimateriaaleilla hydrogeelikomposiitin valmistuksessa

Abstract

Sooma Oy on suomalainen terveysteknologian yritys, jonka päätuote on lääkinnällinen laitekokonaisuus jonka ComfoPad-elektrodien johdinaineena käytetään hydrogeelejä, vesilukoisten polymeerien muodostamia kolmiulotteisia verkostoja. Insinöörityön tavoitteena oli selvittää kyseisten hydrogeelin biohajoavuus ja selvittää, millaisilla reseptiikan muutoksilla sitä voitaisiin parantaa. Oleellisimmaksi kehityskohteeksi tunnistettiin komposiittimateriaalina toimiva karboksimetyyliselluloosa, jonka biohajoavuus osoittautui vain keskinkertaiseksi. Todennäköiseksi syyksi nähtiin se, että sen sisältämät funktionaaliset karboksimetyyli-ryhmät ovat yhdisteeseen kemiallisesti muokattuja (substituutioita), ja yhdisteen substituutioasteella todettiin käänteinen suhde sen biohajoavuuteen. Kyseiset substituutiot osoittautuivat kuitenkin välttämättömiksi aineen toiminnallisuuden kannalta, sillä ne tekevät aineesta vesiliukoisen ja ilman veteen liukoisuutta aineet eivät päädy täytemateriaaliksi matriisiin.

Muiksi korvaaviksi materiaaleiksi tutkittiin biopohjaisia polysakkarideja, varsin onnistuneesti. Saavutetut tutkimustulokset kertoivat yksiselitteisesti, että komposiittimateriaalin korvaaminen nosti geelin biohajoavuusasteen 70 prosentista yli 90 prosenttiin kaikissa tapauksissa ja nämä muodostivat kaikki myös spesifikaatiot tyydyttäviä, toimivia geelejä. Yksi näyte saavutti myös ComfoPadin turpoamisstandardit, ja osoittautui teknisesti yhtä laadukkaaksi kuin ComfoPad. Tässä geelissä käytettiin komposiittimateriaalina kalsiumalginaattia, maametalli-alginaatti-yhdistettä joka muodostettiin reaktioliuokseen in situ alginaattihapon natriumsuolasta ja kalsiumkloridista lisäämällä ne samanaikaisesti kaasunmuodostusaineen kanssa.

Tämän tutkimuksen puitteissa muut parametrit ja menetelmät pidettiin vakioina, joten saavutettuja tuloksia on todennäköisesti mahdollista parantaa optimoimalla tämän työn ulkopuolelle rajattuja seikkoja.