Three-dimensional (3D) printing has an important role for fabrication of degradable scaffoldsfor soft tissue regeneration. Among the 3D printing techniques, photopolymerization-based 3Dprinting is one of fastest growing, offering environmental benefits and high precision of 3Dobjects. In this approach, photocurable macromonomers/monomers are cross-linked layer bylayer in the presence of photoinitiators under visible or UV light to fabricate 3D designedobjects. However, a limited biomedical material selection has prevented it from spreading overclinical application. Furthermore, poly(ε-caprolactone), a common degradable polymer usedfor 3D printing, shows not satisfactory physical properties for soft tissue regeneration. Thedearth of materials with proper properties raises the need for novel degradable materials,which should be not only compatible for photopolymerization-based 3D printing but alsosuitable for soft and gel-like scaffold fabrication. Here, the aim was to design photocurable macromonomers consisting of oligo(ε-caprolactoneran-p-dioxanone), oCLDX, with acrylate chain-end groups. A metal-free synthetic strategy wasdeveloped for the bulk ring-opening of ε-caprolactone (CL) and p-dioxanone (DX) at roomtemperature using diphenyl phosphate (DPP) as organocatalyst and multifunctional initiators. The oligomers had low dispersity (<1.2) and targeted molecular weight around 2000 g mol-1.The random sequence and the control over chain growth of oCLDXs were confirmed byreactivity ratios using 1D and 2D NMR analysis. Kinetics study of co-oligomerizationdemonstrated that within DPP-catalysed reaction, DX possessed higher reactivity than CL andthe ring-opening co-oligomerization followed an activated monomer mechanism (AMM). Thetopology of the co-oligomers could also be varied by using different alcohol initiators. The co-oligomers possessed lower degree of crystallinity than homopolymers of DX or CL and,depending on the composition, they were liquid at room temperature. The lower melting pointand gel-like appearance make them good candidates for photopolymerization-based 3Dprinting. The suitability toward photopolymerization was proven for the ethylene glycol-initiatedco-oligomer containing 30 mol% of DX. The cross-linked gels were soft but brittle and showedgood water uptake capacity. / Tredimensionell (3D)-utskrift har en viktig roll vid tillverkning av nedbrytbara matriser förregenerering av mjukvävnad. Bland 3D-utskriftteknikerna är fotopolymerisationsbaserad 3Dutskriften av de snabbast växande, och erbjuder miljöfördelar och hög precision hos 3Dobjekten.För att tillverka 3D-designade objekt med denna teknik är fotohärdandemakromonomerer/ monomerer tvärbundna lager på lager i närvaro av fotoinitiatorer och synligteller UV-ljus. Emellertid har ett begränsat urval av biomedicinska material hindrat tekniken frånatt spridas till kliniska applikationer. Vidare har poly(ε-kaprolakton), en vanlig nedbrytbarpolymer som används för 3D-utskrift, inte tillfredsställande fysikaliska egenskaper förregenerering av mjukvävnad. Bristen på material med rätt egenskaper ökar behovet av nyanedbrytbara material, som inte bara ska vara kompatibla för fotopolymerisationsbaserad 3Dutskriftutan också lämplig för mjuk och gelliknande matristillverkning.Här var syftet att designa fotohärdande makromonomerer bestående av oligo(ε-kaprolaktonsam-p-dioxanon), oCLDX, med akrylatkedjeändgrupper. En metallfri syntetisk strategiutvecklades för bulkringöppning av ε-kaprolakton (CL) och p-dioxanon (DX) vidrumstemperatur genom att använda difenylfosfat (DPP) som organisk katalysator ochmultifunktionella initiatorer. Oligomererna hade den förutbestämda molekylvikten, omkring2000 g mol-1, och en låg dispersitet (<1,2). Den slumpmässiga sekvensen och kontrollen avkedjans tillväxt, till oCLDX, bekräftades genom reaktivitetsförhållanden med hjälp av 1D och2D NMR-analys. Kinetikstudie av samoligomeriseringen visade att med DPP-katalyseradreaktion hade DX högre reaktivitet än CL och att den ringöppnande samoligomeriseringenföljde en aktiverad monomermekanism (AMM). Topologin hos samoligomererna kunde ocksåvarieras genom att använda olika alkoholinitiatorer. Samoligomererna hade lägre grad av kristallinitet än homopolymerer av DX eller CL ochberoende på kompositionen var de flytande vid rumstemperatur. Den lägre smältpunkten ochgelliknande utseendet gör dem till bra kandidater för fotopolymerisationsbaserad 3D-utskrift. Lämpligheten för fotopolymerisation bevisades för den etylenglykolinitierade samoligomerensom innehöll 30 mol% DX. De tvärbundna gelerna var mjuka men spröda och uppvisade godvattenupptagningskapacitet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-276726 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Nguyen, Tran Tam |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2020:095 |
Page generated in 0.0024 seconds