[EN] The current PhD thesis deals with the development and characterization of novel
nanocomposites based on biodegradable poly(mannitol sebacate) (PMS) matrices
with tailored properties and shape-memory capabilities for biomedical
applications. Two types of fillers -cellulose nanocrystals (CNC) and electrospun
poly(lactic acid) nanofibers (NF-PLA)- were used as reinforcement in order to
induce and/or enhance the shape-memory properties of PMS matrices. Also,
different crosslinking profiles and stoichiometric ratios between mannitol and
sebacic acid (1:1 and 1:2) were studied and evaluated to obtain samples with low
and high degrees of crosslinking. An appropriate combination of the crosslinking
profile and the monomer ratio for PMS matrix, as well as the addition of low
content of CNC, allowed the development of PMS/CNC nanocomposites with a
wide range of mechanical properties and degradation profiles. On the other hand,
highly oriented poly(lactic acid) (PLA) nanofiber mats obtained by electrospinning
were embedded in the PMS matrices. An enhancement of up to 53-fold in the
Young's modulus was observed for PMS/NF-PLA nanocomposites filled with 15 wt%
of PLA nanofibers. The incorporation of fillers (CNC and NF-PLA) allowed the
development of thermally active shape-memory nanocomposites with an
enhancement of parameters such as recovery stress and shape fixity. The
electrospun PLA-reinforced nanocomposites, offered the best balance of
mechanical and thermal properties, as well as a greater control of the transition
temperature for switching the change of shape, within a useful range of
temperatures. Owing to that, these materials may be of interest as smart
responsive systems in long-term biomedical applications. / [ES] La presente tesis doctoral, se centra en el desarrollo y caracterización de nuevos
nanocompuestos biodegradables, a partir de matrices de poli(mannitol sebacato)
(PMS) con propiedades a medida y capacidades de memoria de forma para
aplicaciones biomédicas. Dos tipos de cargas -nanocristales de celulosa (CNC) y
nanofibras de ácido poliláctico (NF-PLA) obtenidas mediante electrospinning- se
han utilizado como refuerzo, con la finalidad de inducir y/o mejorar las propiedades
de memoria de forma en matrices de PMS. Se han estudiado y evaluado diferentes
tratamientos de curado y ratios de reacción entre el mannitol y ácido sebácico (1:1
y 1:2), con la finalidad de obtener muestras con bajo y alto grado de reticulación.
Una combinación adecuada del tratamiento de curado y el ratio entre monómeros
del PMS, así como la adición de bajos contenidos de CNC, permitió desarrollar
nanocompuestos de PMS/CNC con un amplio rango de propiedades mecánicas y
perfiles de degradación. Por otro lado, se han producido mats de nanofibras de
ácido poliláctico (PLA) con alta orientación mediante la técnica de electrospinning,
para embeberse en matrices de PMS, observándose una mejora de hasta 53 veces
en el módulo de Young para nanocompuestos de PMS/NF-PLA con un 15% en peso
de nanofibras. La incorporación de cargas (CNC y NF-PLA) permitió el desarrollo de
nanocompuestos con memoria de forma activada térmicamente, con una mejora
de parámetros tales como la fuerza de recuperación y la capacidad de fijación. Los
nanocompuestos reforzados con NF-PLA obtenidas por electrospinning, ofrecieron
el mejor balance de propiedades mecánicas y térmicas, así como un mayor control
de la temperatura de transición para la activación del cambio de forma en un
intervalo útil de temperaturas. Por todo ello, estos materiales pueden resultar de
interés como sistemas activos en aplicaciones biomédicas de larga duración. / [CAT] La present tesi doctoral se centra en el desenvolupament i caracterització de nous
nanocompostos biodegradables a partir de matrius de poli(mannitol sebacato)
(PMS) amb propietats a mesura i capacitats de memòria de forma per a aplicacions
biomèdiques. Dos tipus de càrregues -nanocristals de cel·lulosa (CNC) i nanofibres
d'àcid polilàctic (NF-PLA) obtingudes mitjançant electrospinning- s'han utilitzat
com a reforç amb la finalitat d'induir i/o millorar les propietats de memòria de
forma en matrius de PMS. S'han estudiat i avaluat diferents tractaments de curat i
ràtios de reacció entre el mannitol i àcid sebàcic (1:1 i 1:2) amb la finalitat d'obtenir
mostres amb baix i alt grau de reticulació. Una combinació adequada del
tractament de curat i el ràtio entre monòmers del PMS, així com l'addició de baixos
continguts de CNC, va permetre desenvolupar nanocompostos de PMS/CNC amb
un ampli rang de propietats mecàniques i perfils de degradació. D'altra banda,
s'han produït mats de nanofibres d'àcid polilàctic (PLA) amb alta orientació
mitjançant la tècnica de electrospinning, per embeure's en matrius de PMS,
observant-se una millora de fins a 53 vegades en el mòdul de Young per
nanocompostos de PMS/NF-PLA amb un 15% en pes de nanofibres. La incorporació
de càrregues (CNC i NF-PLA) va permetre el desenvolupament de nanocompostos
amb memòria de forma activada tèrmicament, amb una millora de paràmetres tals
com la força de recuperació i la capacitat de fixació. Els nanocompostos reforçats
amb NF-PLA obtingudes per electrospinning, van oferir el millor balanç de
propietats mecàniques i tèrmiques, així com un major control de la temperatura de
transició per a l'activació del canvi de forma en un interval útil de temperatures.
Per tot això, aquests materials poden resultar d'interés com a sistemes actius en
aplicacions biomèdiques de llarga durada. / Sonseca Olalla, A. (2015). DEVELOPMENT OF SHAPE-MEMORY COMPOSITES BASED ON A BIODEGRADABLE POLYESTER ELASTOMER [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54129 / TESIS
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/54129 |
| Date | 28 July 2019 |
| Creators | Sonseca Olalla, Agueda |
| Contributors | Giménez Torres, Enrique, Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales - Departament d'Enginyeria Mecànica i de Materials |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0024 seconds