การเตรยมและการศกษาวสดเสรมองคประกอบระหวางพอลเมอรผสมและ Bioglass® สาหรบการประยกตใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก
โดย นางสาวไผ ทมาศาสตร
วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร
ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร
ปการศกษา 2555 ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร
สำนกหอ
สมดกลาง
การเตรยมและการศกษาวสดเสรมองคประกอบระหวางพอลเมอรผสมและ Bioglass® สาหรบการประยกตใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก
โดย นางสาวไผ ทมาศาสตร
วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร
ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร
ปการศกษา 2555 ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร
สำนกหอ
สมดกลาง
PREPARATION AND PROPERTIES OF POLYMER BLEND/ BIOGLASS® COMPOSITE
FOR BONE TISSUE ENGINEERING APPLICATION
By
Miss Paai Timasart
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree
Master of Engineering Program in Polymer Science and Engineering
Department of Materials Science and Engineering
Graduate School, Silpakorn University
Academic Year 2012
Copyright of Graduate School, Silpakorn University
สำนกหอ
สมดกลาง
บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร อนมตใหวทยานพนธเรอง “ การเตรยมและการศกษาวสดเสรมองคประกอบระหวางพอลเมอรผสม และ Bioglass® สาหรบการประยกตใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก ” เสนอโดย นางสาวไผ ทมาศาสตร เปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร
……........................................................... (ผชวยศาสตราจารย ดร.ปานใจ ธารทศนวงศ)
คณบดบณฑตวทยาลย วนท..........เดอน.................... พ.ศ...........
อาจารยทปรกษาวทยานพนธ 1. อาจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต 2. รองศาสตราจารย ดร.กลยาณ จรศรพงศพนธ 3. อาจารย ดร.นวลอนงค จระกาญจนากจ คณะกรรมการตรวจสอบวทยานพนธ .................................................... ประธานกรรมการ (ผศ. ดร. ณฐกาญจน หงสศรพนธ) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ .................................................... กรรมการ (อาจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต) (อาจารย ดร. นวลอนงค จระกาญจนกจ) ............/......................../.............. ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ .................................................... กรรมการ (รศ.ดร. กลยาณ จรศรพงศพนธ) (ผศ.ดร.ศรลกษณ พมประดบ) ............/......................../.............. ............/......................../..............
สำนกหอ
สมดกลาง
ง
52402215 : สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร คาสาคญ : พอลแลคตกแอซด/พอลคคาโปรแลคโตน/Bioglass/วศวกรรมเนอเยอกระดก ไผ ทมาศาสตร : การเตรยมและการศกษาวสดเสรมองคประกอบระหวาง พอลเมอร และ Bioglass® สาหรบการประยกตใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก. อาจารยทปรกษาวทยานพนธ: อ.ดร.ณฐวฒ ชยยตต, รศ.ดร. กลยาน จรศรพงศพนธ และ อ.ดร. นวลอนงค จระกาณจนากจ. 211 หนา
งานวจยนมจดมงหมายในการศกษาความสามารถของวสดเชง ประกอบของพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ คอ พอลแลคตกแอซด (PLA) พอลคาโปรแลคโตน (PCL) รวมกบโซเดยมคลอไรด เพอการนาไปประยกตใชเปนวสดทดแทนกระดกในรปแบบของ Scaffold หรอวสดทมความเปนรพรนสง โดยขนรปวสดคอมโพสตระหวางพอลแลคตกแอซด พอลคาโปรแลคโตนในอตราสวน 95:5, 90:10, และ 85:15 แตละอตราสวนเตมโซเดยมคลอไรด (NaCl) ปรมาณ 75 และ 85 เปอรเซนตโดยนาหนก และเตม Bioglass® ปรมาณ 5 10 และ 15 เปอรเซนตโดยนาหนก จากนนนาไปขนรปดวยกระบวนการกดอดดวยความรอน (Hot press) จากนนนาชนงานไปกาจดโซเดยมคลอไรดออกโดยการชะดวยนากลนและนาทปราศจากไอออน (Deionized water) เพอใหชนงานมรพรน ปจจยททาการศกษาในงานวจย ไดแก ผลของอตราสวนระหวางพอลแลคตกแอซด/พอลคาโปรแลคโตน ผลของขนาดและปรมาณโซเดยมคลอไรด และผลของปรมาณ Bioglass® ทมตอสมบตเชงกล สมบตทางความรอน รวมถงศกษาความเปนพษตอเซลล (Cytotoxicity) และความสามารถในการใหเซลลเกาะตดและเตบโต (Cell attachment and cell proliferation) ของชนงาน จากการศกษาสมบตทางความรอนดวยเทคนค Differential scanning calorimetry (DSC)
พบวา ปจจยทสนใจนนไมสงผลตอคา Tg, Tm เลกนอย แตการผสมดวย PCL และ NaCl จะสงผลใหทาใหปรมาณผลกเพมขน สาหรบการทดสอบดวยเทคนค Thermogravimetric analysis (TGA) พบวา ปรมาณของ NaCl สงผลตออณหภมสลายตวของตวอยาง โดยเมอปรมาณของ NaCl เพมขนอณหภมสลายตวของตวอยางจะลดลง เชนเดยวกบการเตม Bioglass® จากการศกษาดวยเทคนค Scanning electron microscope (SEM) พบวา ชนงานมรพรนการกระจายอยอยางทวถงและมการเชอมตอกนของรพรน ลกษณะและขนาดของรพรนทเกดขนจะขนอยกบลกษณะของอนภาคโซเดยมคลอไรด ปรมาณของรพรนเพมขนเมอเพมปรมาณโซเดยมคลอไรด สาหรบการเตม Bioglass® นนไมสงผลตอขนาด รปราง และการกระจายของรพรน จากการศกษาสมบตเชงกลพบวา คาโมดลส (Compressive modulus) และความแขงแรง (Sttength) ลดลงเมอมปรมาณโซเดยม
สำนกหอ
สมดกลาง
จ
คลอไรดเพมขน เชนเดยวกบการเตม Bioglass® สวนขนาดของอนภาคโซเดยมคลอไรดสงผลตอสมบตเชงกลเพยงเลกนอย และจากการศกษาความเปนพษตอเซลล พบวา การเตม Bioglass® นนสงผลตอความเปนพษตอเซลล โดยเมอปรมาณ Bioglass® แตเพมขนวสดจะมความเปนพษตอเซลลมากขน แตทอตราสวนของ Bioglass® เปน เปอรเซนตโดยนาหนกนน พบวา ชนงานยงคงมความเปนพษตอเซลลนอย สามารถนาไปประยกตใชในงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอได
ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร ปการศกษา 2555 ลายมอชอนกศกษา........................................ ลายมอชออาจารยทปรกษาวทยานพนธ 1. ....................................... 2. ………………………….
3. ....................................... ส
ำนกหอสมดกลาง
ฉ
51402227 : MAJOR : POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING KEYWORDS : POLY(LACTIC ACID)/POLYCAPROLACTONE/BIOGLASS/BONE TISSUE
ENGINERRING PAI TIMASART : PREPARATION AND PROPERTIES OF POLYMER/BIOGLASS® COMPOSITE FOR BONE TISSUE ENGINEERING APPLICATION . THESIS ADVISOR : NUTTAWUT CHAIYUT,Ph.D., ASST.PROF.DR.KALYANEE JIRASRIPONGPUN AND NUANANONG JIRAKANJANAKIT,Ph.D. 211 pp.
Poly lactic acid (PLA) and polycarprolactone (PCL) are well known as biopolymer for tissue engineering application such as bone scaffold. In this study, poly lactic acid (PLA) polycarprolactone (PCL) were prepared by solution blending in ratio of 95:5, 90:10 and 85:15 between preparation Sodium chloride were added for 75, 85, and 95%wt also Bioglass® were added for 5, 10, and 15%wt. After blending sample were moldings by compression process then removed sodium chloride by salt leaching process, rinsing with distilled water and Deionized water in order to provide a high porous materials. Factors that have been study is, size and volume of sodium chloride, ratio of poly lactic acid / polycarprolactone, that effect on mechanical property, thermal property, cytocompatibility, cell attachment and cell proliferation ability. The results from Thermogravimetric analysis (TGA) showed that degradation temperature decrease with increasing volume of sodium chloride as same as increasing volume of bioglass but size of sodium chloride and ratio of polylactic acid / poly polycarprolactone is not affect on degradation temperature. The result from Differential Scanning Calorimeters (DSC) showed that interested factors have negligible effect on glass transition temperature (Tg) and melting temperature (Tm) except blending with polycaprolactone and adding NaCl that make increasing in crystallinity. The results from Scanning electron microscope (SEM) and the study of porosity found that the greater amount of sodium chloride resulting in increased porosity and pore interconnect of sample. The morphology of porous depends on physical structure of sodium chloride. Moreover, adding bioglass® has not affect on porosity and pore characteristic. The results from study of mechanical properties (Compressive mechanical properties) showed that modulus and strength are reduction with increase content of sodium chloride and bioglass® increased and size of sodium chloride is not affect on this property. The results from study of cytoxicity found that samples without bioglass® are not toxic to cell but toxicity increasing with increased bioglass® content. The result show that samples without bioglass® and samples with bioglass® content at 5%wt can applied to use in bone tissue engineering application. Department of Materials Science and Engineering Graduate School, Silpakorn University Academic Year 2012 Student's signature ...................................................
Thesis Advisor's signature 1. …………………………… 2. ......................................... 3. .........................................
สำนกหอ
สมดกลาง
ช
กตตกรรมประกาศ
งานวจยและวทยานพนธฉบบนสาเรจลลวงไดดวยความชวยเหลอจากบคคลหลายทาน ตองขอขอบพระคณอาจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต อาจารยทปรกษาหลก รองศาสตราจารย ดร.กลยาณ จรศรพงศพนธ และ อาจารย ดร. นวลอนงค จระกาณจนากจ อาจารยทปรกษารวมของงานวจยน สาหรบคาแนะนา การชแนะแนวทางในการดาเนนงาน และแนวทางสาหรบการแกไขปญญาในงานวจยเสมอมา ทาใหสามารถดาเนนงานวจยไดสาเรจลลวงตามวตถประสงคทวางไว ขอขอบคณทนการศกษาและทนสนบสนนจากภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากรและศนยความเปนเลศดานปโตรเคมแลวสด ภายใตโครงการพฒนาบณฑตศกษาและวจยดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย สานกงานคณะกรรมการการอดมศกษา ขอขอบพระคณคณพนจ เจยนระลก นกวทยาศาสตรประจาภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด ผใหความชวยเหลอและอานวยความสะดวกในการจดเตรยมอปกรณ สารเคมตางๆ เครองมอทใชในการวจย ตลอดจนวธการในการใชเครองมอตางๆ คณวฑรย วรรธนะนตย นกวทยาศาสตรประจาศนยเครองมอวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลย คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร สาหรบการใหความชวยเหลอในการวเคราะหตวอยางดวยเทคนค Scanning Electron Microscope (SEM) คณจนตนา ชานญมนญธรรม นกวจยประจาศนยวเคราะหและทดสอบวทยาลยปโตรเลยมและปโตรเคม จฬาลงกรณมหาวทยาลย สาหรบการใหความชวยเหลอในการวเคราะหตวอยางดวยเทคนค Surface area analysis นอกจากนขอขอบคณพๆทกทานทสานกงานภาควชาทชวยอานวยความสะดวกในดานการเงนและเอกสารตางๆ ขอบคณเพอนๆ พๆ นองๆ ทกคนทคอยชวยเหลอ ใหคาปรกษา แบงปนความสนกสนานและเปนกาลงใจใหเสมอมา และสดทายนขอกราบขอบพระคณคณพอและคณแม ทคอยเลยงดและอบรมสงสอนขาพเจาอยางดทสดและเปนกาลงใจใหขาพเจาเสมอมา
สำนกหอ
สมดกลาง
ซ
สารบญ หนา บทคดยอภาษาไทย ง
บทคดยอภาษาองกฤษ ฉ
กตตกรรมประกาศ ช
สารบญตาราง ฎ สารบญภาพ ฐ
บทท
1 บทนา 1
ความเปนมาและความสาคญของปญหา 1
วตถประสงคของงานวจย 3
แนวคดและสมมตฐานของงานวจย 3
ขอบเขตและวธการดาเนนการวจยโดยสงเขป 3
ขนตอนการดาเนนงานวจย 4
ผลทคาดวาจะไดรบ 5
2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 6 ความรทวไปเกยวกบระบบกลามเนอโครงกระดก 6
โครงสรางของกระดก 6
ชนดของกระดก 6
ความรทวไปเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดก 8
คณสมบตของโครงรางกระดกอดมคต 8
เทคนคในการเตรยมโครงรางกระดก 10 การหลอขนรปโดยใชตวทาละลาย และ การชะลางอนภาค 10 การขนรปโดยการหลอมเหลว 11
การอดรด 12 การทาแหงแบบแชเยอกแขง 12
การแยกเฟส 13
วสดสาหรบโครงรางกระดกในปจจบน 14
โครงรางกระดกจากแคลเซยมฟอสเฟต (CaPs) และเซรามค 15
โครงรางกระดกจาก Bioglass® 15
สำนกหอ
สมดกลาง
ฌ
บทท หนา โครงรางกระดกจากพอลเมอร 16
โครงรางกระดกจากวสดเชงประกอบ 16 โครงรางกระดกจากโลหะ 16 Bioglass 17 การผลต Bioglass 45S5 18 พอลแลคตกแอซด 19 สมบตของพอลแลคตกแอซด 21 สมบตการละลาย 21
สมบตทางกายภาพและเคม 22
การเสอมสภาพของพอลแลคตกแอซด 22
พอลคารโปแลคโตน 24
สมบตทางกายภาพและเคม 25
พอลคารโปแลคโตนกบชวการแพทย 25
พอลเมอรผสมระหวางพอลแลคตกแอซดและพอลคารโปแลคโตน 26
3 วธดาเนนงานวจย 29
สารเคมทใชในการทดลอง 29
เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง 30
เครองมอทใชในการวเคราะห 32
วธการดาเนนงานวจย 32
การเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/salt/Bioglass® 32
การขนรป scaffold ดวยวธการกดอด 3
การทดสอบสมบตเชงกลดวยเครอง Universal testing machine 3
การศกษาสมบตทางความรอน 3
การศกษาขนาด รปราง และการกระจายตวของรพรน 3
การศกษาความหนาแนนและปรมาณรพรน 3
การศกษาความเปนพษตอเซลลโดยวธ MTT assay 3
4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง 3
ผลจากปรมาณพอลคารคารโปแลคโตน 3
ผลจากปรมาณพอลคารคารโปแลคโตนทมตอลกษณะทางกายภาพ 3
สำนกหอ
สมดกลาง
ญ
บทท หนา ผลจากปรมาณพอลคารคารโปแลคโตนทมตอสมบตทางความรอน ผลจากปรมาณพอลคารคารโปแลคโตนทมตอสมบตเชงกล 4 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรด 4 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรดทมตอลกษณะทางกายภาพ 4 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตทางความรอน 4 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตเชงกล 4 ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรด ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรดทมตอลกษณะทางกายภาพ ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตทางความรอน 5 ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตเชงกล 5 การทดสอบความเปนพษตอเซลลของวสด 5 ผลจากปรมาณ Bioglass® 5 ผลจากปรมาณ Bioglass® ทมตอลกษณะทางกายภาพ 5 ผลจากปรมาณ Bioglass® ทมตอลกษณะสมบตทางความรอน 6 ผลจากปรมาณ Bioglass® ทมตอลกษณะสมบตเชงกล 6 การทดสอบความเปนพษตอเซลลของวสด 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ
สรปผลการทดลอง
ขอเสนอแนะ
บรรณานกรม
ภาคผนวก ภาคผนวก ก เครองมอทใชในงานวจย 6 ภาคผนวก ข สตรการคานวณ 89 ภาคผนวก ค ขอมลทไดจากการทดสอบชนงานงานวจย 2 ประวตผวจย 2 2
สำนกหอ
สมดกลาง
ฎ
สารบญตาราง
ตารางท หนา 2.1 สมบตเชงกล ของ PLA………………..……………………………... 22
4.1 ความหนาแนนของพอลเมอรผสมจากการคานวณทมอตราสวนของ PCL
ตางๆกน…………………………………………………………………. 4.2 อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน ………
.3 อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทอตราสวนของ PCL ตางกน…………………………………………………… 4
4.4 ความหนาแนนของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกนและขนาดอนภาค NaCl เปน - μm…………………………………………
4.5 อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกน และขนาด NaCl เปน - μm………………………..……………………
4. อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกน และขนาดอนภาค NaCl เปน - μm
4. ความหนาแนนของตวอยางทมอตราสวนของ PCL NaCl และขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน………………………..………………………………………
4. อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl และขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน………………………..………………………………
4. อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl และขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน…………………
4. แสดงความหนาแนนของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm…………………………………………………………………
สำนกหอ
สมดกลาง
ฏ
ตารางท หนา .1 อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
.1 อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภม
หลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%
โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm………………………………………
สำนกหอ
สมดกลาง
ฐ
สารบญภาพ ภาพท หนา
2. Compact และ spongy bone ของกระดกโคนขา………………………………... 6 2.2 Woven bone และ lamella bone………………………………………………... 7 2.3 โครงสรางของกรดแลคตก…………………………………………………….. 19 2. การสงเคราะหพอลแลคตกแอซดจากรดแลคตกชนดแอลและด……………….. 20 2.5 การสงเคราะหพอลคารโปแลคโตน……………………………………………. 24 2. ภาพผวรอยแตกของวสดเชงประกอบ PLLA/PCL โดย (a) PLLA
(b) PLLA/PCL และ (c) PLLA/PCL ……………………………………….. 2 4.1 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaCl
ขนาดอนภาค 355-250 μm (b) PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (d) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm……………… 38
4.2 ขนาดรพรนเฉลยของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน………… 38 4.3 ปรมาณรพรนของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน…………… 39 4.4 คา Specific strength (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ PCL แตกตาง
กน……………………………………………………………………………… 42 4.5 คา Specific modulus (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ PCL แตกตาง
กน…………………….……….……….……….……….……….……….…… 43 4.6 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaCl
ขนาดอนภาค 355-250 μm (b) PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (d) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (e) neat PLA 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (f) PLA:PCL 95:5 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (g) PLA:PCL 90:10 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm (h) PLA:PCL 85:15 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm 44
4.7 ปรมาณรพรนของ neat PLA ทมปรมาณและขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน…… 45 4.8 คา Specific strength (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ NaCl ตางๆกน… 9
สำนกหอ
สมดกลาง
ฑ
ภาพท หนา 4.9 คา Specific modulus (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ NaCl ตางๆกน… 49 4.10 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaCl
ขนาดอนภาค 355-250 μm (b) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm (c) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 150-106 μm………… 50
4.11 ขนาดรพรนเฉลยของ neat PLA ทมปรมาณและขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน 1 4.12 ปรมาณรพรนของ neat PLA ทมปรมาณและขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน…… 2 4.13 คา Specific strength (MPa/g) ของ neat PLA ทมขนาดและปรมาณ NaCl
ตางๆกน………..……..……..……..……..……..……..……..……..……..… 6 4.14 คา Specific modulus (MPa/g) ของ neat PLA ทมขนาดและปรมาณ NaCl
ตางๆกน……………………………………………………………………… 57 4.15 ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm… 58 4.16 ภาพท 4.1 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA
75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b) PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm % Bioglass® (c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5% Bioglass® (d) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5% Bioglass®…………………… 59
4.17 สเปคตรมจากการทดสอบดวยเทคนค EDX ของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 10%Bioglass® (c) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®………………………………………… 60
4.18 ขนาดรพรนเฉลยของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm…. 1
4.19 ปรมาณรพรนเฉลยของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm….….….….….….….….….….….….….….….….….….….……. 2
สำนกหอ
สมดกลาง
ฒ
ภาพท หนา 4.20 คา Specific strength ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL และ Bioglass®
ตางๆกนปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm…………………………………………………………………… 7
4.21 คา Specific modulus ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL และ Bioglass® ตางๆกน ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm……………………………………………………………… 68
. การทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm และ ปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก………………………………… 9
. ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm และ ปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก……………………………… 70
. ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm และ ปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก……………………………… 70
สำนกหอ
สมดกลาง
1
บทท
บทนา 1.1 ความเปนมาและความสาคญของปญหา
วสดทดแทนกระดก (Bone substituted materials) ถกนามาใชอยางกวางขวางเพอเปนกระดกเสรมในการรกษาผปวยทมการสญเสยกระดกไมวาเนองมาจากโรค เนองอก หรออบตเหตกตาม วสดทดแทนกระดกทดจะตองเขากบเซลลรางกายมนษยได (Biocompatible) และทสาคญตววสดจะทาหนาทเปนโครงรางเพอชวยใหเกดการสรางกระดกใหมขน การทางานของวสดทดแทนกระดกทปลกใสเขาไปในรางกายนนมหนาทกระตนใหรางกายสรางกระดกขนใหมโดยรอบบรเวณทวางกระดกปลก หรอมการงอกเขาไปแทนทในชนกระดกปลก ซงสรรวทยาของกระดกในภาวะปกตจะมการละลายกระดกจากผวในกระดกและมการสรางกระดกใหมทผวภายนอก โดยวธนกจะทาใหกระดกเจรญมขนาดใหญขน การทกระดกหกกลบเขาสสภาพปกตเปนการสรางกระดกขนใหมเชอมสนทจนไมมรอยแผลตรงสวนทหก การตดของกระดกปลกจะเหนหลอดเลอดเกดขนใหมในเนอกระดกปลกทใสเขาไปในรางกายเพอเปนทางนาเซลลเขาไปสรางและทาลายเนอกระดกในเวลาเดยวกน ดงนนอาจกลาวไดวาลกษณะทกระดกปลกตดเรวหรอชาขนอยกบการเกดหลอดเลอดในเนอกระดกปลกทใสเขาไปและปจจยสาคญอกประการหนงคอสภาพของกระดกปลกและกระดกเดมทวางกระดกปลกลงไปนนมเลอดหลอเลยงดหรอไม วธสรางกระดกแทนทกระดกปลก (Osteoconduction) หมายถงการทกระดกปลกทาหนาทเปนตวโครงใหกระดกใหมสรางขนแทนทสวนการทกระดกปลกเหนยวนาใหมการสรางกระดกขนใหม (Osteoinduction) คอ การทกระดกปลกทาหนาทเปนตวกระตนใหสวนกระดกของรางกายผปวยทอยบรเวณใกลเคยงสรางกระดกขนโดยรอบกระดกปลก [2, 3]
การใชวสดทสามารถยอยสลายตวเองได (วสดทสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ)ภายหลงจากทาหนาทตามทไดรบการออกแบบเสรจสนแลวนนจะทาใหแพทยไมตองผาตดเปนครงทสองเพอนาเครองมอแพทยทใชงานในการรกษาออกจากรางกายผปวย ซงจะเปนประโยชนทงตอตวผปวยและแพทย คอผปวยไมตองมคาใชจายเพมขน ไมตองเจบตวจากการผาตดเพมขน ไมตองเสยงกบการผาตด
สำนกหอ
สมดกลาง
2
เพมเตมและไมตองเสยเวลา ในขณะเดยวกนแพทยไมตองเสยเวลาในการรกษาผปวยเพอทาการผาตดนาเครองมอแพทยออก นอกจากประโยชนในดานการลดจานวนการผาตดแลว ประโยชนของพลาสตกสลายตวไดอกขอทนาสนใจคอ เมออปกรณประเภทนเกดการสลายตวไปเรอย ๆ จะทาใหแรงทปกตถกแบกรบดวยอปกรณนจะคอยๆเปลยนมาสงผานไปยงเนอเยอในบรเวณโดยรอบ เชน กระดก เพมมากขนเรอย ๆ ทาใหเนอเยอในบรเวณดงกลาวมการฟนสภาพไดดกวาการใชอปกรณจาพวกโลหะทมความแกรงสงแตแรงไมสามารถถายเทไปยงเนอเยอโดยรอบได ทาใหเนอเยอมความออนแอ ปจจบนพลาสตกทไดรบการพฒนาและนาไปผลตเปนผลตภณฑทางการคานน มกอยในกลมของพอลเอสเทอรทงประเภทโฮโมพอลเมอร และโคพอลเมอรของแลกไทดและไกลโคไลด พอลคาโปรแลกโตน (Poly-
-caprolactone) และพอลไดออกซาโนน (Polydioxanone) โดยวสดทเหมาะสมควรเปนวสดความเขากนไดระหวางวสดและเซลล รวมทงควรมสมบตทางกายภาพ เชงกล และทางเคมทเหมาะสมดวย [4, 5]
Poly(lactic acid) (PLA) หรอ Polylactide เปนพอลเมอรทจดอยในประเภท Aliphatic polyester ซงไดจากกรดแลคตก (Lactic acid) ทสามารถผลตไดจากแหลงวตถดบทางธรรมชาตทสามารถสรางขนมาใหมทดแทนไดโดยกระบวนการหมก PLA นบเปนเทอรโมพลาสตกชนดหนงทมสมบตเชงกลและสมบตทางความรอนทด สามารถยอยสลายไดทางชวภาพรวมถงยอยสลายไดในรางกายมนษย โดยผลผลตทเกดจากการยอยสลาย (คอ แลคตก แอซด และ โอลโกเมอร) ซงมความเปนพษตอรางกายมนษยและสงแวดลอมนอยมากดงนนจงมความเปนเหมาะสมทจะนาใชงานทางดานการแพทย [7, 10]
Polycaprolactone (PCL) เปนพอลเมอรทสามารถยอยสลายทางชวภาพและจดอยในประเภทพอลเอสเทอรเชนเดยวกบ PLA แตมสมบตเชงกลสงกวา และมการนามาใชในงานดานการแพทยอยางกวางขวางในการเปนวสดทใชปลกถายเขาในรางกายและมอายการใชงานมากกวา PLA เนองจากมอตราการสลายตวชากวา [6]
Bioglass® เปนวสดเซรามกทางชวภาพ (Bioceramic) ทถกนามาใชในงานทางดานวศวกรรมเนอเยอกระดกอยางกวางขวาง เนองจากมสมบตความเขากนไดทางชวภาพกบรางกาย และสามารถยอยสลายไดเมออยในรางกาย โดยอาจนามาใชในการเคลอบผวของโลหะเพอเพมความเขากนไดทางชวภาพ (Biocompatible) หรอนามาใชเปนองคประกอบในวสดเชงประกอบกบพอลเมอร ซงจะทาใหทงเขากนไดทางชวภาพและสมบตเชงกลของพอลเมอรดขน นอกจากนนเนองจากมองคประกอบของแคลเซยมซงสามารถเปลยนเปนไฮดรอกซอะพาไทดซงเปนองคประกอบเดยวกนกบกระดกตามธรรมชาต สงผลใหสามารถเหนยวนาใหเกดกระดกขนมาทดแทนกระดกทสญเสยไดรวดเรวยงขนอกดวย [8, 14]
สำนกหอ
สมดกลาง
3
1.2 วตถประสงคของงานวจย 1.2.1 เตรยมวสด เสรมองคประกอบระหวางพอลแลคตกแอซด /พอลคาโปรแลค
โตน/Bioglass® 1.2.2 ศกษาผลของปรมาณโซเดยมคลอไรด พอลคาโปรแลคโตน และ Bioglass® ทมตอ
สมบตของวสดทเตรยมได 1.2.3 ศกษาสมบตของวสดทเตรยมไดสาหรบการใชในงานเกยวกบวสดทดแทนกระดก
1.3 แนวคดและสมมตฐานของงานวจย
พอลแลคตกแอซด (PLA) และ พอลคาโปรแลคโตน (PCL) เปนพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดทางชวภาพโดยไมเปนพษตอรางกาย มสมบตเชงกลสง แตไมสามารถเขากนได ดงนนเมอนาพอลเมอรทงสองชนดมาผสมเขาดวยกนจะใหชนงานทมความขรขระ เหมาะกบการนาไปใชเปนวสดทดแทนกระดกเนองจากจะทาใหเซลลสามารถเขามาเกาะไดงาย และเนองจากวสดทดแทนกระดกทดจะตองเปนวสดทมรพรนสง จงทาใหเกดรพรนในชนงานโดยใชกระบวนการกาจดเกลอ (salt leaching) นอกจากนนยงเพมสวนของ Bioglass® ซงมองคประกอบสวนใหญเปนแคลเซยมซงสามารถเหนยวนาใหเซลลกระดกสามารถเจรญบนชนงานไดเรวขนอกดวย
1.4 ขอบเขตและวธการดาเนนการวจยโดยสงเขป 1.4.1 ศกษาสมบตทางความรอน สมบตเชงกล และลกษณะรพรน ของโครงรางกระดกของ
พอลเมอรผสมระหวาง PLA/PCLในสดสวน 95/5 90/10 และ 85/15 wt% เพอหาสดสวนของPLA/PCL รวมทงขนาดและปรมาณของโซเดยมคลอไรดเหมาะสมในการเตรยมวสดเสรมองคประกอบของ พอลแลคตกแอซด/พอลคาโปรแลคโตน/Bioglass®
1.4.2 ศกษาสมบตทางความรอน สมบตเชงกล ลกษณะรพรน ความเปนพษตอเซลล รวมถงความสามารถในการใหเซลลเกาะตดและเพมจานวนของโครงรางกระดกของวสดเสรมองคประกอบของพอลแลคตกแอซด/พอลคาโปรแลคโตน/Bioglass®โดยใชปรมาณ Bioglass®เปน 5 10 และ 15 wt% เพอนามาประยกตใชในงานเกยวกบวสดทดแทนกระดก
สำนกหอ
สมดกลาง
4
1.5 ขนตอนการดาเนนงานวจย 1.5.1 ศกษาและรวบรวมขอมลงานวจยทเกยวของ 1.5.2 ออกแบบวธการทดลองและวางแผนการวจย 1.5.3 จดหาอปกรณและสารเคมตางๆทใชในการวจย 1.5.4 ดาเนนการวจย สวนท 1 เตรยมพอลเมอรผสมระหวาง PLA/PCL 1.5.4.1 เตรยมพอลเมอรระหวาง PLA/PCL อตราสวน 95/5 90/10 และ 85/15 โดย
นาหนก ซงผสม โซเดยมคลอไรดขนาดอนภาค 355-250 250-250 และ 150-106μm ปรมาณ 75 และ 85 %โดยนาหนก ดวยวธการผสมแบบสารละลาย (Solution blending)
1.5.4.2 ขนรปชนงานใหอยในรปแบบทรงกระบอกดวยกระบวนการอดขนรป (Compression molding)
1.5.4.3 นาชนงานทไดไปผานกระบวนการชะลางเกลอ (salt leaching) เพอละลายโซเดยมคลอไรดออกจากชนงาน ใหชนงานเกดเปนชนงานทมรพรน
1.5.4.4 ศกษาสมบตทางความรอน สมบตเชงกล ลกษณะรพรน และความเปนรพรนของชนงาน
1.5.4.5 เลอกชนงานทมอตราสวนของ PLA/PCL รวมถงปรมาณและขนาดของ NaClทมสมบตทางความรอน สมบตเชงกล ลกษณะรพรน และความเปนรพรน เหมาะสมเพอนามาใชเปนอตราสวนพนฐานในการผสม Bioglass® สาหรบเตรยมวสดเชงประกอบตอไป
สวนท 2เตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/Bioglass® 1.5.4.6 เตรยมพอลเมอรผสมระหวาง PLA/PCL ในอตราสวนทเลอกจากการทดสอบ
ในสวนท 1 ผสม Bioglass® ขนาดอนภาคประมาณ 53 μm ปรมาณ 5 10 และ 15 %โดยนาหนก ดวยวธการผสมแบบสารละลาย
1.5.4.7 ศกษาสมบตทางความรอน สมบตเชงกล ลกษณะรพรน ความเปนรพรนของชนงาน รวมถงความเปนพษตอเซลลและความสามารถใหเซลลเกาะตดและเพมจานวนเซลลได
สำนกหอ
สมดกลาง
5
1.6 ผลทคาดวาจะไดรบ 1.6.1 สามารถเตรยมวสดเสรมองคประกอบระหวางพอลแลคตกแอซด/พอลคาโปรแลค
โตน/Bioglass® ได 1.6.2 ทราบผลของการใชระบบพอลเมอรผสม รวมถงผลของปรมาณพอลคาโปรแลคโตน
โซเดยมคลอไรด และ Bioglass® ทมตอสมบตของวสด 1.6.3 สามารถนาขอมลของวสดทไดเพอนาไปประยกตใชในงานทางวศวกรรมเนอเยอ
กระดกตอไป
สำนกหอ
สมดกลาง
6
บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ
2.1 ความรทวไปเกยวกบระบบกลามเนอโครงกระดก (Musculokeletal system) [1] ระบบโครงกระดก (Skeletal system) เปนระบบสาคญตอการดารงชวตเนองจากมบทบาทในการ
เคลอนไหวของสงมชวต อกทงเปนแหลงสะสมและควบคมสมดลของแรธาต (Mineral homeostasis)
นอกจากนกระดกยงเปนแหลงสรางเมดเลอด เปนปราการปองกนอวยวะภายใน และเปนตวควบคมลกษณะรปรางภายนอกของมนษย
2.1.1 โครงสรางของกระดก
2.1.2.1 Cortical หรอ Compact bone คอ กระดกสวนทอยดานนอก ประกอบดวย Lamella
หรอ Mature bone เรยงตวลอมรอบหลอดเลอดเปนโครงสรางทเรยกวา “Haversian system”
2.1.2.2 Cancellousหรอ Spongy bone คอ กระดกสวนทอยดานใน ประกอบดวย Lamella
bone ทเรยงตวลกษณะ Trabeculae สานไปมาลอมรอบชองวางซงเปนบรเวณทอยของ Bone marrow
ภาพท 2.1 Compact และ Spongy bone ของกระดกโคนขา
2.1.2 ชนดของกระดก
กระดกแบงเปนสองชนดตามการจดเรยงตวของ Type I collagen (ภาพท 2.2) ไดแก
7
2.1.2.1 Woven bone เปนกระดกในระยะแรก การเรยงตวของ Type I collagen ทสรางจาก Osteoblast จะไมมระเบยบไรทศทาง ทาใหม Mineralization ทไมเปนระเบยบ โดยปกตแลวกระดกชนดนจะพบในทารก และกระดกบรเวณ Growth plate ขอดของกระดกชนดนคอถกสรางไดอยางรวดเรว และสามารถทนทานตอแรงกระทาไดทกทาง สาหรบในผใหญหากพบกระดกชนดนบงบอกวามพยาธสภาพเกดขน แตทงนไมไดมความจาเพาะกบพยาธสภาพชนดใดชนดหนง
2.1.2.2 Lamella bone เปนกระดกทมการเรยงตวของ Collagen และม Mineralization ทเปนระเบยบกระดกชนดนจะถกสรางแทนท Woven bone ขณะเจรญเตบโต กระดกจะถกสรางอยางชาๆแตจะมความแขงแรงกวา Woven bone จะพบกระดกชนดนในผใหญ
ภาพท 2.2 Woven bone (บรเวณดานบน) และ Lamella bone (บรเวณดานลาง)
เมอการพฒนาของกระดกของมนษยสมบรณ (Bone maturity) กระดกจะยงคงมการสลายและสรางใหมอยตลอดเวลาเรยกวา “Remodeling” และจะมการสะสมมวลกระดกสงสด (Peak bone mass)
ในวยผใหญตอนตนการสะสมมวลกระดกสงสดนขนอยกบหลายปจจยไดแก ภาวะโภชนาการ ชนดของ Vitamin D receptor ในแตละคน ลกษณะการออกกาลงกายของแตละคน และระดบฮอรโมน เมออายประมาณ 40 ปจะเรมมการสลายกระดกมากขนทาใหการสะสมมวลกระดกลดลง
8
2.2 ความรทวไปเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดก [ ]
ในปจจบนความผดปกตของกระดกนนเกดเพมมากขนในประชากรในวยกลางคน วธการรกษาความผดปกตเหลาน เรยกวาการปลกกระดก(Bone grafts) คอ การนาวสดทดแทนกระดกหรอโครงรางทดแทนกระดก (Bone scaffold) มาปลกถายทดแทนกระดกในสวนทเสยหายไปในแบบชวคราว วสดทดแทนกระดกทนยมใชในการปลกถายคอ พอลเมอรชวภาพสงเคราะห เนองจากวสดประเภทนมความเหมาะสมทงทางสมบตเชงกลและสมบตทางชวภาพ ตอมาจงไดมการปรบปรงวสดใหมความสามารถในการดดซบทางชวภาพ (Bioresorbale) และมความวองไวทางชวภาพ (Bioactive) เพอใหเนอเยอกระดกนนสามารถเตบโตไดมากขน และในปจจบนไดมการออกแบบเพมเตมใหวสดนนมความในการสามารถเหนยวนาการเกดกระดกและเกดทอลาเลยงตางๆอกดวย โครงรางทดแทนกระดกเหลานสวนใหญจะมรพรน ผลตจากวสดทสลายตวไดดวยกระบวนการทางชวภาพซงมโกรท แฟคเตอร (growth
Factor) แตกตางกนออกไป มสวนผสมของยา มยนตางๆ หรอมเซลลตนกาเนด (stem cells) เพอใหกระดกสามารถเกดทดแทนใหมไดอยางรวดเรว
วศวกรรมเนอเยอกระดกคอ การประยกตรวมศาสตรทางวศวกรรมและวทยาศาสตรชวภาพเพอนาไปพฒนาวสดทดแทน ฟนฟ หรอปรบปรงเนอเยอกระดกตามธรรมชาตทมการเสยหายหรอมความผดปกต ซงเกยวของกบการแพรและการเกดขนใหมของเซลลเพอซอมแซมกระดกในสวนทเสยหาย โดยปกตโครงรางกระดกจะตองมรพรนและพนทผวมาก มลกษณะทเปน มต ตองมโครงสรางแขงแรงซงมสมบตเชงกลทสามารถรองรบในกระบวนการซอมแซมและเกดขนใหมของกระดกได วสดทใชทาโครงรางกระดกนนจะตองทาใหเซลลสามารถยดเกาะและเพมจานวนเซลลได ความตองการเหลานสามารถทาได โดยการเลอกวสดมาทาโครงสรางของโครงรางกระดก ซงวสดทนยมคอวสดทสามารถยอยสลายไดซงสวนใหญจะเปนวสดธรรมชาตและพอลเมอรสงเคราะหทสามารถยอยสลายได เชน Collagen, Poly(anhydrides), Poly(α-hydroxyester) ซงนยมใชในโครงรางกระดกอยางกวางขวาง นอกจากนวสดทนามาใชนนจะตองมการสลายตวไดแลว ยงควรจะตองไมมผลเสยตอสงมชวตดวย
2.1.1 คณสมบตของโครงรางกระดกอดมคต (Ideal scaffold)[2] 2.1.1.1 ความเขากนไดทางชวภาพ (Biocompatibility) เปนความสามารถทจะรองรบเซลล
และกจกรรมของเซลลไดโดยทไมทาใหเกดความเปนพษ หรอความเสยหายกบเนอเยอโดยรอบ โดยโครงรางกระดกอดมคตนนจะตองมสมบต Osteoconductive คอ จะตองใหเซลลกระดกสามารถเขายด
9
เกาะ เตบโต และสามารถสะสมอาหารและแรธาตทบรเวณพนผวและรพรนของวสดได โครงรางกระดกควรจะมความสามารถในการเหนยวนาใหเกดกระดกใหมผานการสงสญญาณทางชวโมเลกลและการฟนฟโพรจนสเตอรเซลล (Progenitor cell) หรอเรยกวาตองมสมบต Osteoinduction นนเอง นอกจากนนโครงรางกระดกในอดมคตจะตองทาใหเกดหลอดเลอดทบรเวณรอบๆจดปลกถายเพอใหสารอาหาร ออกซเจน และของเสยสามารถถายเทได
2.1.1.2 สมบตเชงกล (Mechanical properties) สมบตเชงกลของโครงรางกระดกอดมคตควรเหมาะสมกบสมบตเชงกลของกระดกในบรเวณทปลกถายเพอใหสามารถถายเทแรงไดอยางมประสทธภาพ สมบตเชงกลของกระดกนนแปรผนในชวงกวางตงแตกระดกสวนใน (Cancellous bone)
จนถงกระดกสวนนอก (Cortical bone) คาโมดลสของยง (Young’s modulus) ของกระดกทบมคาอยระหวาง 15 ถง 20 GPa และกระดกสวนในมคาอยระหวาง 0.1 ถง 2 GPa คาความแขงแรงในการกดอด (compressive modulus) ของกระดกสวนนอกมคาอยระหวาง 100 ถง 200 MPa และกระดกสวนในมคาอยระหวาง 2 ถง 20 MPa ความหลากหลายของสมบตเชงกลและรปรางของกระดกตามธรรมชาตนเองจงทาใหการออกแบบโครงรางกระดกในอดมคตเปนไปไดยาก
2.1.1.3 ขนาดของรพรน (Pore size) โครงรางกระดกอดมคตนนจาเปนตองเปนวสดทเปนรพรนและมการเชอมตอกนของรพรน โดยรพรนขนาดตองมขนาดเสนผานศนยกลางอยางนอย 100 μm เพอใหสารอาหารทจาเปนและออกซเจนสามารถแพรผานเขาสเซลล เพอใหเซลลสามารถดารงชวตอยได อยางไรกตามขนาดของรพรนทเหมาะสมควรอยในชวง 200 ถง 350 μm ซงเปนขนาดของรพรนททาใหเนอเยอกระดกสามารถเจรญเตบโตไดดทสด นอกจากนนวสดควรมรพรนทมขนาดหลากหลาย ควรมทงรพรนขนาดไมโคร (Micropore) และรพรนขนาดแมคโคร (macropore) แตเปนทนาเสยดายทความเปนรพรนนนสงผลใหสมบตเชงกลลดลง และทาใหความซบซอนในการผลตชนงานเพมมากขน จากงานวจยทศกษาโครงรางกระดกรพรนทผลตจากพอลเมอร เซรามค วสดเชงประกอบ และ โลหะ พบวา ความแขงแรงของวสดเซรามคชวภาพแบบหนาแนนนนมคาใกลเคยงกบกระดกสวนนอกและพอลเมอรหลายๆชนดมความแขงแรงเทยบเทากบกระดกสวนใน อยางไรกตามวสดเสรมองคประกอบระหวางพอลเมอรและเซรามคปกตแลวจะมความแขงแรงนอยกวากระดก สาหรบโครงรางกระดกจากวสดเชงประกอบระหวางพอลเมอรและโลหะนนมสมบตเชงกลเทยบเทากบความตองการในการใชกบกระดก แตไมเหมาะสมสาหรบการปลกถายรวมกบเนอเยอเนองจากมการปลอยไอออนของโลหะ
2.1.1.4 ความสามารถในการดดซบทางชวภาพ (Bioresorbability) ความสามารถในการดดซบทางชวภาพนนเปนปจจยทสาคญอยางหนงในการเกดใหมของเนอเยอกระดก โดยโครงรางกระดก
10
ในอดมคตนนไมเพยงแตตองมสมบตเชงกลเทยบเทากบเนอเยอบรเวณทปลกถายเทานน แตจะตองมการสลายตวในชวงเวลาเหมาะสมเพอใหมพนทใหกระดกทเกดขนใหม โดยพฤตกรรมการสลายตวของโครงรางกระดกควรอยในชวงเกาเดอนหรอมากกวานนสาหรบโครงรางทใชในงานเกยวกบกระดกสนหลง และควรอยในชวงสามถงหกเดอนสาหรบงานเกยวกบกะโหลกศรษะ ตามปกตแลวการผลตและออกแบบโครงรางกระดกแบบมรพรนนนจะมวสดเชงประกอบอดมคตซงมเปาหมายใหมความเหมาะสมทางดานชวโมเลกล สมบตเชงกล และความสามารถในการดดซบทางชวภาพ เพอใหสามารถนาประยกตใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดกไดจรง 2.2 เทคนคในการเตรยมโครงรางกระดก [3]
เทคนคทใชในการผลตโครงรางกระดกควรทจะสามารถควบคมจานวนและขนาดของรพรนได ซงจานวนรพรนจะชวยใหปลกเซลลบนโครงรางกระดกได สวนขนาดของรพรนมหนาทใหเนอเยอเจรญเตบโต วธการเตรยมโครงรางกระดกมหลายวธ แตละวธจะมขอดแตกตางกนไป ขนอยกบความตองการของเนอเยอทสนใจ ยกตวอยางเชน
2.2.1 การหลอขนรปโดยใชตวทาละลาย และ การชะลางอนภาค
เทคนคนสามารถเตรยมโครงรางกระดกซงใหโครงสรางของรพรนขนาดของรพรนทเฉพาะเจาะจงได และสามารถสรางโครงรางกระดกใหมผลกเพอใหทาหนาททแตกตางกนไดโดยการใช การอบออน เทคนคนเหมาะสาหรบใชกบ PLLA และ PLGA แตกสามารถใชกบพอลเมอรตวอนไดแตตองสามารถละลายในคลอโรฟอรม (Chloroform) หรอเมทลนคลอไรด (Methylene chloride)ไดอนภาคของเกลอทผานการแยกขนาดมาแลวจะถกทาใหกระจายตวอยในสารละลายของPLLA/Chloroform และหลอไวในภาชนะทเปนแกว เกลอจะไมละลายในคลอโรฟอรมตวทาละลายจะถกทาใหระเหยภายใตสภาวะสญญากาศซงจะไดเยอของ PLLA ทผสมกบเกลอและได PLLA ทมผลกสง การควบคมปรมาณผลกสามารถทาได 2 วธ คอ 1) นาวสดทไดนไปแชไวในนาเพอชะเอาเกลอออก จะไดเยอของ PLLA ทไมมเกลออย เมอทาใหแหงจะไดเยอ PLLA ทมปรมาณผลกมาก และ 2 ) นาไปใหความรอนเพอสรางเยอ PLLA ทสามารถควบคมปรมาณผลกได ซงจะใหความรอนแก PLLA ทมเกลออยทอณหภมมากกวาจดหลอมเหลวของ PLLA เพอใหแนใจวาผลกหลอมเหลวหมด ซงจะไดเยอของ PLLA ทหลอมเหลวและมเกลอกระจายอย จากนนทาการอบออนโดยการทาใหเยนลงมาอยางชาๆ
11
เพอทาใหเปน Semi-crystalline หรอทาใหเยนตวอยางรวดเรวเพอใหเปน Amorphous ซงสดทายจะตองนาไปแชนาเพอชะเอาเกลอออกเชนกน
วธนสามารถผลตเยอทมรพรนไดสงถง 93% และการเชอมตอของรพรนสามารถทจะสรางขนไดโดยวธการหลอขนรปโดยใชตวทาละลาย (Solvent casting) และการชะลางอนภาค (Particulate
leaching) จานวนรพรนสามารถทจะควบคมไดโดยการเปลยนแปลงปรมาณของเกลอ ขนาดของรพรนสามารถควบคมไดเชนกนโดยการเปลยนขนาดของอนภาคเกลอ ขอเสยของเทคนคนคอมนสามารถสรางโครงรางกระดกไดเปน เยอแผนบางๆ (แค 2 mm) ไมสามารถสรางรปราง 3 มตไดโดยตรงจาเปน จะตองทาการอดประกบ (Lamination) หรอขนรปโดยการหลอมเหลว (Melt molding)
ปญหาทกลาวไวขางตนแสดงวาโครงรางกระดกนจะเปราะและไมเหมาะสาหรบเนอเยอทออนนม เพอแกปญหานจงนา PLGA มาผสมกบ Poly(ethylene glycol) (PEG) เพอสรางโครงรางกระดกทเปนโฟมแบบยดหยน เมอใช PEG มากขนโฟมกจะยดหยนมากขน ความหนาของเยอกสามารถเตรยมไดโดยการนาไปมวนในทอโดยไมทาใหโครงสรางของรพรนเสยหาย ซงการใชวธนจะสามารถเตรยมโครงรางกระดกในรปรางทเปนทอไดซงโครงรางกระดกนเหมาะสาหรบเนอเยอทออนนม
ขอเสยของการทาโครงรางกระดกจาก PLLA หรอ PLGA คอเรองของการปลกเซลล ซงจะมความสมพนธกบความไมชอบนาของพอลเมอร การแกไขปญหานทาไดโดยนา PLGA ทมรพรนแชในสารละลายทเปนพอลเมอรทชอบนา เชน Poly(vinyl alcohol) ซงจะแกไขปญหานได
วธอนทใชเพอแกไขปญหาการทปลกเซลลยากบน PLLA หรอ PLGA โดยการทาใหโครงรางกระดกชมไปดวยเอทานอลกอน ในวธการนโครงรางกระดกซงมลกษณะเปนแผนจะถกแชไวใน เอทานอลเปนเวลา ชวโมง จากนนนาไปแชในนาซงจะชวยแกไขปญหาการปลกเซลลไดเชนกน
2.2.2 การขนรปโดยการหลอมเหลว (Melt molding) การขนรปโดยการหลอมเหลวเปนอกวธหนงทใชในการสรางโครงรางกระดกทมลกษณะ
เปน 3 มต ซงมประโยชนอยางมากสาหรบการนาเยอมาทาการอดประกบสาหรบโครงรางกระดก PLGA สามารถเตรยมไดการจากการชะ PLGA/gelatin microsphere ซงเตรยมจากการขนรปโดยการหลอมเหลวโดยทาการผสมผงของ PLGA กบเจลาตนทเปนอนภาคทรงกลมระดบไมโคร (Microsphere) หลงจากนนเทเขาไปยงแมพมพเทฟลอน (Teflon mold) และใหความรอนมากกวา Tg ของพอลเมอร และนาเอา PLGA/gelatin microsphere composites ออกจากแมพมพมาลางดวยนากลน
12
เพอชะเอาเจลาตนออกมา จะได โครงรางกระดกจาก PLGA ทมลกษณะเปนรพรนและมรปรางตามแมพมพ
วธนสามารถเปลยนแปลงรปรางของโครงรางกระดกไดงาย โดยการเปลยนแปลงรปรางของแมพมพ จานวนของรพรนสามารถควบคมไดจากปรมาณของเจลาตนทเปนอนภาคทรงกลมระดบไมโครทใช ขนาดของรพรนสามารถควบคมไดจากเสนผานศนยกลางของอนภาคทรงกลมระดบไมโคร เนองจากวธการนไมไดใชตวทาละลายอนทรยและทาทอณหภมตา วธนจงมศกยภาพในการรวมตวกนและขนสงโมเลกลทมความวองไวทางชวภาพได วธการนสามารถนามาใชกบ PLLA และ PGA ได อยางไรกตาม ตองใชอณหภมสงเนองจากมลกษณะเปน Semi-crystalline และจะตองใหความรอนมากกวาจดหลอมเหลวของพอลเมอรเปนสงทไมสามารถหลกเลยงไดวาความสามารถในการชะขององคประกอบตวอนมมากกวาเจลาตนซงวสดเหลานจะไมละลายนาเมออณหภมสงขน การผลตดวยวธนเปนทพอใจอยางมากเพราะจะเตรยมโครงรางกระดกทมรปแบบไดอเนกประสงค
2.2.3 การอดรด (Extrusion)
การอดรดไมใชวธทใชกนอยางกวางขวางในการเตรยมโครงรางกระดกแตกยงมการใชรวมกบการหลอขนรปโดยใชตวทาละลายเพอสรางโครงรางกระดกทมลกษณะเปนทอเพอใชสาหรบเสนประสาท
ในชวงเวลาสนๆ PLLA หรอ PLGA จะถกใชในการสรางโครงรางกระดกโดยใช NaClในการสรางรพรนดวยวธการหลอขนรปโดยใชตวทาละลายไดเปนแผนทเรยกวา Wafer ซงจะถกตดเปนชนใหพอเหมาะกบการขนรปดวยวธการอดรดจากนน พอลเมอรทมเกลออยนนจะถกอดรดออกมาเปนรปทอ หลงจากทเยนตวแลว เกลอจะถกชะออกดวยการนาไปแชในนา และไปทาใหแหง
ปจจยหลกทเกยวกบการอดรดของพอลเมอรเหลาน คอ อณหภมทใชในการอดรดซงจะตองใชอณหภมสงและความดนตาในขนเรมตน ลกษณะของรพรนจะไมมการเปลยนแปลงเมอใชวธการน นอกเสยจากวาจะใหอณหภมทสงมากๆ ซงทอณหภมสงนนนาหนกโมเลกลของพอลเมอรจะลดลงซงเกดจากการสลายตวทางความรอน ขนาดของรพรนจะลดลงเนองจากความหนดของพอลเมอรเพมมากขน อยางไรกตามตวแปรทสาคญทมผลตอจานวนและขนาดของรพรนคอจานวนและขนาดของเกลอ
2.2.4 การทาแหงแบบแชเยอกแขง (Freeze drying)
การทาแหงแบบแชเยอกแขงเปนวธทใชสาหรบสรางโครงรางกระดกซงจะสรางรพรนและขนาดของรพรนจากระบบอมลชน (Emulsion) โดยนาจะถกเตมเขาไปในสารละลายของ PLGA ในเม
13
ทลนคลอไรด (Methylene chloride) เพอสรางเปนอมลชน สารละลายนจะถกทาใหเปนเนอเดยวกน และเทเขาไปในแมพมพจากนนทาใหเยนดวยไนโตรเจนเหลว หลงจากนนพอลเมอรจะถกทาแหงแบบแชเยอกแขงเพอเอาตวทาละลายออก โครงรางกระดกทเตรยมไดจะมรพรนมากถง 90% และมขนาดรพรนเฉลย 15-35 μm เมอเปรยบเทยบกบ วธการหลอขนรปและการชะลางอนภาคจะพบวาโครงรางกระดกทเตรยมไดจากวธนจะมพนทผวของรพรนทมความเฉพาะสงและสามารถทาใหมความหนาไดมากกวา 1 cm ไดแตขนาดของรพรนโดยรวมจะมขนาดเลก
การทาแหงแบบแชเยอกแขงจะถกใชสรางโครงรางกระดกทมลกษณะเปนโฟม เพอใชในการขนสงยา พอลเมอรทใชสาหรบวธนมหลายชนด ประกอบดวย PLLA PLGA PGA และ PLGA/poly(propylene fumarate)(PPF) พอลเมอรทตองการเหลานจะตองละลายในกรดนาสม (Glacial
acetic acid) หรอเบนซน (Benzene) ได และจะถกแชแขงท –10๐C สารละลายทแชแขงจะถกนาไปทาแหงแบบแชเยอกแขงใน Lyophilizer เปนเวลา 1 สปดาห เพอนาตวทาละลายออก ชนดของพอลเมอรทใชมผลกระทบอยางมากตอลกษณะของโครงรางกระดกทได สวนใหญ PLGA/PPF โฟมจะมลกษณะคลายใบไม ในขณะทโฟมของ PLLA, PLGA และ PGA จะมลกษณะเปนทอเลกๆ ชนดของพอลเมอรกมบทบาทอยางมากตอการปลดปลอยยาทฝงอย ซง PLGA/PPF จะปลดปลอยยาไดเรวกวาโฟมททาจาก PLGA เนองจาก PPF มมวลโมเลกลตา นาจงเขาไปไดงาย จงเกดการแพรของนาไดดยา จงปลอยออกมาไดงาย อยางไรกตามโครงรางกระดกทเตรยมไดอาจจะไมเหมาะกบเนอเยอทางวศวกรรม เนองจากมนมลกษณะของรพรนเปนแบบปด
2.2.5 การแยกเฟส (Phase separation)
การแยกเฟสเปนวธหนงทใชในการผลตโครงรางกระดกถกพฒนาขนมาเพอแกปญหาการสงยา ความสามารถในการสงโมเลกลทมความวองไวทางชวภาพทไดจากการสลายตวของพอลเมอรไปยงเซลลภายในหรอรอบๆโครงรางกระดกเปนสงทนาสนใจ เพราะสามารถทจะยายเนอเยอทโตแลวได เพอใหเปาหมายนประสบความสาเรจ วธการสรางโครงรางกระดกจะตองทาใหโครงรางกระดกรวมเขากบโมเลกลของสารทมความวองไวทางชวภาพและจะตองไมสญเสยความสามารถในการขนสงยาในขณะทสมผสกบสารเคมทรนแรงหรอทความรอนสงๆ การผลตจะเรมจากนาพอลเมอรมาละลายในตวทาละลาย (ฟนอล หรอ ฟนอลทาลน) ทอณหภมตา (55๐C สาหรบฟนอลและ 85๐C สาหรบ ฟนอลทาลน) ซงโมเลกลของสารทมความวองไวทางชวภาพนจะถกทาใหละลายหรอกระจายในสารละลายทเปนเนอเดยวกนจากขนตอนทแลว จากนนทาใหเยนลงโดยจะตองควบคมการเยนตวดวย จนกระทงไดสารละลายทแยกเปนของเหลว 2 ชน ซงกคอชนของพอลเมอรและชนของตวทาละลาย จากนนจะถก
14
ทาใหเยนตวลงอยางรวดเรว เพอให 2 เฟสนกลายเปนของแขง ตวทาละลายทถกทาใหแขงนจะถกเอาออกโดยการระเหด ซงจะไดสงทเหลออยคอโครงรางกระดกทมรพรนซงมโมเลกลของสารทมความวองไวทางชวภาพอยในพอลเมอร ในการทดลองการปลดปลอยยาแสดงใหเหนวาการใชโมเลกลของสารทมความวองไวทางชวภาพขนาดเลกจะไมมผลกระทบจากสารเคมและความรอนทใชในวธน ซงวธนไดพสจนใหเหนวามประโยชนในการรวมโมเลกลขนาดเลกเขาไปยงโครงรางกระดก อยางไรกตามการปลดปลอยยาในโครงสรางทเปนโปรตนขนาดใหญโดยไมทาใหความวองไวลดลงยงคงเปนสงททาทาย
จากงานวจยของ Q. Hou และคณะ [ ] ไดศกษาเกยวกบการเตรยมพอลเมอรชนด PDLLA,
Poly( -caprolactone) และ 1000PEOT70PBT30 ทมโครงสรางเปนรพรนสาหรบใชในวศวกรรมเนอเยอ ซงเตรยมโดยการตกตะกอน, การขนรปดวยการกดอดและเทคนคการชะลางเกลอ โดยใชขนาดเกลอและขนาดอนภาคของพอลเมอรในชวง – , – , – , – , – และ
– μm ซงจะใชปรมาณเกลอ 70% , 80% และ 90% wt จากการทดลองพบวาวธการเผาสต (Sintering), การขนรปดวยการกดอดรวมกบการชะลางเกลอออก และการทาแหงแบบแชเยอกแขง จะไดโครงรางกระดกทมปรมาณรพรนทตา Q. Hou และคณะ จงไดพฒนาวธการเตรยมโครงรางกระดกขนมาใหม โดยการนาพอลเมอรมาละลายในตวทาละลายอนทรย จากนนใสเกลอลงไปในปรมาณทมากเกนพอเพอใหเกลอกระจายตวอยในสารละลาย และทาการตกตะกอนพอลเมอรออกมาจากสารละลาย จากนนทาการขนรปดวยการกดอดและชะลางเกลอออก จะไดโครงรางกระดกทมปรมาณรพรนสง ซงวธการนสามารถในการควบคมปรมาณของรพรนไดโดยเปลยนอตราสวนของเกลอตอพอลเมอร และขนาดของรพรนกสามารถควบคมไดอยางเปนอสระโดยการเปลยนขนาดของอนภาคเกลอ นอกจากนยงไดโครงรางกระดกทมรพรนทสมาเสมอกวาวธการเผาสต, การขนรปดวยการกดอดรวมกบการชะลางเกลอออก และการทาแหงแบบแชเยอกแขง สวนในการทดสอบสมบตเชงกลพบวาคาโมดลสกดอด (Compressive modulus) จะลดลงเมอปรมาณรพรนเพมขนซงวธนเปนวธทงายสาหรบการเตรยมโครงรางกระดกจากพอลเมอร
2.3 วสดสาหรบโครงรางกระดกในปจจบน [2]
ในปจจบนโครงรางกระดกสามารถผลตไดจากวสดหลายชนด ซงแตละชนดมคณสมบตและความเหมาะสมในการนาไปใชงานทแตกตางกนออกไป
15
2.3.1 โครงรางกระดกจากแคลเซยมฟอสเฟต (CaPs) และเซรามค
CaPs นนถกศกษาอยางกวางขวางเกยวกบการใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก งานวจยสวนใหญมงเปาศกษาเกยวกบ Hydroxyapatite (HA), β-tricalcium phosphate (β-TCP) หรอสารผสมระหวาง HA และ β-TCP ซงรจกกนในชอ Biphasic calcium phosphate (BCP) โดยพบวาโครงรางกระดกจาก BCP (80 ± 3% HA and 20 ± 3% β-TCP) มรพรนทเชอมตอกน (interconnected
porosity) 70% (68% เปนรพรนขนาด 400 μm และประมาณ 3% เปนรพรนขนาด 0.7 μm) ซงโครงรางกระดกประเภทนสามารถรองรบการเกดกระดกใหมในการทดสอบกบสตวทดลองได การทโครงรางกระดกมรพรนทงขนาดแมคโคร (250-300 μm) และขนาดไมโคร (2-8 μm) สงผลตอกระดกแบบLamellar และแบบ Woven ในโครงรางกระดกจาก HA แตสมบตนไมปรากฏในโครงรางกระดกทไมมรพรนขนาดไมโคร นอกจากนนเมอโครงรางกระดกCaP มรพรนประมาณ 50% จะมคาความแขงแรงในการกดอด (Compressive strength) ทสง คอ 10.95 ± 1.28 MPa ทาใหโครงรางกระดกสามารถรองรบการเกดกระดกใหมได ในปจจบนพบวา CaPs ทมการเตมสารตวเตมจะทาใหสามารถควบคมอตราการสลายตว พฤตกรรมการควบแนน ความแขงแรงเชงกล และความสามารถเขากนไดทางชวภาพได ยกตวอยางเชน เมอเตม SiO2(0.5%) และ ZnO (0.25%) ลงในโครงรางกระดกจาก β-TCP ทาใหความแขงแรงในการกดอดเพมขน 2.5 เทา และทาใหความสามารถในการมชวตของเซลลเพมขน 92% ในวนท 11 ของการทดสอบ
2.3.2 โครงรางกระดกจาก Bioglass®
นบตงแตมการพฒนา 45S5 Bioglass® ขนวสดประเภทนกไดถกศกษาอยางแพรหลายในหลายๆองคประกอบ พบวาเมอทดสอบในสภาวะจาลอง โครงรางกระดกแบบมรพรนสามมตจาก Bioglass® นนมรพรน 70% ขนาดรพรน 300-400 μm และมชนของ Hydroxyl carbonate apatite
(HCA) บนผวซงสงผลกระตนกจกรรมของเซลลกระดก (Osteoblast activity) นอกจากนน HCA ยงดดซบโปรตนและโกรทแฟคเตอรตางๆซงเปนประโยชนตอการเกดกระดกใหมในสภาวะแวดลอมจรง งานวจยในปจจบนไดมการเตมโคบอลต (Co) ลงในโครงรางกระดกทมรพรนระดบกลางจาก Bioglass® เพอเหนยวนาใหเกด Hypoxia (ภาวะทมออกซเจนตา) เพอเพม Bone marrow-derived stem
cell (BMSC) การเพมจานวนของเซลล การเปลยนแปลงรปรางและกจกรรมของเซลลเพอทาหนาทเฉพาะ, VEGF secretion, HIF-1α และยนทเกยวของกบกระดกตางๆ
16
2.3.3 โครงรางกระดกจากพอลเมอร
พอลเมอรนนมทงความวองไวและความสามารถในการสลายตวทางชวภาพ ในงานวศวกรรมเนอเยอกระดกนนสวนมากใชพอลเมอรจากธรรมชาต เชน คอลลาเจน ไฟบรน แอลจเนต ไหม กรดไฮยาลโลนก และไคโตซาน ขอไดเปรยบของการใชพอลเมอรคอ ความงายในกระบวนการขนรปและความสามารถในการดดแปลงทางเคม กระบวนการสลายตวของพอลเมอรสงเคราะห เชน พอลแลคตกแอซด (PLA) พอลไกลโคลคแอซด(PGA) และพอลคาโปรแลคโตน (PCL) จะใหสารผลตภณฑเปนมอนอเมอรซงรางกายสามารถกาจดออกไดตามธรรมชาต พอลเมอรบางชนดเชน พอลพรอไพลนฟมาเลต (PPF) มคาความแขงแรงในการกดอดสงมากเมอเทยบกบกระดกชนนอก และระยะเวลาในการสลายตวสามารถควบคมไดอยในชวงกวาง อยางไรกตามความแขงแรงของโครงรางกระดกจากพอลเมอรลดลงอยางรวดเรวระหวางกระบวนการสลายตวแมวาความแขงแรงเรมตนจะมคาสงกตาม
2.3.4 โครงรางกระดกจากวสดเชงประกอบ
วสดเชงประกอบนนผลตจากวสดทตางกนสองชนดขนไปเชน เซรามคและพอลเมอร เพอดงขอดของวสดแตละชนดเพอใหโครงรางกระดกทไดมสมบตเทยบเทากบเนอเยอกระดกสวนทตองการนาไปใชงานเชน การพฒนาโครงรางกระดกจาก CaPs และพอลเมอรนนเปนการรวมขอดของทง CaPs และพอลเมอรเพอใหไดสมบตทางกายภาพและสมบตเชงกลตามทตองการ โดยพอลเมอรเพมความเหนยวและความแขงแรงในการกดอดใหเทยบเทากบกระดก สวน CaPs นนเพมสมบตเชงกลบางสวนและเพมความวองไวทางชวภาพ
2.3.5 โครงรางกระดกจากโลหะ
โลหะมความแขงแรงเชงกลและมความสามารถในการตานทานการแตกหกทสงมาก โครงรางกระดกแบบมรพรนจากโลหะ เชน Ti และ Ta นนถกศกษาเพอนามาใชเปนวสดทดแทนกระดก โดย LENSTM สามารถขนรป Ti ทมรพรน 17-58% โดยปรมาตร และมขนาดรพรนเฉลย 800 μm ซงเซลลกระดกทแขงแรงสามารถเขามาเกาะและเพมจานวนได อยางไรกตามโครงรางกระดกจากโลหะนนตางจากโครงรางกระดกจาก CaPs หรอโครงรางกระดกจากพอลเมอรในสวนทของสมบตทางชวโมเลกลเนองจากเซลลไมสามารถจะผานเขาในไดและไมสามารถสลายตวทางชวภาพได นอกจากนนยงตองพจารณาในเรองเกยวกบการปลดปลอยไอออน และตองใชการปรบปรงพนผวเพอปรบปรงความวองไว
17
ทางชวภาพของโครงรางกระดกจาก Ti อกดวย ในปจจบนมการพฒนาโลหะทมความวองไวทางชวภาพนไปใชในงานเกยวกบการรบแรง (Load-bearing)
2.4 Bioglass® [5] Bioglass® จดเปนวสดทมความวองไวทางชวภาพชนดหนง ซงประกอบไปดวย SiO2, Na2O, CaO,
และ P2O5ในสดสวนตางๆกน การท Bioglass® มสตรตางๆกนมากมาย บางสตรนนสามารถเขากนไดดกบเนอเยอและกระดก (เชน 45S5) บางสตรสามารถเขากนไดดเฉพาะกระดกเทานน (เชน 5S4.3 หรอ Ceravita) บางสตรไมสามารถเขากนไดกบเนอเยอชนดใดๆเลย และบางสตรอาจจะถกดดซมไปภายในไมกสปดาห โดยวสดในลกษณะผงจะถกดดซมไดรวดเรวกวาวสดลกษณะเปนชน ชนบางของอะปาไทด (Apatite) ทเกดขนระหวางผวของวสดและเนอเยอนนจะกอใหเกดพนธะทแขงแรงระหวาง Bioglass® และกระดก นอกจากนน Bioglass® บางสตรยงสามารถสงเสรมการเจรญของเซลล Osteoblast บนวสดไดอกดวย โดยปกตแบง Bioglass® เปน 4 สตร คอ
35-60 mol.% SiO2, 10-50 mol.% CaO, 5-40 mol.% Na2O: bioactive, สามารถเกดพนธะกบกระดกและเนอเยอบางชนดได
<35 mol.% SiO2: non glass-forming >50 mol.% SiO2, <10 mol.% CaO, <35 mol.% Na2O: bioactive, สามารถถกดดซมไดภายใน
10-30 วน >65 mol.% SiO2: non-bioactive, เกอบเปนสารเฉอย, สามารถเขารวมอยในเนอเยอได
2.4.1 Bioglass® 45S5
Bioglass® 45S5 เปนสตรทสาคญสตรหนง ประกอบดวย 45% SiO2, 24.5% Na2O, 24.5%
CaO, และ 6% P2O5เปาหมายของสตรนคอการม SiO2 นอยกวา 60% มปรมาณ Na2O และ CaO สง, สดสวนระหวาง CaO/P2O5สง ซงจะทาให Bioglass® มความวองไวตอตวกลางทเปนนาและมความ วองไวทางชวภาพ
ถงแมวาความวองไวทางชวภาพจะเปนขอดแตอาจทาใหสมบตเชงกลตาลง ทาใหมความสามารถในการตานทานการแตกหกตาลง เนองจากการมโครงรางแกวแบบอสณฐานสองมต
18
(amorphous 2-dimensional glass network) ความแขงแรงในการบดงอของ Bioglass® สวนมากอยในชวง 40-60 MPa ซงไมเพยงพอในงานทเกยวของกบการรบแรง คาโมดลสของยงมคาอยในชวง 30-
35 GPa ซงใกลเคยงกบคาของกระดกสวนนอกมาก ดงนนอปกรณจาก Bioglass® สามารถใชงานในสวนทไมตองรบแรงหรอใชในสวนทไดรบแรงเพยงเลกนอยได และยงสามารถใชเปนองคประกอบในวสดเชงประกอบอนๆไดอกดวย
2.4.2 การผลต Bioglass® 45S5
Bioglass® 45S5 ผลตดวยเทคโนโลยปกตในการผลตแกว โดยใชถวยจากแพลททนมหรอสารประกอบแพลททนมเพอปองกนการปนเปอน ซงอาจเกดปฏกรยาทางเคมกบสงมชวต (organism)หรออาจเกดการการตดเชอได จากนนทาการอบออน (Annealing) เพอใหไดชนงานมรปแบบตามตองการโดยอาศยการขยายตวทางความรอนของวสด จะได Bioglass® 45S5 ถาหากนา Bioglass® 45S5 ไปผานกระบวนการอบออนสมบรณ (Heat treatment) เพอลดปรมาณของแอลคารไลนทระเหยได (volatite alkali) ออกไซดของโลหะ และเพอใหผลกของอะปาไทดตกตะกอนในวฎภาคของแกว เมอผานกระบวนการทงหมดจะไดวสดแกว-เซรามค เรยกวา Ceravital ทมสมบตเชงกลสงแตมความวองไวทางชวภาพตา
เนองจากวสดประเภทแกวทมความวองไวทางชวภาพ (Bioactive glass) นนมหลายชนด โดย Bioglass® นนเปนวสดทมความวองไวทางชวภาพมากทสดดงนน V. Maquet และคณะ [6] จงไดทาการเตรยมและศกษาสมบตของวสดเสรมองคประกอบระหวาง Poly(α-hydroxyacid) และ Bioglass®
เพอการใชในงานดานวศวกรรมเนอเยอกระดก โดยคาดหวงวาวสดทไดจะมสมบตเชงกลสงกวา พอลเมอรบรสทธ และทาใหมความยดหยนมากขนและสามารถรบแรงไดมากขน จากผลการทดลองพบวาอตราการสลายตวของวสดนนลดลงจนเหมาะสมกบการเกดขนของกระดกใหม และทาใหความวองไวทางชวภาพของวสดมากขน เนองจากทาใหเกดชนของไฮดรอกซอะปาไทด (HA) ไดอยางรวดเรวหลงจากจมแชใน Phosphate buffer saline (PBS) นอกจากนนการเตม Bioglass® ยงสงผลใหคา โมดลสกดอดและสมบตความชอบนา (Hydrophilic) เพมขนอกดวย
19
2.5 พอลแลคตกแอซด (PLA) [7]
พอลแลคตกแอซด (PLA) เปนพอลเมอรชวภาพชนดหนงจดอยในกลมพอลเอสเทอรทมสายโซตรง สงเคราะหไดจากกรดแลคตกซงไดจากการหมกแปงหรอนาตาล ดงนนพชทมแปงหรอนาตาลเปนองคประกอบหลก เชน ขาวโพด มนสาปะหลง ขาวสาลหรอออย จงสามารถนามาใชเปนวตถดบในการผลตไดซงทรพยากรเหลานสามารถสรางขนทดแทนใหมไดอยางตอเนองพอลแลคตกแอซดจดเปนเทอรโมพลาสตก (Thermoplastic) สามารถขนรปไดดวยกระบวนการผลตทใชกนทวไป เชน การฉดขนรป (injection molding) การขนรปดวยความรอน (Thermoforming) การอดขนรป (Compression
molding) การอดรด (Extrusion) และการเปาขนรป (Blow molding) เปนตน ภายหลงการใชงาน ผลตภณฑจากพอลแลคตกแอซด สามารถยอยสลายไดทางชวภาพ พอลแลคตกแอซดสงเคราะหขนจากกรอดอลฟาไฮดรอกซ (α-Hydroxyacid) หนวยยอยหรอมอนอเมอรของพอลแลคตกแอซด คอ กรดแลคตก หรอชอทางเคมคอ 2-ไฮดรอกซโพรพโอนคแอซด (2-Hydroxy propionic acid) กรดแลคตกมโอโซเมอรสองรปแบบ คอ แบบดและแอล (ภาพท 2.3) ซงเปนอแนนชโอเมอร (Enatiomer) ทมความวองไวตอแสง (optical active) ตางกน คอ มสตรเคมเหมอนกนแตจดเรยงตวในสามมตไมเหมอนกนและบดในระนาบแสงโพลาไรซในทศทางตางกนในธรรมชาตสวนใหญพบในรปแบบแอล-ไอโซเมอร หรอพบในรปของผสมระหวางแอล-และด-ไอโซเมอร เรยกวาของผสมราซมก(racemic mixture,
อตราสวน เทากบ 1:1 เขยนแทนดวย DL) หรอสารประกอบมโซ (meso-compound) ซงไมมสมบตระยาบแสงโพลาไรซ (optically inactive) ปจจบนการผลตกรดแลคตกอาศยหลกการหมกเปนหลก ซงสามารถใหผลตภณฑทมความบรสทธทด
ภาพท 2.3โครงสรางของกรดแลคตก
20
การผลตพอลแลคตกแอซดอาจกระทาโดยสงเคราะหผานปฏกรยาควบแนนอะซโทปค(Azeotropicdehydrative condensation) ปฏกรยาควบแนนโดยตรง (Direct condensation
polymerization) และ/หรอสงเคราะหผานการเกดแลคไทด (Lactide formation) (ภาพท 2.4) พอลแลคตกแอซดนาหนกโมเลกลสง (มากกวา 100,000 Da) ในเชงพาณชยสงเคราะหไดโดยผานการเปดวง (Ring opening polymerization) ของแลคไทด
ภาพท 2.4การสงเคราะหพอลแลคตกแอซดจากกรดแลคตกชนดแอลและด
เนองจากกรดแลคตกมสองไอโซเมอรสายโซหลกของพอลเมอรทสงเคราะหไดสวนใหญอาจประกอบขนจากมอนอเมอรชนดแอล ไอโซเมอรเกอบทงหมด (พอลแอล-แลคตกแอซด(PLLA)) หรอประกอบขนจากมอนอเมอรทเปนของผสมราซมก(พอลดแอล-แลคตกแอซด(PDLLA)) ในปจจบนการผลตดไอโซเมอรของกรดแลคตกทบรสทธนนทาไดยาก การผลตพอลเมอรทสายโซหลกประกอบไปดวยมอนอเมอรชนด ด หรอพลด-แลคตกแอซด(PDLA) ในเชงพาณชยจงไมม
พอลแลคตกแอซดมโครงสรางผลกสามรปแบบ ไดแก แอลฟา (α) เบตา (β) และแกมมา ( ) ขนอยกบองคประกอบของอแนนชโอเมอรแอล หรอด,แอล โครงสรางแบบอลฟาเปนโครงสรางท
21
เสถยรทสด หลอมเหลวทอณหภม 185 องศาเซลเซยส ในขณะทโครงสรางเบตาหลอมเหลวทอณหภม 175 องศาเซลเซยส
2.5.1 สมบตของพอลแลคตกแอซด
ความบรสทธเชงแสง (optical purity) ของพอลแลคตกแอซดสงผลอยางมากตอสมบตทางความรอน สมบตเชงกลและสมบตตานการซมผานของกาซและของเหลว (Barrier properties) พอลแลคตกแอซดทมสดสวนของแอล-ไอโซเมอรสงกวารอยละ90 มแนวโนมเปนพอลเมอรกงผลก (Semicrystalline polymer) ในขณะทพอลเมอรทมด-ไอโซเมอรในองคประกอบเพมขน มความบรสทธเชงแสงตาลงและมแนวโนมเปนพอลเมอรอสณฐาน (Amorphous) นอกจากนอณหภมการหลอมเหลว อณหภมกลาสทรานสชนและระดบความเปนผลกมแนวโนมลดลงตามสดสวนของแอล-ไอโซเมอรดวย
สดสวนของไอโซเมอรทแตกตางกนในสายโซพอลเมอรทาใหพอลแลคตกแอซดทสงเคราะขนไดนนมสมบตหลากหลายจงสามารถปรบใหรองรบความตองการใชงานไดกวางขน เมอเปรยบเทยบกบพอลเมอรทผลตจากวตถดบทมาจากอตสาหกรรมปโตรเคม เชน พอลเอทลนเทเรฟทาเลต (PET) และ พอลสไตรน(PS) พอลแลคตกมความใส และมสมบตทางกายภาพ สมบตเชงกล และสมบตตานการซมผานของกาซใกลเคยงกน
2.5.2 สมบตการละลาย การละลายของพอลแลคตกแอซดนนขนอยกบสดสวนของหนวยทเปนองคประกอบในสาย
โซพอลเมอร และระดบความเปนผลก (Degree of crystallinity)พอลแลคตกแอซดไมละลายนา แอลกอฮอล และสารประกอบไฮโรคารบอนทไมมหมแทนท เชน เฮกเซน(Hexane) และเฮปเทน(Heptane) ตวทาละลายทดสาหรบพอลแลคตกแอชด ไดแก ตวทาละลายอนทรยกลมคลอรเนตและฟลออรเนต (Chlorinated or fluorinated organic solvents) ไดออกเซน (dioxane) ไดออกโซเลน (Dioxolane) และฟเรน(Furane) นอกจากนนยงละลายไดใน อะซโตน (Acetone) ไพรดน(Pyridine)
เอทลแลคเตท(Ethyl lactate) เอทลอะซเตท(Ethyl acetate) เตตระไฮโดรฟแรน(Tetrahydrofuran) ไซลน(Xylene) ไดเมทลซลฟอกไซด (Dimethylsulfoxide) เอน, เอน-ไดเมทลฟอรมาไมด(N, N-
dimethylformamide) และเมทลเอมลคโตน (Methyl ethyl ketone)
22
2.5.3 สมบตทางกายภาพและทางเคม
พอลแลคตกแอซดมความถวงจาเพาะประมาณ 1.25 มชวงการหลอมเหลว (Melting range)
173-178 °C แตอยางไรกตามทนความรอนไดไมเกน 110 °C มปรมาณความเปนผลก (Crystallinity)
ประมาณ 37% และอณหภมการเปลยนจากสถานะคลายแกว (Glass transition temperature) อยระหวาง 60-65 °C มสมบตขวางกน (Barrier properties) ด เขากบเนอเยอของสงมชวต (Biocompatibility) และมความใส สามารถยอยสลายเองไดตามธรรมชาต
ตารางท 2.1 สมบตเชงกลของ PLA
Quantity Value Unit Young's modulus 350 - 2800 MPa
Tensile strength 10 - 60 MPa
Elongation 1.5 - 380 %
Bending strength 0.89 - 1.03 MPa
Impact strength 0.16 - 1.35 J/cm
2.5.4 การเสอมสภาพของพอลแลคตกแอซด
การเลอมสภาพของพอลแลคตกแอซดสวนใหญเกดจากการขาดของสายโซหลกหรอสายโซดานขางของโมเลกล ในธรรมชาตการเสอมสภาพเกดจากการกระตนดวยความรอนปฏกรยาไฮโดรไลซส หรอกจกรรมทางชวภาพ (เชน เอนไซม) ปฏกรยาออกซเดชน การแตกสลายดวยแสง (Photolysis)
และการแตกสลายดวยรงส (Radiolysis) เนองจากการเสอมสภาพทเกดขนทงจากกระบวนการทางชวภาพและกายภาพ กลไกการเสอมสภาพมกเกยวโยงไปกบการเสอมสภาพจากสงแวดลอม(Environmental degradation) การเสอมสภาพของพอลแลคตกขนอยกบปจจยหลายประการ เชน นาหนกโมเลกล ระดบความเปนผลก ความบรสทธ อณหภม สภาพความเปนกรด-ดาง (pH) การมอยของออกซเจน หรอปรมาณอาหารสาหรบจลนทรยในระบบ ดงนนในการทดสอบการเสอมสภาพของพอลแลคตกแอซดจงจาเปนตองพจารณาปจจยดงกลาวประกอบดวย นอกจากนการเสอมสภาพยงขนอยกบลกษณะทางเคมและกายภาพ เชน อตราการแพร (Diffusivity) ความเปนรพรน (Porosity) สณฐาน
23
(Morphology) และความแขงแรงทางกล (Mechanical strength) เปนตน Yihong และคณะ [ ]ไดทาการเตรยมโครงรางกระดกจาก PLLA ดวยเทคนคการชะลางเจลาตน (Gelatin particle leaching) และทาการทดสอบความสามารถในการสลายตวในสภาวะจาลองโดยจมแชใน phosphate buffered saline (PBS)
เปนเวลา 39 สปดาหและทดสอบในสภาวะจรงโดยนาไปปลกถายในหนเปนเวลา 30-120 วน พบวาอตราการสลายตวในสภาวะจรงนนเรวกวาโดยใน 23 สปดาหในสภาวะจาลองรพรนในชนงานยงไมมความเสยหายแตในสภาวะจรงนนโครงรางสลายตวไปจนหมดและเกดเนอเยอกระดกขนมาแทน นอกจากนนจากการทอลองสรปไดวาการสลายตวของโครงรางกระดก PLLA ประกอบดวย 4 ขนตอน คอ (1) เกดการดดซบนาและบวมตว (2) สลายพนธะเอสเทอร (3) เกดการแพรของผลตภณฑทสามารถละลายได (4) โครงรางกระดกสลายตวไปจนหมด
นอกจากนนยงมการปรบปรงสมบตของ PLA ในดานตางๆ PLA กบเฟสของแคลเซยมฟอสเฟตหรอแกวทมความวองไวทางชวภาพเพอปรบปรงสมบตเชงกลและความวองไวทางชวภาพของวสดอกดวย โดย M. Navarro และคณะ [9] ไดทาการเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA และแกวแคลเซยมฟอสเฟต (G5) ดวยวธการหลอขนรปและกดอดดวยความรอน เพอการนาไปใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก จากผลการทดลอง พบวา การเตมอนภาคแกวลงไปใน PLA ทาใหพฤตกรรมการสลายตวของ PLA นนมความซบซอนมากขน คอในชวง 3 สปดาหหลงจากทาการจมแชใน Simulated body fluid
(SBF)นนวสดมการสญเสยนาหนกถง 25% ซงอาจเกดเนองจากการเกดรอยแตกทผวรอยตอของ PLA
และอนภาคแกวจนทาให SBF สามารถแพรเขาสวสดไดและทาใหอตราการสลายตวเรวขน และอาจเกดจากการทอนภาคของแกวเกดการละลายเนองจากการสลายตวของ PLA นนใหผลตภณฑเปนกรดทาใหนาหนกลดลง แตหลงจากนนนาหนกมการเพมขนเลกนอยซงอาจเกดเนองจากการเกดไฮเดรตแคลเซยมฟอสเฟตทผวของวสดและทาให SBF สมผสกบวสดนอยลงทาใหการสลายตวเกดยากขน หลงจากจมแช SBF เปนเวลา 4 สปดาหนาหนกโมเลกลของวสดจะลดลงแตนอยกวาการลดลงของนาหนกโมเลกลของ PLA เนองจากการสลายตวของอนภาคแกวจะใหผลตภณฑทเปนกรดนอยกวา จากผลการทดลองสามารถสรปไดวาการเตมอนภาคแกวนอกจากจะเปนการเสรมแรงใหกบพอลเมอรแลวยงจะสามารถเหนยวนาใหเกด CaP ทผวของวสดทาใหอนตรกรยาระหวางวสดและเนอเยอกระดกดขน ซงเปนสมบตทสาคญสาหรบการนาไปประยกตใชในงานเกยวกบการทาใหเกดกระดกขนใหมจากนน Y. Jung และคณะ [ ]ไดทาการเตรยมวสดเชงประกอบของ PLA/CMP (Poly-L-lactide/calcium metaphophate)
24
เพอใชในงานดานวศวกรรมเนอเยอกระดก โดยเปรยบเทยบประสทธภาพของวสดสองวธ คอการเผาสตและการหลอขนรปซงจะพบวาการใชวธการเผาสตจะใหวสดทมความเปนเนอเดยวและมการเชอมตอของรพรนภายในวสด ซงสงผลใหมการกระจายตวของขนาดรพรนแคบและใหวสดทมความแขงแรงมากกวาวธการหลอขนรปนอกจากนนยงทาใหเซลลสามารถเตบโตไดดกวาเนองจากจะทาใหเฟสของเซรามค คอ CMP นนมาสามารถสมผสกบเซลลไดมากกวาอกดวย
A.R. Boccaccini และคณะ [11] ไดทาการศกษาวสดเชงประกอบระหวาง PLA และแกว-เซรามกทมความวองไวทางชวภาพ (Bioactive glass-ceramic: BCG) พบวา BCG นนทาใหวสดมสมบตเชงกลสงขน แตในขนตอนการผสม BCG มโอกาสเกดการรวมกลมกนมากทาใหการกระจายตวเกดขนไดไมด ดงนนจงทาการปรบปรงผวของ BCG ซงพบวา BCG ทผานการปรบปรงผวสามารถกระจายตวในวฎภาคของพอลเมอรไดดขน ใหสมบตเชงกลทสงขนและทาใหผวของชนงานทขนรปไดมความขรขระนอยลงอกดวย
2.6 พอลคาโปรแลคโตน (PCL) พอลคาโปรแลคโตนเปนพอลเมอรชวภาพชนดหนงจดอยในกลมพอลเอสเทอรทมสายโซตรง ท
สงเคราะหมาจากนามนดบผานกระบวนการทางเคมแตสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ กระบวนการสงเคราะหพอลคาโปรแลคโตนมหลายวธ ยกตวอยางเชน ผานปฏกรยาพอลเมอไรเซชนแบบควบแนน
(Polycondensation) ของ Ahydroxycarboxylic acid:6-hydroxyhexanoic acid และผานปฏกรยาพอลเมอ
ไรเซชนแบบเปดวง (Ring opening polymerization) ของ -caprolactoneรวมกบการใชตวเรงปฏกรยา
อนทรย, ตวเรงปฏกรยาโลหะ, หรอเอนไซม [12]
ภาพท 2.5การสงเคราะหพอลคาโปรแลคโตน
25
2.6.1 สมบตทางกายภาพและทางเคม [13]
พอลคาโปรแลคโตนจดเปนเทอรโมพลาสตกชนดหนงมลกษณะเปนกงผลกมอณหภมหลอมเหลวตา คอ อยทประมาณ 60 oCและอณหภมการเปลยนจากสถานะคลายแกว (Glass transition
temperature) อยทประมาณ -60 oCมความหนาแนนอยท 1.14 g/cm3มความแขงแรง มสมบตตานทานตอคลอรน โดยสวนใหญพอลคาโปรแลคโตนจะถกใชเปนสารเตมแตงสาหรบเรซนเพอปรบปรงใหสามารถขนรปไดงายขนและปรบปรงสมบตในดานตางๆ (เชน สมบตการรบแรงกระแทก) เพราะพอลคาโปรแลคโตนนนสามารถเขากนกบวสดอนๆไดงาย
2.6.2 พอลพอลคาโปรแลคโตนกบชวการแพทย [13]
พอลคาโปรแลคโตนไดรบการยอมรบจาก Food and Drug Administration (FDA) ทางดานการนาไปใชงานเกยวกบรางกายมนษย เนองจากพอลคาโปรแลคโตนมสมบตทนาสนใจ คอ ความสามารถในการละลายในตวทาละลายอนทรย, สามารถขนรปทอณหภมตา, และมการสลายตวทางชวภาพทไมกอใหเกดผลตภณฑทเปนพษ พอลคาโปรแลคโตนจะเกดการสลายตวทางชวภาพจากการเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสทบรเวณพนธะเอสเทอร(Ester linkages) และจะสญเสยความแขงแรงประมาณ50% ภายในระยะเวลา 8 สปดาห การเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสทบรเวณพนธะเอสเทอรนนจะทาใหเกดสารโอลโกเมอรซงเปนสารทมนาหนกโมเลกลตาซงจะถกกาจดไปโดยเซลลในระยะ macrophages และจะทาใหเกดสารผลตภณฑ คอ -hydroxycaproic acid จากกระบวนการเมตาบอลซมของวงจร Tricarboxylic acid (TCA) ซงสดทายกจะถกกาจดออกจากรางกาย ทาใหไมกอใหเกดความเปนพษ เมอเปรยบเทยบกบพอลเอสเทอรชนดอน เชน PLGA พบวา พอลคาโปรแลคโตนมอตราการสลายตวทางชวภาพตากวา ดงนนจงเหมาะสมในการประยกตเปนอปการณสาหรบปลกถายระยะยาว
งานวจยของ A. Rezael และคณะ [14] ไดศกษาวสดเชงประกอบระดบนาโน (Nanocomposite) ระหวางไฮดรอกซอะปาไทคและพอลคาโปรแลคโตนทขนรปดวยกระบวนการโซล-เจล (in situ sol-gel
process) พบวา อนภาคของไฮดรอกซอะปาไทดระดบนาโนนนสามารถกระจายตวไดอยางสมาเสมอและทวถงในวฎภาคของพอลเมอร คาโมดลสของยงและความแขงแรงของวสดเชงประกอบนนสงกวา neat PCL และมคาสงทสดเมอใชอตราสวนของไฮดรอกซอะปาไทดเปน % โดยนาหนก ในการ
26
ทดสอบสมบตทางชวภาพของตวอยางโดยการจมแชในสารจาลองของเหลวในรางกาย (Simulated
body fluid) พบวา การเตมไฮดรอกซอะปาไทดนนทาใหความสามารถในการเขากนไดทางชวภาพของวสดเพมขนอยางมาก
งานวจยของ V. Cannillo และคณะ [15] ไดศกษาโครงรางกระดกจากวสดเชงปะกอบระหวาง Bioglass® S และพอลคาโปรแลคโตนโดยวธการชะลางเกลอ การศกษานไดใชเกลอโซเดยมคลอไรด โซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต และเกลอผสมของทงสองชนด เพอใหไดโครงขายของรพรนทเหมาะสม ซงจากการทดลองทาง V. Cannillo และคณะไดเลอกใชเกลอผสมของโซเดยมคลอไรดและโซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต เนองจากเกลอผสมนทาใหเกดรปรางลกษณะของรพรนทดทสด นอกจากนไดทดสอบทอตราสวนและขนาดของแกวทตางกน โครงรางกระดกทไดนนจะถกนาไปตรวจสอบโครงสราง ทาการทดสอบสมบตเชงกลและทดสอบสมบตทางชวภาพในแงของการประยกตใชในทางการแพทยโดยทดสอบในสภาวะจาลอง( In vitro) และทดสอบความเปนพษ (Cytotoxicity) ซงผลจากการศกษาพบวาโครงรางกระดกนมความเชอมโยงกนของรพรนทด และเหมาะสมสาหรบการเจรญเตบโตของกระดก สวนสมบตเชงกลของวฏภาค PCL จะไมมการเปลยนแปลงเมอมการใสแกวลงไป ผลของความวองไวทางชวภาพพบวาจะลดลงในการทดสอบทสภาวะจาลอง เนองจากเกดแคลไซต (Calcite) บนแกวซงเกดจากการทาปฏกรยาของแกวกบนาทใชในการชะเกลอและในการทดสอบความเปนพษตอเซลลพบวา PCL-4SS5 มศกยภาพทดทจะทาใหเซลลเจรญเตบโตไดและสามารถพฒนาตอไปไดในอนาคตการใชวธการชะลางเกลอในการผลตโครงรางกระดกทม Bioglass® เปนองคประกอบนนจาเปนตองมความชานาญในการทาและยงคงตองการการพฒนาตอไปเพอไมใหเกดแคลไซต
2.7 พอลเมอรผสมระหวางพอลแลคตกแอซด (PLA) และพอลคาโปรแลคโตน (PCL) ถงแมวาการใชวสดเสรมองคประกอบระหวาง PLA และเซรามคนนจะสามารถใชในงานทาง
วศวกรรมเนอเยอกระดกไดแตกยงคงไมดเพยงพอ เนองดวยยงคงมสมบตเชงกลทไมสงมากนกและจะมการสญเสยสมบตเชงกล คอความแขงแรงลดลงเมอเกดการสลายตวไป ทาใหความแขงแรงนนไมเพยงพอตอการใชงานทดแทนกระดก ดงนนเพอเพมสมบตเชงกลและยดอายการใชงานของวสด V. Guarino และคณะ [16] จงไดใช Polycaprolactone (PCL) ในการเสรมแรงใหกบเสนใยของ PLLA
เพอนาไปประยกตใชในงานทางวศวกรรมเนอเยอกระดก ไดทาการเตรยมวสดดวยการใชเสนใย PLLA
27
ผานไปในสารละลายทประกอบดวย PCL และ NaCl เพอใหเฟสของ PCL เคลอบอยบนเสนใย PLLA
จากนนจงทาการกาจด NaCl ออก (Leaching) สาเหตทเลอกใช PCL และ PLLA นนเนองจากวาพอลเมอรทงสองนนจดอยในประเภทของพอลเอสเทอรเหมอนกนดงนน พอลเมอรทงสองจงจะมกลไกการสลายตวคลายกน โดยเฉพาะสาหรบ PCL นนถกใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดกอยางกวางขวางเนองจากมความเขากนไดทางชวภาพกบรางกาย สามารถขนรปไดงาย, และมสมบตเชงกลสง แตเนองจากวามสมบตความไมชอบนา (Hydrophobic) สงดงนน จงมอายการใชงานนานกวาเนองจากสลายตวไดชากวา จากผลการทดลองพบวาวสดทเตรยมไดจะมรพรนขนาดคอนขางใหญ คอ – μm ซงการมรพรนขนาดใหญนนจะทาใหการเตบโตของเซลลมประสทธภาพมากกวาการมรพรนขนาดเลก PCL นนจะสามารถอยในรางกายไดประมาณ ป แตเสนใย PLLA นนจะมอตราการสลายตวทเรวกวามาก ซงเปนการควบคมอตราการสลายตวของวสดทาใหมอตราการสลายตวทเหมาะสมกบอตราการเกดกระดกใหมขนมาทดแทน และจากงานวจยของ Patrício และคณะ [17] ซงทาการศกษาเปรยบเทยบสมบตทางชวภาพระหวางโครงรางกระดกจาก PCL และพอลเมอรผสม PCL/PLA ทขนรปดวยกระบวนการ BioCell Printing พบวา ความสามารถใหเลลเขามายดเกาะและเจรญของพอลเมอรผสมนนสงกวา neat PCL เนองจากพอลเมอรผสมมสมบตชอบนา ลกษณะของชนงานทไดยงมผวทขรขระมากกวา และมขนาดรพรนทเหมาะสมมากกวาชนงานจาก neat PCL
วสดทใชเปนวสดทดแทนกระดกนนควรจะเปนวสดทมความเปนรพรนสงและมขนาดรวมทงการกระจายตวของรพรนทสมาเสมอ ดงนนการนาพอลเมอรทไมสามารถเขากนไดกบ PLA เพอมาผสมกบ PLA จงเปนทนาสนใจในการนามาประยกตใชงานดานน โดย M.Todo และคณะ [ 8] ไดทาการศกษาเกยวกบกลไกการแตกหกระดบไมโครของพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PCL โดยใช PCL เทากบ %wt ซงจากผลการทดลองพบวาการผสม PCL กบ PLA จะทาใหความเปนผลกของ PLA เพมขน แตระบบผสมของพอลเมอรทงสองจะเกดการแยกเฟสกน โดยมเฟสของ PCL
กระจายตวอยในลกษณะคลายอนภาคเลกๆในเฟสของ PLA และขนาดของเฟส PCL จะเพมขนเมอเพมปรมาณ PCL ดงภาพท 2.5
28
ภาพท 2.6 ภาพผวรอยแตกของวสดเชงประกอบ PLLA/PCL โดย (a) PLLA (b) PLLA/PCL และ (c) PLLA/PCL [ ]
S. Pierre และคณะ [19]ไดศกษาเกยวกบการผลต PLLA ทมรพรน โดยการผสม PLLA กบ PCL ในอตราสวนตางๆเปน 80/20 60/40 50/50 40/60 และ 20/80 ดวยวธการผสมแบบหลอมเหลว (Melt
mixing) ซงพบวา PLLA และ PCL นนไมสามารถเขากนได จากนนจงสกด PCL ออกดวยกรดนาสม
เพอทาใหไดวสดทมรพรน จากการทดลองพบวา จะไดรพรนทมการเชอมตอกนอยางสมบรณเมอใชปรมาณ PCL ในอตราสวน 60/40 ซงจะใหรพรนปรมาณ 40 ถง 60 % มขนาดของรพรนอยในชวง 1.5
ถง 88 μm นอกจากนนการผสมและสกด PCL ไมสงผลกระทบตอปรมาณผลกของ PLLA โดยจะมปรมาณผลก 25 ถง 38 % และมคาโมดลสกดอดและความแขงแรง (Strength) ท 10% strain เปน 190
และ 11 MPa ตามลาดบ
29
บทท 3
วธการดาเนนงานวจย
3.1 สารเคมทใชในการทดลอง
1. (3-[4, 5-dimethylthiazol-2-yl]-2, 5-diphenyl-tetrazolium bromide) (MTT) จาก Invitrogen
Ltd.
2. Alpha modified eagle’s medium (α-MEM) จาก Gibco
3. Bioglass® 45S5 ขนาด 5 ไมโครเมตร จาก MO-SCI Health Care, LLC.
4. นาปราศจากไอออน (Deionized water) 5. ไดคลอโรมเทน (Dichloromethane: CH2Cl2) จาก Merck Ltd.
6. ไดเมทลซลฟอกไซด (Dimethylsulfoxide: DMSO) เกรด Analysis EMSURE® ACS จาก Merck Ltd
7. ไดโซเดยมไฮโดรเจนฟอสเฟต (Disodium hydrogen phosphate: Na2HPO4) จาก Sigma-
Aldrich Co., LLC.
8. นากลน (Distilled water) 9. เอทานอล (Ethanol) จาก Merck Ltd.
10. กรดเอทลนไดเอมนเตตระอะซตก (Ethylenediaminetetraacetic acid: EDTA) จาก Ameresco
11. Fetal Bovine serum (FBS) จาก HyClone
12. พอลคารโปแลคโตน (Polycarprolactone: PCL) เกรด Capa 6800 นาหนกโมเลกลประมาณ ,000 Da จาก Perstorp Co., Ltd.
13. พอลแลคตดแอซด (Poly(lactic acid): PLA) เกรด 2002D นาหนกโมเลกลประมาณ ,000
Da จาก Naturework LLC.
14. โพแทสเซยมคลอไรด (Potassium chloride: KCl) เกรด Plant cell culture test จาก Sigma-
Aldrich Co., LLC.
30
15. โพแทสเซยมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (Potassium dihydrogen phosphate: KH2PO4) เกรด Plant
cell culture test จาก Sigma-Aldrich Co., LLC.
16. Sigma cote จาก Sigma-Aldrich Co., LLC.
17. ซลเวอรไนเตรต (Silver nitrate: AgNO3) จาก POCH S.A.
18. โซเดยมคลอไรด (Sodium chloride: NaCl) เกรด Cell culture Reagent จาก Sigma-Aldrich Co.,
LLC. และเกรด Analytical จาก RCI Labscan Ltd.
19. โซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต (Sodium hydrogen carbonate: NaHCO3) เกรด Plant cell culture
test จาก Sigma-Aldrich Co., LLC.
20. Trypan blue จากบรษท Sigma
21. ทรปซน (Trypsin/EDTA) จาก Fluka
3.2 เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง
1. 96 wells plate
2. อลมเนยมฟอยด (Aluminium foil) 3. หมอนงอดไอ (Autoclave) จากบรษท Tommy รน SS-325
4. Autopipette ขนาด 20-200ml 5. Autopipette ขนาด 100-1000ml 6. บกเกอร (Beaker) 7. ตะแกรงรอน (Sieve) จากบรษท Scientific promotion รน 316 L ขนาด และ
140 mesh
8. เครองปนเหวยง (Centrifuge) จากบรษท Hettrich
9. หลอดปนเหวยง (Centrifuge tube) 10. เครองขนรปอดรอน (Compression molding machine) จากบรษท Carver รน – H
11. สาล (Cotton) 12. ตแชแขงอณหภม –80 องศาเซลเซยส (Deep freezer) จากบรษท NuAire
31
13. หลอดหยด (Dropper) 14. เครองชง (Electronic balance) 15. ขวดแกวรปชมพ (Erlenmeyer flask) 16. กระดาษกรอง (Filter paper) 17. ตวกรองขนาด 0.2 ไมครอน (Membrane filter)
18. กรวยแกว (Glass funnel) 19. ขวดแกว (Glass laboratory bottle) 20. กระบอกตวง (Graduated cylinder) 21. Hemacytometer จากบรษท Boeco
22. เครองบดความเรวสง (High speed ball mill) 23. ตบมควบคมอณหภมและคารบอนไดออกไซด (CO2 Incubator)จากบรษท NuAire 24. ตปลอดเชอ (Laminar air flow class II)จากบรษท NuAire 25. กลองจลทรรศน (Light microscope) จากบรษท Olympus 26. แทงแมเหลกกวน (Magnetic bar) 27. เครองกวนใหความรอน (Hot plate with stirrer) 28. แมพมพ (Mold) 29. ตอบ (Oven) 30. จานเพาะเชอแกว (Petri dish) 31. ปเปต (Pipette) ขนาด 5 และ 10 มลลลตร
32. เครองวดกรดดาง (pH-Meter)จากบรษท Schott 33. ตเยน (Refrigerator) 34. Sieve shaker จากบรษท Scientific promotion รน AS 200
35. ชอนตกสาร (Spatula) 36. แทงแกวคนสาร (Stirring rod) 37. กระบอกฉดยา (Syringe)
32
38. T-flask ขนาด 25 cm3 39. หลอดขนาดเลด (Vial tube)
3.3 เครองมอทใชในการวเคราะห
3.4.1 Differential scanning calorimeter (Perkin Elmer: Model Pyris 1)
3.4.2 Microplate ELISA reader (TECAN: ELISA)
3.4.3 Thermogravimetric analyzer (Mettler Toledo: TGA/DSC ) 3.4.4 Scanning electron microscope (CamScan: MX- และ JOEL: JSM 5410) 3.4.5 Universal testing machine (LLOYD Instruments: LR50 K)
3.4 วธการดาเนนงานวจย
3.4.1 การเตรยมวสดเชงประกอบของ PLA/PCL/Bioglass®
การเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/Bioglass® แบงออกเปนสองขนตอน ขนตอนแรก คอ การเตรยมพอลเมอรผสมระหวาง PLA/PCL และทาการศกษาสมบตทางความรอน สมบตเชงกล และความเปนรพรน ของชนงานเพอหาสตรทมความเหมาะสมทสด ขนทสอง คอ การเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/Bioglass® โดยเลอกใชสตรทพจารณาวามความเหมาะสมทสดจากขนตอนแรกมาเตมสวนของ Bioglass® เพมเตม
การเตรยมอนภาคเกลอ 3.4.1.1 บดเกลอ (NaCl) ดวยเครองบดความเรวสง (High speed ball mill) โดยแบงบด
ครงละ 200 กรม เปนเวลา 1 ชวโมง เมอบดเรยบรอยนาไปอบทอณหภม 80 องศาเซลเซยส
3.4.1.2 นาเกลอทบดและอบแหงแลวมาคดแยกขนาดดวยตะแกรง (Test sieve) โดยแบงเปนชวงขนาดดงน 355-250 250-150 และ 150-106 ไมครอน จากนนนาเกลอแตละขนาดมาอบทอณหภม 80 องศาเซลเซยส
33
การเตรยมพอลเมอรผสม PLA/PCL ทมเกลอผสมอย 3.4.1.3 ละลาย PLA และ PCL ในไดคลอโรมเทนใหมความเขมขนเปน 10%โดย
นาหนกตอปรมาตร จากนนผสม PLA และ PCL ดวยการผสมแบบสารละลาย (Solution blending) ในอตราสวน PLA/PCL เปน 100/0 95/5 90/10 และ 85/15 โดยนาหนกเมอละลายเปนเนอเดยวกนแลวทาการเตมเกลอทผานการอบแลวตามสดสวนทกาหนด คอ 75 และ 5%โดยนาหนก และขนาดทกาหนด คอ 355-250 250-150 และ 150-106 ไมครอน ในการเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/Bioglass® หลงจากเตมเกลอจะทาการเตม Bioglass® ในสดสวน 5 10 และ 15%โดยนาหนก หลงจากนนกวนตออก 20 นาทเพอใหเฟสของของแขงกระจายตวอยในสารละลายพอลเมอร
3.4.1.4 เมอเกลอกระจายตวอยในสารละลายพอลเมอรดแลวนาสารละลายมาตกตะกอนดวยเอทานอลปรมาตรมากกวาสารละลายสองเทา จะไดเปนเจลสขาวขน รดใหเปนแผนบางจากนนนาไปอบทอณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง และตดใหเปนชนเลกๆ
3.4.2 การขนรปโครงรางกระดกดวยการขนรปดวยการกดอด (Compression molding) 3.4.2.1 กอนนาไปขนรปดวยกระบวนการกดอดจะนาตวอยางทตดแลวไปอบเพอไล
ความชนกอน
3.4.2.2 นาตวอยางทอบแลวมาใสในแมพมพ ซงชนงานตวอยางจะมลกษณะเปนรปทรงกระบอกขนาดเสนผานศนยกลาง 17 มลลเมตร และสง 8 มลลเมตร
3.4.2.3 หลงจากเตมตวอยางลงในแมพมพ นาไปใหความรอนทอณหภม 175 องศาเซลเซยส เปนเวลา 6 นาท จากนนนาออกมาเพอทาการเตมตวอยางจนเตมแมพมพจากนนนาแมพมพทเตมตวอยางจนเตมแลวไปใหความรอนอกครงเปนเวลา 8 นาท และทาการอดขนรปทความดน 35 เมกะพาสคาล อณหภม 175 องศาเซลเซยส เปนเวลา 5 นาท
3.4.2.4 เมออดขนรปเสรจแลว จะนาแมพมพมาหลอเยนเปนเวลา 5 นาท
3.4.2.5 เมอหลอเยนแมพมพเสรจแลวจะนาแมพมพไปใหความรอนอกครงท 175 องศาเซลเซยส เปนเวลา 1นาท เพอทจะสามารถนาเอาชนงานตวอยางออกจากแมพมพได
34
3.4.2.6 เมอไดชนงานตวอยางแลวจะนามาชะลางดวยนา เพอชะเกลอภายในชนงานตวอยางออก โดยจะนาชนงานแชในนากลนและทาการกวนดวยแทงแมเหลกกวนสาร (Magnetic bar)
บนเครองกวนสาร (Stirrer)
3.4.2.7 ตรวจสอบการมอยของเกลอทถกชะออกมาดวยซลเวอรไนเตรตซงจทาปฏกรยากบเกลอ (NaCl) ใหตะกอนสขาวของซลเวอรคลอไรด (AgCl) เมอนากลนมปรมาณเกลอทถกชะออกมานอยลง จะเปลยนจากการชะดวยนากลนเปนนาทปราศจากไอออน (DI water)
3.4.2.8 เมอเกลอถกชะออกหมดแลวนาชนตวอยางทไดมาอบทอณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา ชวโมงและนาไปเกบไวในถงซบลอกเพอทาการทดสอบตอไป
3.4.3 การทดสอบสมบตเชงกลโดยเครอง Universal testing machine
การทดสอบสมบตการทนทานตอแรงกด (Compressive test) ใช Load cell 50 กโลนวตน และ Crosshead speed 2 มลลเมตรตอนาท และจะหยดการทดสอบเมอกดลงไปประมาณ 75% ของความหนาเรมตน
3.4.4 การศกษาสมบตทางความรอน
ศกษาสมบตทางความรอนดวยเทคนค Differential scanning calorimetry (DSC) และ Thermogravimetry (TGA) สาหรบเทคนค DSC ทดสอบภายใตบรรยากาศไนโตรเจน ใชอตราการใหความรอน 10 องศาเซลเซยสตอนาท และชวงอณหภมทใชทดสอบ คอ 30 – 200 องศาเซลเซยส สาหรบเทคนค TGA ทดสอบภายใตบรรยากาศไนโตรเจน อตราการใหความรอน 20 องศาเซลเซยสตอนาท
และชวงอณหภมทใชทดสอบ คอ 30 – 400 องศาเซลเซยส
3.4.5 การศกษาขนาด รปราง และการกระจายตวของรพรน
ศกษาขนาดรปรางและการกระจายตวของรพรนโดยการทดสอบพจารณาดภาคตดขวางของชนงานดวยเทคนค Scanning electron microscope (SEM) ทาการเตรยมตวอยางโดยการแชตวอยางในไนโตรเจนเหลวแลวนาขนมาตดดวยมด จากนนจงนาตวอยางไปอบไลความชนทอณหภม องศา
35
เซลเซยสเปนเวลา ชวโมง กอนการทดสอบเคลอบผวของชนงานดวยทองคาโดยเทคนคสปตเตอรรง (Sputtering) จากนนตรวจสอบชนงานโดยใชโหมดการถายภาพแบบ backscattering electron (BEI) เมอถายภาพ SEM เรยบรอย จงตรวจสอบชนดและปรมาณธาตดวยเทคนคการกระจายพลงงานของรงสเอกซ (Energy dispersive X-ray analysis; EDX) และหาขนาดรพรนทาโดยใชโปรแกรม Image Tool
3.4.6 การศกษาความหนาแนนและปรมาณรพรน [4]
3.4.6.1 ความหนาแนนและปรมาณรพรนของชนงานหาจากการวดขนาดและชงนาหนกชนงาน โดยคานวณหาความหนาแนนไดจากสมการท (1)
d = m
V
โดย d คอ ความหนาแนนของชนงาน m คอ มวลของชนงาน V คอ ปรมาตรของชนงาน
3.4.6.2 คานวณหาปรมาณรพรนของชนงานทมรพรนไดจากสมการท ( ) p0= 1-
d
dp
โดย p0 คอ ปรมาณรพรนของชนงาน dp คอ ความหนาแนนของชนงานไมมรพรนทไดจากการขนรปดวยวธการเดยวกนกบชนงานทมรพรน
3.4.1 การศกษาความเปนพษตอเซลล (Cytotoxicity) โดยวธ MTT assay แบบ Indirect
method
3.4.7.1 นาตวอยางปรมาณ 4 กรม มาบดใหมขนาดเลกเพอเพมพนทผว แลวนาไปใสในขวดรปชมพทมอาหารเลยงเซลลปรมาตร 15 มลลลตร
3.4.7.2 นาไปบมทอณหภม 37 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง
( )
(2)
36
3.4.7.3 หลงจาก 24 ชวโมง ทาการกรองอาหารเลยงเซลลออกดวยกรวยแกวและกระดาษกรอง จากนนนาอาหารทกรองไดไปกรองปลอดเชอดวยตวกรองขนาด . ไมครอน
3.4.7.4 จากนนนาไปเจอจางดวยอาหารเลยงเซลลใหมความเขมขนของสารทดสอบทความเขมขนตางๆคอ 50.000 25.000 12.500 6.250 และ 3.125 กรมตอมลลลตร
3.4.7.5 เตรยมเซลลใน wells plate โดยใสความหนาแนนของเซลลเปน ×เซลลตอมลลลตร ปรมาตร 100 ไมโครลตร บมเลยงเซลลเปนเวลา ชวโมง
3.4.7.6 จากนนใสสารทดสอบทเตรยมไดทความเขมขนตางๆ ลงในหลมๆละ ไมโครลตร และบมเลยงเซลลตออก ชวโมง
3.4.7.7 วดความมชวตของเซลลดวย MTT assay
ทาไดโดยนาสารละลายอาหารเลยงเซลลออกจากหลมเลยงเซลล จากนนเตมสารละลาย MTT/PBS (1 mg/ml in 0.05 M Phosphate-buffered saline) ลงในแตละหลม บมอก 4
ชวโมง แลวละลายผลกฟอรมาแซน (Formazan) ดวยไดเมทลซลฟอกไซด จากนนนาไปอานดคาการดดกลนแสงท 570 นาโนเมตร ดวย Microplate ELISA reader คานวณหา % ความมชวตของเซลลไดจากสมการท (3)
% ความมชวต = × 100
โดย Experimental group คอ เซลลทเลยงโดยใชอาหารเลยงเซลลทมสารสกด Control group คอ เซลลทเลยงโดยใชอาหารเลยงเซลลมาตรฐาน
(3)
37
บทท 4
ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง
4.1 ผลจากปรมาณพอลคาโปรแลคโตน (PCL) 4.2.1 ผลจากปรมาณพอลคาโปรแลคโตนทมตอลกษณะทางกายภาพ
เมอพจารณาถงผลของปรมาณ PCL พบวา ตวอยางทเปนพอลเมอรผสมระหวาง PLA/PCL นนมลกษณะพนผวทขรขระมากกวาตวอยางทเปน neat PLA ดงภาพท . เนองจาก PCL
นนไมสามารถเขากนไดกบ PLA ดงนนจงเกดการแยกเฟสระหวางพอลเมอรทงสอง ทาใหพนผวของชนงานทไดมความขรขระมากกวา แตไมสงผลตอขนาดของรพรน ซงสอดคลองกบงานวจยของ M.
Todo และคณะ [1 ] ซงพบวา PLA และ PCL ไมสามารถเขากนได เมอนามาผสมกนในอตราสวน
PLA/PCL เปน 95/5 และ 85/15 จะพบเฟสของ PCL กระจายตวอยในวฏภาคของ PLA ซงความขรขระของผววสดนนจะสงผลใหเซลลสามารถเขายดเกาะไดดขน ดงเชนงานวจยของ Patrício T. และคณะ [17] ซงศกษาเปรยบเทยบระหวางโครงรางกระดกจาก neat PLA และจากพอลเมอรผสมระหวาง PLA
และ PCL ซงจากการทดสอบ พบวาเซลลสามารถเกาะและเจรญบนโครงรางกระดกจากพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PCL ไดมากกวาโครงรางกระดกจาก neat PLA
38
ภาพท 4.1 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(b) PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(d) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
พจารณาขนาดของรพรนของพอลเมอรผสม ดงภาพท . พบวาขนาดรพรนจะมคาใกลเคยงกนเมอปรมาณ PCL มากขน แสดงวาปรมาณ PCL สงผลตอขนาดของรพรนทเกดขนในชนงาน
ภาพท . ขนาดรพรนเฉลยของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
0
100
200
300
400
500
Avera
ge Po
re siz
e (micr
ons)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
(a) (b) (c) (d)
39
พจารณาปรมาณรพรน ดงภาพท . พบวา ปรมาณ PCL สงผลตอปรมาณรพรนทไดเลกนอย โดยปรมาณรพรนของพอลเมอรผสมนนจะมคาสงกวา ปรมาณรพรนของ neat PLA
เลกนอย เนองจากพอลเมอรทงสองขนนนไมสามารถเขากนได ทบรเวณผวรอยตอระหวางเฟสจงมชองวางเกดขน สงผลใหปรมาณรพรนของพอลเมอรผสมเพมขนเลกนอย
ภาพท . ปรมาณรพรนของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
พจารณาความหนาแนนของพอลเมอรผสม ดงตารางท 4.1 พบวา การผสมดวย PCL สงผลใหความหนาแนนของชนงานลดลงเลกนอยเนองจากพอลเมอรทงสองชนดเขากนไมไดจงทาใหเกดความขรขระทผวชนงาน และอาจเกดชองวางระหวางพนผวของ PCL และ PLA ภายในชนงานซงสงผลใหความหนาแนนของชนงานตาลง
0102030405060708090
100
Poros
ity (%
)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
40
ตารางท 4. ความหนาแนนของพอลเมอรผสมจากการคานวณทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
Samples Density
(g/cm3) SD
neat PLA 1.0721 0.0349
PLA:PCL 95:5 0.9937 0.0398
PLA:PCL 90:10 0.9800 0.0438
PLA:PCL 85:15 1.0005 0.0292
4.2.2 ผลจากปรมาณพอลคาโปiแลคโตนทมตอสมบตทางความรอน
เมอพจารณาอณหภมสลายตว (degradation temperature: Td) ของตวอยางทอตราสวนของ PCL ตางๆกน ดงตารางท . พบวา อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมนนมคานอยกวา neat PLA เลกนอย เนองจากพอลเมอรทงสองไมสามารถเขากนได ทาใหภายในชนงานมชองวางระหวางพนผวของ PCL และ PLA ความหนาแนนของตวอยางตาลง ทาใหสารผลตภณฑทเกดจากการสลายตวของตวอยางสามารถระเหยออกไปไดเรวกวา อณหภมสลายตวของตวอยางทเปนพอลเมอรผสมจงมคาตากวา และเนองจากอตราสวนของ PCL ตวอยางมนอยจงไมสงเกตเหนการสลายตวในสวนของ PCL
ตารางท 4.2 อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
Sample Onset Temp. (oC) Td (oC)
neat PCL 396.36 426.10
neat PLA 349.63 373.54
PLA:PCL 95:5 345.85 364.46
PLA:PCL 90:10 343.53 362.46
PLA:PCL 85:15 344.76 364.86
41
เมอพจารณาอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Xc) ของตวอยางทอตราสวนของ PCL ตางๆกน พบวา ไมสงผลตออณหภม Tm ของ PLA แตอาจทาใหอานคา Tgของ PLA คลาดเคลอนไปได เนองจากอณหภม Tmของ PCL นนอยในชวงอณหภมเดยวกบ Tgของ PLA โดยชวงอณหภม Tmของ PCL คอ 59 – 64 oC
และ ชวงอณหภม Tg ของ PLA คอ 55 – 60 oC
เมอพจารณาปรมาณผลกพบวา เมอผสมดวย PCL จะมปรมาณผลกลดลง เนองจาก PCL จะขดขวางการเคลอนทของโมเลกลของ PLA ระหวางกระบวนการเกดผลก ทาให PLA
เกดผลกไดนอยลง สอดคลองกบผลการทดลองจากงานวจยของ Ferenc Tuba และคณะ [20] ททาการศกษาพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PCL และพบวาพอลเมอรทงสองมจลศาสตรการเกดผลกทตางกน เมอนาพอลเมอรทงสองมาผสมกนจะทาใหปรมาณผลกของ PLA ลดลง ตารางท 4.3 อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทอตราสวนของ PCL ตางๆกน
Sample Tg (oC) Tm(PLA) (oC) Crystallinity of PLA (%)
neat PLA 51.36 149.10 7.52
PLA:PCL 95:5 61.76 154.08 2.19
PLA:PCL 90:10 56.36 153.56 0.74
PLA:PCL 85:15 57.49 155.56 1.68
4.2.3 ผลจากปรมาณพอลคาโปรแลคโตนทมตอสมบตเชงกล
เมอทดสอบการทนทานตอแรงกดโดยการกดชนงานไปประมาณ % ของความหนาเรมตนพบวา ความแขงแรง (Specific strength) ของพอลเมอรผสมทอตราสวนของ PCL ตางๆกน
พบวา ความแขงแรงของ neat PCL ตากวาความแขงแรงของ neat PLA นอกจากนน เนองจากพอลเมอรทงสองไมสามารถเขากนได โดย PCL จะกระจายตวอยในวฏภาคของ PLA เปนการขดขวางการ
42
กระจายตวของแรงของ PLA ดงงานวจยของ M. Todo และคณะ [18] ทศกษากลไกการแตกหกของพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PCL ซงพบวา PLA และ PCL นนไมสามรถเขากนได และ PCL จะเกดเปนหยดกลมกระจายตวอยในวฏภาคของ PLA ทาใหความแขงแรงของพอลเมอรผสมตากวาความแขงแรงของ neat PLA ดงภาพท .
เมอพจารณาคาโมดลส (Specific modulus) ของพอลเมอรผสมทอตราสวนของ PCL ตางๆกน พบวา คาโมดลสของพอลเมอรผสมสงกวาคาโมดลสของ neat PLA ดงภาพท .5 เนองจาก PLA เปนพอลเมอรแบบเปราะ (Brittle) สวน PCL เปนพอลเมอรแบบเหนยว (Ductile) และคาโมดลสคอความสามารถในการตานทานการเปลยนรป ดงนนเมอผสม PCL เขากบ PLA จงทาใหพอลเมอรผสมมสมบตแบบเหนยวเพมขน และเกดการเสยรปนอยลง คาโมดลสของพอลเมอรผสมจงเพมมากขน ซงผลทไดนแตกตางจากงานวจยของ H.-T. Liao และคณะ [25] ทศกษาพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PCL ในอตราสวน / / / / และ 50/50 พบวา การเตม PCL ลงในพอลเมอรผสม PLA/PCL นนทาใหคาความเคน (Stress) ของวสดลดลง แตระยะยด (Elongation) ของวสดเพมขน
ซงเมอระยะเพมขนจะทาใหความเครยด (Strain) เพมขนดวย และเนองจากคาโมดลสคออตราสวนระหวางความเคนตอความเครยด ดงนนเมอความเคนของวสดลดลง และความเครยดเพมขน จงทาใหคาโมดลสลดลงดวย ผลจากงานวจยนจงขดแยงกบผลการทดสอบทได
ภาพท 4. คา Specific strength (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ PCL แตกตางกน
0
20
40
60
80
100
Speci
ficv str
ength
(MPa
/g) neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
neat PCL
43
ภาพท 4.5 คา Specific modulus (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ PCL แตกตางกน
4.2 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรด (NaCl)
4.2.1 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรดทมตอลกษณะทางกายภาพ
การเตม NaCl และนาตวอยางไปผานกระบวนการชะลางเกลอหลงจากการอดขนรปนนทาใหเกดรพรนขนภายในชนงาน โดยรพรนทเกดขนนนจะมการกระจายตวอยางสมาเสมอและมการเชอมตอกนของรพรน ดงภาพท .6
0
100
200
300
400
500
600
700
Speci
fi modu
lus (M
Pa/g)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
neat PCL
44
ภาพท 4.6 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(b) PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(d) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(e) neat PLA 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(f) PLA:PCL 95:5 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(g) PLA:PCL 90:10 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(h) PLA:PCL 85:15 85%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
เมอพจารณาถงผลของปรมาณรพรน พบวา ปรมาณ NaCl สงผลตอปรมาณรพรนของชนงาน โดยเมอใช NaCl ปรมาณมากขนสงผลใหปรมาณรพรนทเกดขนในชนงานเพมมากขน ดงภาพท
.7 เนองจากรพรนในเนอชนงานนนเกดจากการชะลาง NaCl ทอยภายในเนอชนงานออกในกระบวนการชะลางเกลอ ดงนนเมอปรมาณ NaCl มากขนปรมาณรพรนจงเพมมากขนดวย นอกจากนนเมอปรมาณ NaCl เพมขนสงผลใหการเชอมตอกนของรพรนเพมมากขน และผนงของรพรนบางลง เนองจากมสดสวนระหวางเนอพอลเมอรตอปรมาณ NaCl นอยลง
(a) (b) (c) (d)
(e) (f) (g) (h)
45
ภาพท 4.7 ปรมาณรพรนของ neat PLA ทมปรมาณและขนาดอนภาค NaCl แตกตางกน
เมอพจารณาความหนาแนนของชนงาน ดงตารางท . พบวา ปรมาณ NaCl นนสงผลตอความหนาแนนของชนงาน โดยเมอเพมปรมาณ NaCl ความหนาแนนของชนงานจะลดลง เนองจาก NaCl เปนสารทกอใหเกดรพรนภายในชนงาน ดงนนเมอเพมปรมาณ NaCl ปรมาณรพรนในชนงานจงเพมขน ซงทาใหปรมาณของเนอพอลเมอรลดลง สงผลใหความหนาแนนของชนงานมคาตาลง
0
20
40
60
80
100
355 250 150
Poros
ity (%
)
particle size of NaCl (microns)
75% NaCl
85% NaCl
- - -
46
ตารางท 4. ความหนาแนนของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกนและขนาดอนภาค NaCl เปน - μm
Samples Density
(g/cm3) SD Samples
Density
(g/cm3) SD
Neat PLA 75%NaCl(1) 0.4246 0.0255 PLA:PCL
90:10
75%NaCl(1) 0.3615 0.0248
85%NaCl(1) 0.2361 0.0154 85%NaCl(1) 0.2207 0.0172
PLA:PCL
95:5
75%NaCl(1) 0.4066 0.0238 PLA:PCL
85:15
75%NaCl(1) 0.3467 0.0129
85%NaCl(1) 0.2378 0.0213 85%NaCl(1) 0.2093 0.0054
4.2.2 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตทางความรอน
เมอพจารณาอณหภมสลายตวของตวอยางทปรมาณ NaCl ตางๆกน ดงตารางท .5
พบวา ปรมาณของ NaCl สงผลตออณหภมสลายตวของตวอยาง โดยเมอปรมาณของ NaCl เพมมากขนอณหภมสลายตวจะมคาลดลง เนองจาก NaCl เปนสารททาใหเกดรพรนในชนงาน ดงนนเมอปรมาณของ NaCl มากขน รพรนในชนงานกจะเพมมากขนดวย สงผลใหสารผลตภณฑทเกดขนจากกระบวนการสลายตวของตวอยางสามารถระเหยออกไปไดเรวขนอณหภมสลายตวจงมคาตาลง
47
ตารางท 4. อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกน และขนาด
NaCl เปน - μm
Sample Onset Temp. (oC) Td(oC)
neat PCL 0% NaCl 396.36 426.10
neat PLA 75% NaCl 325.24 347.17
85% NaCl 319.20 340.60
PLA:PCL 95:5 75% NaCl 319.38 340.64
85% NaCl 320.42 341.46
PLA:PCL 90:10 75% NaCl 310.67 340.64
85% NaCl 304.61 341.46
PLA:PCL 85:15 75% NaCl 311.80 335.29
85% NaCl 317.45 342.04
เมอพจารณาอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Xc) ของตวอยางทอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกน พบวา ปรมาณ NaCl สงผลตอปรมาณผลกของ PLA ดงตารางท . โดยเมอเพมปรมาณ NaCl ปรมาณผลกของ PLA จะเพมขนดวย เนองจากอนภาค NaCl จะทาหนาทเสมอนเปนสารกอผลก (Nucleating agent) ใหกบ PLA ระหวางกระบวนการเกดผลก สงผลให PLA เกดผลกไดเรวขนและมปรมาณผลกมากขนดวย
48
ตารางท 4.6 อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl
ตางๆกน และขนาดอนภาค NaCl เปน - μm
Sample Tg(oC) Tm(PLA) (oC) Crystallinity of PLA (Xc)
neat PLA 75% NaCl 55.25 152.23 5.87
85% NaCl 60.73 152.77 4.83
PLA:PCL 95:5 75% NaCl 61.21 152.46 3.83
85% NaCl 61.69 152.62 7.92
PLA:PCL 90:10 75% NaCl 62.57 152.96 4.26
85% NaCl 62.34 152.76 8.12
PLA:PCL 85:15 75% NaCl 51.26 154.81 27.93
85% NaCl 60.38 155.79 6.46
4.2.3 ผลจากปรมาณโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตเชงกล
เมอพจารณาคาโมดลสและความแขงแรง พบวา ปรมาณ NaCl นนสงผลตอคาโมดลสโมดลสและความแขงแรง ดงภาพท .8 และ 4.9 โดยเมอปรมาณ NaCl เพมขนคาโมดลสโมดลสและความแขงแรงจะตาลง เนองจาก เนองจาก NaCl เปนสารทกอใหเกดรพรนภายในชนงาน ดงนนเมอเพมปรมาณ NaCl ปรมาณรพรนในชนงานจงเพมขน และมปรมาณเนอพอลเมอรซงทาหนาทในการรบแรงลดลง สงผลใหชนงานสามารถรบและสงผานแรงไดนอยลง ดงนน คาโมดลสจงลดลง สอดคลองกบงานวจยของ P.X. Ma และคณะ [ ] ซงพบวาโครงสรางรพรนทเปนแบบเนอผสม (Heterogeneous) นนปรมาณและขนาดของรพรนจะลงผลตอคา โมดลสกดอด โดยพบวาเมอปรมาณรพรนมากคาโมดลสจะลดลง
49
ภาพท 4.8 คา Specific strength (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ NaCl ตางๆกน
ภาพท 4.9 คา Specific modulus (MPa/g) ของพอลเมอรผสมทมปรมาณ NaCl ตางๆกน
0
20
40
60
80
100
120
355 250 150
Speci
ficv str
ength
(MPa
/g)
Particle size of NaCl (microns)
neat PLA
75% NaCl
85% NaCl
0
100
200
300
355 250 150
Speci
fic mo
dulus
(MPa
/g)
Particle size of NaCl (microns)
neat PLA
75% NaCl
85% NaCl
- - -
- - -
50
4.3 ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรด (NaCl)
4.3.1 ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรดทมตอลกษณะทางกายภาพ
เมอพจารณาถงขนาดอนภาคของ NaCl พบวา ขนาดและลกษณะของรพรนภายในชนงานนนขนอยกบอนภาคของ NaCl ดงภาพท .10 โดยเมอใช NaCl ทอนภาคขนาดใหญ จะทาใหรพรนทเกดขนภายในชนงานมขนาดทใหญ จานวนรพรนนอย และมผนงรพรนหนา และเมอใช NaCl ทอนภาคเลกลง จะทาใหรพรนมขนาดเลก จานวนรพรนมากขน แตมผนงรพรนบางลง นอกจากนน เนองจากเมออนภาคของ NaCl มขนาดเลกชองวางระหวางอนภาคจงมขนาดเลกดวย ทาใหสารสะลายพอลเมอรไหลเขาไปไดยากขน สงผลใหเกดชองวางขนาดเลกทผนงของรพรนในบางสวน ซงจะเปนผลดตอการถายเทอาหารและออกซเจนสาหรบการประยกตใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก ดงงานวจยของ S. Bose และคณะ [ ] ซงกลาววา วสดโครงรางกระดกทมทงรพรนขนาดเลกและขนาดใหญอยรวมกนนน จะสามารถทาใหเซลลเขามาเกาะและเจรญไดดกวาวสดโครงรางกระดกทมเพยงแตแตรพรนขนาดใหญ เนองจากรพรนขนาดเลกนนจะชวยในการถายเทอาหาร ออกซเจน รวมทงขบถายของเสยจากกระบวนการเจรญของเซลล ทาใหเซลลสามารถเกาะและเจรญไดรวดเรวมากขน
ภาพท 4.10 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 355-250 μm
(b) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 150-106 μm
ขนาดของรพรนเฉลยภายในชนงานจะมคาเพมขน เมอขนาดอนภาคของ NaCl
เพมขน ดงภาพท .11 เนองจาก NaCl เปนสารทกอใหเกดรพรนภายในชนงาน โดยใชกระบวนการชะลางเกลอ ดงนน ขนาดและลกษณะของรพรนทเกดขนจงเปนไปตามลกษณะของอนภาค NaCl ทใช
(a) (b) (c)
51
ภาพท 4.11 ขนาดรพรนเฉลยของ neat PLA ทมปรมาณและขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน
เมอพจารณาปรมาณรพรนทเกดขน ดงภาพท . พบวา ปรมาณรพรนทเกดขน เมอใช ขนาดอนภาค NaCl ตางๆกนมคาใกลเคยงกน เนองจากปรมาณของรพรนแปรผนตรงกบปรมาณของ NaCl ซงเปนสารททาใหเกดรพรน ดงนน เมอใชขนาดของอนภาคทแตกตางกน แตปรมาณ NaCl คงทจงทาใหปรมาณรพรนยงคงมคาใกลเคยงกน ดงงานวจยของ Q.Hou และคณะ [ ] ซงศกษาวสดโครงรางกระดกจาก PLA PCL และโคพอลเมอรระหวางพอลเอทลนออกไซด (PEO) และพอลบวทลนทาเลฟทาเลต (PBT) พบวา ขนาดของอนภาค NaCl ทใชนนไมสงผลตอปรมาณรพรนทเกดขนภายในชนงาน
0
100
200
300
75 85
Avera
ge Po
re siz
e (micr
ons)
Amount of NaCl (%wt)
355-250 microns
250-150 microns
150-106 microns
52
ภาพท 4.1 ปรมาณรพรนของ neat PLA ทมปรมาณและขนาดอนภาค NaCl แตกตางกน
เมอพจารณาความหนาแนนของชนงาน ดงตารางท . พบวา ความหนาแนนของชนงานมคาใกลเคยงกน แสดงวา ขนาดอนภาคของ NaCl นนไมสงผลตอความหนาแนนของชนงาน เนองจากความหนาแนนคอมวลตอปรมาตร ดงนนเมอใชปรมาณของ NaCl คงทปรมาณรพรนและความหนาแนจงคงท แมวาขนาดอนภาคจะเปลยนแปลงไปกตาม
020406080
100
75 85
Poros
ity (%
)
Amount of NaCl (%wt)
355-250 microns
250-150 microns
150-106 microns
53
ตารางท 4. ความหนาแนนของตวอยางทมอตราสวนของ PCL NaCl และขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน
Samples Density
(g/cm3) SD Samples
Density
(g/cm3) SD
neat PLA
75%NaCl(1) 0.4246 0.0255 PLA:PCL
90:10
75%NaCl(1) 0.3615 0.0248
75%NaCl(2) 0.3893 0.0807 75%NaCl(2) 0.3472 0.0170
75%NaCl(3) 0.4254 0.0128 75%NaCl(3) 0.3615 0.0129
PLA:PCL
95:5
75%NaCl(1) 0.4066 0.0238 PLA:PCL
85:15
75%NaCl(1) 0.3467 0.0129
75%NaCl(2) 0.4062 0.0175 75%NaCl(2) 0.3449 0.0178
75%NaCl(3) 0.3879 0.0213 75%NaCl(3) 0.3260 0.0194
* หมายเหต (1) หมายถง ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 355-250 μm, (2) หมายถง ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 250-150 μm,(3) หมายถง
ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 150-106 μm
4.3.2 ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตทางความรอน
เมอพจารณาอณหภมสลายตวของตวอยางทขนาดอนภาคของ NaCl ตางๆกน พบวาอณหภมสลายตวของตวอยางทใชอนภาคของ NaCl ขนาดตางๆกนนนมคาใกลเคยงกน ดงตารางท . แสดงวา ขนาดอนภาคของ NaCl ไมสงผลตออณหภมสลายตวของตวอยาง เนองจากการใชขนาดของอนภาคทแตกตางกน แตปรมาณ NaCl คงท ทาใหมปรมาณรพรนใกลเคยงกน การระเหยของสารผลตภณฑทเกดขนในสลายตวของตวอยางจงเกดขนไดใกลเคยงกน อณหภมสลายตวของตวอยางจงมคาใกลเคยงกนนนเอง
54
ตารางท 4. อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl และขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน
Sample Onset Temp. (oC)
Td(oC)
neat PLA
75% NaCl(1) 325.24 347.17
75% NaCl(2) 320.11 343.04
75% NaCl(3) 324.27 346.58
PLA:PCL 95:5
75% NaCl(1) 319.38 340.64
75% NaCl(2) 321.52 343.19
75% NaCl(3) 319.06 341.73
PLA:PCL 90:10
75% NaCl(1) 310.67 340.64
75% NaCl(2) 312.47 343.19
75% NaCl(3) 312.33 341.73
PLA:PCL 85:15
75% NaCl(1) 311.80 335.29
75% NaCl(2) 318.20 337.64
75% NaCl(3) 317.40 340.35
* หมายเหต (1) หมายถง ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 355-250 μm, (2) หมายถง ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 250-150 μm,(3) หมายถง
ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 150-106 μm
เมอพจารณาอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Xc) ของตวอยางทอตราสวนของ PCL NaCl ตางๆกน พบวา ขนาดอนภาคของ NaCl ไมสงผลตอ Tg และ Tm ของ PLA แตสงผลตอปรมาณผลกของ PLA ดงตารางท . โดยเมอขนาดของอนภาคของ NaCl ลดลงปรมาณผลกของ PLA จะเพมขน เนองจากอนภาค NaCl ซงทาหนาทเปนสารกอผลกใหกบ PLA ระหวางกระบวนการเกดผลก เมอใชปรมาณ
55
NaCl แตขนาดอนภาคของ NaCl ลดลง จะทาใหบรเวณทเกดนวเคลยสผลก (Nucleation site) เพมขน จะสงผลใหม PLA เกดผลกไดเรวขนและมปรมาณผลกมากขนดวย
ตารางท 4.9 อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL NaCl และขนาดอนภาค NaCl ตางๆกน
Sample Tg (oC) Tm(PLA) (oC) Crystallinity of PLA (Xc)
neat PLA
75% NaCl(1) 55.25 152.23 5.87
75% NaCl(2) 61.64 154.93 1.09
75% NaCl(3) 61.08 153.60 3.09
PLA:PCL 95:5
75% NaCl(1) 61.21 152.46 3.83
75% NaCl(2) 61.33 153.74 4.73
75% NaCl(3) 62.62 152.62 6.42
PLA:PCL 90:10
75% NaCl(1) 62.57 152.96 4.26
75% NaCl(2) 62.15 152.94 7.45
75% NaCl(3) 62.04 153.13 14.33
PLA:PCL 85:15
75% NaCl(1) 51.26 153.15 27.93
75% NaCl(2) 62.71 152.81 6.90
75% NaCl(3) 61.67 152.63 10.45
* หมายเหต (1) หมายถง ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 355-250 μm, (2) หมายถง ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 250-150 μm,(3) หมายถง
ขนาดอนภาค NaCl เทากบ 150-106 μm
56
4.3.3 ผลจากขนาดอนภาคโซเดยมคลอไรดทมตอสมบตเชงกล
เมอพจารณาคาโมดลส (Specific modulus) พบวา ขนาดอนภาคของ NaCl นนไมสงผลตอคาโมดลสและความแขงแรง ดงภาพท . - . โดยเมอใชขนาดอนภาคของ NaCl ตางๆกน คาโมดลสและความแขงแรงของพอลเมอรผสมยงคงมคาใกลเคยงกน เนองจากคาโมดลสและความแขงแรงของพอลเมอรผสมนนขนอยกบปรมาณเนอพอลเมอรทอยในชนงานซงเปนสวนทรบและกระจายแรง การใชขนาดอนภาคของ NaCl ตางๆกน แตปรมาณของ NaCl คงทจงไมสงผลตอคาโมดลสและความแขงแรงของพอลเมอรผสม
ภาพท 4. คา Specific strength (MPa/g) ของ neat PLA ทมขนาดและปรมาณ NaCl ตางๆกน
0
20
40
60
80
100
120
Speci
fic str
ength
(MPa
/g) 75% NaCl 355-250 micron
75% NaCl 250-150 micron
75% NaCl 150-106 micron
85% NaCl 355-250 micron
85% NaCl 250-150 micron
85% NaCl 150-106 micron
57
ภาพท 4. คา Specific modulus (MPa/g) ของ neat PLA ทมขนาดและปรมาณ NaCl ตางๆกน
เมอพจารณาจากผลการทดลองดวยเทคนคตางๆ พบวา อตราสวนของวสดเชงประกอบทเหมาะสมในการนาไปศกษาเพมเตมในสวนของการเตม Bioglass® คอ วสดเชงประกอบทใชปรมาณ NaCl เปน 75%โดยนาหนกเนองจากสามารถทาใหชนงานมปรมาณรพรนอยในชวงทเหมาะสม คอ 60-80 % และใหความแขงแรงสงกวาวสดเชงประกอบทใชปรมาณ NaCl เปน 85%โดยนาหนกและใชขนาดอนภาคของ NaCl อยในชวง 250-150 ไมครอน เนองจากใหขนาดของรพรนเฉลยอยในชวงทเหมาะสม ดงงานวจยของ S. Bose และคณะ [ ] ซงกลาววาโครงรางกระดกอดมคตควรจะมคณสมบต คอ (1) มความเขากนไดทางชวภาพกบเนอเยอและสามารถใหเซลลเปาหมายเขามาเกาะและเจรญได (2) โมดลสของยง (Young’s modulus) ควรมคาเทยบเทากบกระดกสวนนอก คอ - กกะพาสคาลหรอเทยบเทากระดกชนใน คอ . - กกะพาสคาล ความแขงแรงในการกดอด (Compressive
strength) ควรมคาเทยบเทากบกระดกสวนนอก คอ - เมกะพาสคาลหรอเทยบเทากระดกชนใน คอ - เมกะพาสคาล (3) รพรนควรมขนาดเสนผานศนยกลางอยางนอย ไมครอน โดยขนาดของรพรนทเหมาะสมควรอยในชวง - ไมครอน และควรมทงรพรนขนาดไมโคร (Micro) และแมคโคร (Macro) เพอใหมการถายเทอาหารและออกซเจนไดด (4) อตราการสลายควรอยในชวงเวลาทเหมาะสม คอ เทยบเทาอตราการเกดใหมของเนอเยอเปาหมาย
0
20
40
60
80
100
120
140
Speci
fic mo
dulus
(MPa
/g) 75% NaCl 355-250 micron
75% NaCl 250-150 micron
75% NaCl 150-106 micron
85% NaCl 355-250 micron
85% NaCl 250-150 micron
85% NaCl 150-106 micron
58
4.3.4 การทดสอบความเปนพษตอเซลลของวสด (Cytoxicity)
ผลจากการทดสอบความเปนพษ พบวา พอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL
เปน 10 และ % โดยนาหนกนนความมชวตของเซลลมคาในชวง % และไมแสดงการยบยงการเจรญของเซลล แสดงวาในอตราสวนนวสดไมมความเปนพษตอเซลล เหมาะสมตอการนาไปประยกตใชงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดก แตสาหรบ neat PLA และพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL เปน % โดยนาหนกนน พบวา จะยบยงการเจรญของเซลล โดยเมอความเขมขนของสารสกดสงขนความมชวตของเซลลจะมคานอยลง แสดงวาวสดจะมความเปนพษตอเซลล เนองจาก PCL นนมสมบตไมชอบนา (Hydrophobic) มากกวา PLA พอลเมอรผสมจงมสมบตไมชอบนามากขน ดงนน พอลเมอรผสมจงเกดการสลายตวจากปฎกรยาไฮโดรไลซสของนาไดนอยกวา ทาใหเกดกรดแลคตกซงเปนผลตภณฑจากการสลายตวนอยกวา พอลเมอรผสมจงไมแสดงการยบยงการเจรญของเซลล แต neat
PLA จะสามารถเกดการสลายตวจากปฎกรยาไฮโดรไลซสของนาไดมากกวา จงเกดกรดแลคตกปรมาณทาใหคา pH ลดลง สภาวะจงไมเหมาะตอการเจรญของเซลล
ภาพท . ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm
0
50
100
150
0 10 20 30 40 50 60
% Via
bility
Concentration (mg/ml)
neat PLAPLA:PCL 95:5PLA:PCL 90:10PLA:PCL 85:15
59
4.4 ผลจากปรมาณ Bioglass®
4.4.1 ผลจากปรมาณ Bioglass® ทมตอลกษณะทางกายภาพ
การเตม Bioglass® ไมสงผลตอรปรางของรพรน แตจะทาใหผนงของรพรนบางลง เนองจากพอลเมอรตองแทรกผานชองวางระหวางอนภาคของทง NaCl และ Bioglass® นอกจากนนยงทาใหผวของรพรนมความขรขระมากขนเนองจากมอนภาคของ Bioglass® กระจายอยบนผวของรพรน ดงภาพท . ผลทไดสอดคลองกบงานวจยของ V.Maquet และคณะ [6] ซงศกษาโครงรางกระดกจากวสดเชงประกอบพอล ด,แอล แลคไทด (PDLLA) พอลแลคไทดโคไกโคไลด (PLGA) และ Bioglass® พบวา เมอใชปรมาณ Bioglass® ในปรมาณนอย คอ % โดยนาหนก จะไมสงผลกระทบตอลกษณะของรพรน แตถาหากใช Bioglass® ในปรมาณมาก คอ 50% โดยนาหนก จะสงผลใหลกษณะของรพรนเปลยนแปลงไป
ภาพท 4.1 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass®
(b) PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm % Bioglass®
(c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5% Bioglass®
(d) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5% Bioglass®
จากการตรวจสอบชนงานดวยเทคนคกระจายพลงงานของรงสเอกซ (energy
dispersive X-ray analysis; EDX) พบวา ชนงานมองคประกอบของ โซเดยม (Na) ซลกอน (Si)
แคลเซยม (Ca) และฟอสฟอรส (P) ซงเปนองคประกอบของ Bioglass® แสดงวาม Bioglass® อยในชนงาน ดงภาพท .
(a) (b) (c) (d)
60
ภาพท . สเปคตรมจากการทดสอบดวยเทคนค EDX ของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass® (c) neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
พจารณาขนาดของรพรนของพอลเมอรผสม พบวา ขนาดรพรนของชนงานทเตม Bioglass® มคาใกลเคยงกบขนาดรพรนของชนงานทไมเตม Bioglass® ดงภาพท 4.1 แสดงวา การเตม Bioglass® นนไมสงผลตอขนาดรพรน เนองจาก Bioglass® ทใชนนมขนาดเลกมาก คอ ประมาณ 53
ไมครอน และจะอยในวฎภาคของพอลเมอรผสม ดงนนจงไมสงผลตอขนาดรพรนของชนงาน
(a) (b)
(c)
61
ภาพท 4.1 ขนาดรพรนเฉลยของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
พจารณาปรมาณรพรนของพอลเมอรผสม พบวา ปรมาณรพรนของชนงานทเตมและไมเตม Bioglass® มคาทใกลเคยงกน ดงภาพท 4.1 แสดงวา ปรมาณของ Bioglass® นน ไมสงผลตอปรมาณรพรน สอดคลองกบงานวจยของ P.Fabbri และคณะ [17] ซงไดทาการเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PCL และ Bioglass® ในอตราสวน 0 25 และ 50 %โดยนาหนก และพบวาทอตราสวนเหลานปรมาณรพรนทไดมคาใกลเคยงกน
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15
Avera
ge por
e size
(micr
ons)
Amount of Bioglass (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
62
ภาพท 4.1 ปรมาณรพรนเฉลยของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
พจารณาความหนาแนนของพอลเมอรผสม พบวา ความหนาแนนของชนงานทมและไมม Bioglass® มคาใกลเคยงกน ดงตารางท . แสดงวา การผสมดวย Bioglass® ไมสงผลตอความหนาแนนของชนงาน เนองจากความหนาแนนของชนงานนนขนอยกบกบปรมาณรพรน และการเตม Bioglass® ไมสงผลตอปรมาณรพรนทเกดขน ดงนนจงไมสงผลตอความหนาแนนเชนกน
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15
Poros
uty (%
)
Amount of Bioglass (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
63
ตารางท 4. แสดงความหนาแนนของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
Samples Density SD
neat PLA
0%NaCl 0% Bioglass 1.0721 0.035
75% NaCl Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.3893 0.081
5% Bioglass 0.4280 0.028
10% Bioglass 0.3556 0.032
15% Bioglass 0.3960 0.029
PLA:PCL 95:5
0%NaCl 0% Bioglass 0.9937 0.040
75% NaCl Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.4062 0.018
5% Bioglass 0.3851 0.028
10% Bioglass 0.3589 0.017
15% Bioglass 0.2970 0.032
PLA:PCL 90:10
0%NaCl 0% Bioglass 0.9800 0.044
75% NaCl Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.3472 0.017
5% Bioglass 0.3647 0.001
10% Bioglass 0.3183 0.013
15% Bioglass 0.3073 0.013
PLA:PCL 85:15
0%NaCl 0% Bioglass 1.0005 0.029
75% NaCl Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.3449 0.018
5% Bioglass 0.4179 0.044
10% Bioglass 0.2919 0.008
15% Bioglass 0.3517 0.050
64
4.4.2 ผลจากปรมาณ Bioglass® ทมตอสมบตทางความรอน
พจารณาอณหภมสลายตวของตวอยางทมปรมาณ Bioglass® ตางๆกน พบวา ปรมาณ Bioglass® นนสงผลอณหภมสลายตวของตวอยางโดยอณหภมสลายตวจะมคาลดลง ดงตารางท . เนองจาก Bioglass® มอตรกรยากบวฏภาคของพอลเมอรตาดงนนจงอาจมชองวางเกดทบรเวณผวรอยตอ สอดคลองกบผลทไดจากความหนาแนนของตวอยางทมการเตม Bioglass®สงผลกระบานการสลายตวเกดไดเรวขน อณหภมสลายตวจงมคาลดลง
พจารณาอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Xc) พบวา การเตม Bioglass®ไมสงผลตออณหภม Tg และ Tm ของ PLA แตสงผลตออณหภม Tc และปรมาณผลกของ PLA โดยการม Bioglass® จะทาใหสงเกตเหน อณหภม Tc และทาใหมปรมาณผลกมากขน เนองจาก Bioglass® จะทาหนาทเปนสารกอผลกใน ซงจะเหนยวนาให PLA สามารถเกดผลกเรวขน ปรมาณผลกจงมากขน นอกจากนนเมอเปรยบเทยบทปรมาณ Bioglass® ตางๆกน พบวา ปรมาณผลกของ PLA จะเพมขนเมอปรมาณ Bioglass® เพมขนจาก % โดยนาหนก ไปเปน % โดยนาหนก เนองจาก เมอม Bioglass® ซงทาหนาทเปนสารกอผลกปรมาณมากขนทาใหมจดเกดนวเคลยสผลกไดมากขน ปรมาณผลกจงมากขนดวย แตเมอปรมาณ Bioglass® เพมเปน % โดยนาหนก ปรมาณผลกของ PLA จะลดลง เนองจากทปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก นน Bioglass® อาจเกดการเกาะกลมกนทาใหจดเกดนวเคลยสผลกลดนอยลงปรมาณผลกทเกดขนจงลดลง
65
ตารางท 4. อณหภมสลายตวของพอลเมอรผสมทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
Sample Onset Temp. (oC) Td(oC)
PCL PURE 0% NaCl 0% Bioglass 396.36 426.10
PLA PURE
0% NaCl 0% Bioglass 349.63 373.54
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 320.11 343.04
5% Bioglass 266.70 294.62
10% Bioglass 263.99 293.62
15% Bioglass 244.10 276.97
PLA:PCL 95:5
0% NaCl 0% Bioglass 345.85 364.46
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 321.52 343.19
5% Bioglass 264.51 294.90
10% Bioglass 248.81 273.88
15% Bioglass 259.41 290.79
PLA:PCL 90:10
0% NaCl 0% Bioglass 343.53 362.46
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 312.47 343.19
5% Bioglass 265.49 330.96
10% Bioglass 259.32 295.86
15% Bioglass 304.99 290.59
PLA:PCL 85:15
0% NaCl 0% Bioglass 344.76 364.86
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 318.20 337.64
5% Bioglass 264.96 305.30
10% Bioglass 256.42 292.49
15% Bioglass 303.42 288.62
66
ตารางท 4.12 อณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภม
หลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Crystallinity) ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
Sample Tg (oC) Tc (
oC) Tm(PLA)
(oC)
Crystallinity
of PLA (%)
PLA PURE
0% NaCl 0% Bioglass 51.36 123.61 149.10 7.52
75% NaCl
Particle size
250-150
microns
0% Bioglass 61.64 - 154.93 0.75
5% Bioglass 59.95 129.92 151.79 10.50
10% Bioglass 60.75 125.65 154.15 17.32
15% Bioglass 63.25 121.81 148.82 9.29
PLA:PCL
95:5
0% NaCl 0% Bioglass 66.07 113.02 157.88 2.19
75% NaCl
Particle size
250-150
microns
0% Bioglass 61.33 - 153.74 3.26
5% Bioglass 68.88 126.45 150.30 13.51
10% Bioglass 60.58 124.44 154.73 19.05
15% Bioglass 56.97 122.18 147.82 8.49
PLA:PCL
90:10
0% NaCl 0% Bioglass 65.28 110.74 155.87 0.74
75% NaCl
Particle size
250-150
microns
0% Bioglass 62.15 - 152.94 5.13
5% Bioglass 59.33 124.84 155.17 18.12
10% Bioglass 56.63 118.48 152.61 22.41
15% Bioglass 53.74 123.81 148.15 5.85
PLA:PCL
85:15
0% NaCl 0% Bioglass 67.06 113.51 152.08 1.68
75% NaCl
Particle size
250-150
microns
0% Bioglass 62.71 - 152.81 4.75
5% Bioglass 55.77 121.18 154.47 18.99
10% Bioglass 60.36 119.82 152.95 24.45
15% Bioglass 60.73 118.89 148.54 10.14
67
4.4.3 ผลจากปรมาณ Bioglass® ทมตอสมบตเชงกล
ปรมาณ Bioglass® สงผลตอคาโมดลสและความแขงแรงของวสดเชงประกอบ ดงภาพท . – . โดยเมอปรมาณของ Bioglass® มากขนคา โมดลสและความแขงแรงจะตาลง เนองจากเมอปรมาณของ Bioglass® มากขนทาใหอตราสวนของเนอพอลเมอรซงเปนสวนททาใหทรบและกระจายแรงในชนงานลดลง ทาใหชนงานสามารถรบแรงไดนอยลง นอกจากนนการทแรงอตรกรยาระหวาง Bioglass® และพอลเมอรตา ทาใหการกระจายตวของ Bioglass® ในเนอพอลเมอรนนเปนขดขวางการถายเทหรอการกระจายแรงในสวนของเนอพอลเมอร เปนสวนหนงททาใหเมอเพมปรมาณของ Bioglass® แลวทาใหคาโมดลสตาลง
ภาพท . คา Specific strength ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL และ Bioglass® ตางๆกนปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15
specifi
c stren
gth (M
pa/g)
Amount of PCL (%wt)
0% Bioglass
5% Bioglass
10% Bioglass
15% Bioglass
68
ภาพท .2 คา Specific modulus ของพอลเมอรผสมทมอตราสวนของ PCL และ Bioglass® ตางๆกน
ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm
4.4.4 การทดสอบความเปนพษตอเซลลของวสด
ผลจากการทดสอบความเปนพษ ภาพท 4.21 – 4.23 พบวา ปรมาณ Bioglass® สงผลตอความเปนพษของวสด โดยเมอปรมาณ Bioglass® เพมขน % ความมชวตของเซลลจะมคาตาลง
เนองจาก Bioglass® มสมบตชอบนา (Hydrophilic) เมอผสมลงในวสดเชงประกอบจงทาใหวสดมสมบตชอบนามากขน สงผลใหวฏภาคของพอลเมอรสามารถเกดการสลายตวจากปฎกรยาไฮโดรไลซสไดเรวขน ซงจะเกดผลตภณฑจากการสลายตวเปนกรดแลคตกซงทาใหคา pH ลดลง และสภาวะไม
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15
Speci
fic mo
dulus
(MPa
/g)
Amount of PCL (%wt)
0% Bioglass
5% Bioglass
10% Bioglass
15% Bioglass
69
เหมาะตอการมชวตของเซลล โดยเฉพาะวสดเชงประกอบทมอตราสวนของ Bioglass® เปน 10 และ % โดยนาหนกนนความมชวตของเซลลมคาประมาณ 5 % แสดงวาวสดเชงประกอบในอตราสวนนมความเปนพษตอเซลล ไมเหมาะแกการนาไปใชในงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดก แตวสดเชงประกอบทมอตราสวนของ Bioglass® เปน 5 % โดยนาหนกนนยงคงใหความมชวตของเซลลมคาอยในชวง 0 % แสดงวา วสดไมมความเปนพษตอเซลลและไมแสดงการยบยงการเจรญของเซลล ดงนน วสดเชงประกอบทมอตราสวนของ Bioglass® เปน 5% ยงคงเหมาะสมในการนาไปใชในงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดกได
ภาพท .2 ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm
และ ปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก
0
50
100
150
0 10 20 30 40 50 60
% Via
bility
Concentration (mg/ml)
neat PLAPLA:PCL 95:5PLA:PCL 90:10PLA:PCL 85:15
70
ภาพท .2 ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm และ ปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก
ภาพท .2 ผลการทดสอบความเปนพษของตวอยางทมอตราสวนของ PCL ตางๆกน
ปรมาณ NaCl เปน % โดยนาหนก ขนาดอนภาคของ NaCl - μm และ ปรมาณ Bioglass® เปน % โดยนาหนก
0
50
100
150
0 10 20 30 40 50 60
% Via
bility
Concentration (mg/ml)
neat PLAPLA:PCL 95:5PLA:PCL 90:10PLA:PCL 85:15
0
50
100
150
0 10 20 30 40 50 60
% Via
bility
Concentration (mg/ml)
neat PLAPLA:PCL 95:5PLA:PCL 90:10PLA:PCL 85:15
71
72
4.1 การเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL (บทท 4-อนเกา) 4.2.1 ขนาดและการกระจายตวของรพรน
ภาพท 4.1 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm (b)neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
ภาพท 4.2 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm (b)PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
73
ภาพท 4.3 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm (b)PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
ภาพท 4.4 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm (b)PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
จากภาพท 4.1-4.4 แสดงรพรนและการกระจายตวของรพรนภายในชนตวอยางทอตราสวนของ PCL และขนาดอนภาค NaClตางๆกนโดยทมปรมาณ NaClเปน 75% โดยนาหนก พบวาภายในชนงานมรพรนการกระจายตวอยอยางสมาเสมอและมการเชอมตอกนของรพรนลกษณะและขนาดของรพรนทไดนนขนอยกบอนภาคของ NaClโดยเมอใช NaClทอนภาคขนาดใหญ จะทาใหรพรนทเกดขนภายในชนงานมขนาดทใหญ จานวนรพรนนอย และมผนงรพรนหนา และเมอใช NaClทอนภาคเลกลง จะทาใหรพรนมขนาดเลก จานวนรพรนมากขน ผนงรพรนบางลง ซงเมอผนงรพรนบางลงสงผลใหเกดความไมเชอมตอกนของผนงรพรนในบางบรเวณทาใหมลกษณะคลายกบมรพรนขนาดเลกรวมอยกบรพรนขนาดใหญ ซงจะเปนผลดตอการถายเทอาหารและออกซเจนสาหรบการประยกตใช
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
74
ในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก [2 ,16]นอกจากน เมอพจารณาถงผลของปรมาณ PCL พบวา ตวอยางทเปนวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL นนมลกษณะพนผวทขรขระมากกวาตวอยางทเปน neat PLA
เนองจาก PCL นนไมสามารถเขากนไดกบ PLA ดงนนจงเกดการแยกเฟสของ PCL บน PLA ทาใหพนผวของชนงานทไดมความขรขระมากกวาแตไมสงผลตอขนาดของรพรน สอดคลองกบงานวจยของ M. Todoและคณะ [15] ซงพบวา PLA และ PCL ไมสามารถเขากนได เมอนามาผสมกนในอตราสวน
PLA/PCL เปน 100/0 95/5 และ 85/15 จะพบเฟสของ PCL กระจายตวอยในวฏภาคของ PLA
ภาพท 4.5 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA 85%wt NaClขนาดอนภาค
355-250 μm (b)neat PLA 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) neat PLA 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
ภาพท 4.6 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 95:5 85%wt NaClขนาด
อนภาค 355-250 μm (b)PLA:PCL 95:5 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) PLA:PCL 95:5 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
75
ภาพท 4.7 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 90:10 85%wt NaClขนาด
อนภาค 355-250 μm (b)PLA:PCL 90:10 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) PLA:PCL 90:10 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
ภาพท 4.8 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 85:15 85%wt NaClขนาด
อนภาค 355-250 μm (b)PLA:PCL 85:15 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
(c) PLA:PCL 85:15 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm
จากภาพท 4.5-4.8 แสดงรพรนและการกระจายตวของรพรนภายในชนตวอยางทอตราสวนของ PCL และขนาดอนภาค NaClตางๆกน โดยทมปรมาณ NaClเปน 85% โดยนาหนก พจารณาถงผลของปรมาณ NaClทใช คอ 75 และ 85 %โดยนาหนก พบวาเมอใช NaClปรมาณมากขนสงผลใหปรมาณรพรนทเกดขนในชนงานเพมมากขน เนองจากปรมาณของ NaClมากขน และการเชอมตอกนของรพรนเพมมากขน ผนงของรพรนบางลง เนองจากสดสวนระหวางเนอพอลเมอรตอปรมาณ NaClนอยลง
เมอพจารณาจากผล SEM พบวาขนาดและปรมาณของรพรนสามารถปรบเปลยนได โดยการเปลยนแปลงขนาดและปรมาณของอนภาคNaClสอดคลองกบงานวจยของ Q. Houและคณะ [4] ซงพบวาปรมาณและขนาดของรพรนสามารถควบคมไดดวยปรมาณและขนาดของอนภาค NaClและเมอ
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
76
พจารณาขนาดและปรมาณของรพรนของตวอยางตางๆ เปรยบเทยบกน พบวา ตวอยางทมขนาดของรพรนเหมาะสมอยในชวง 200-400 μm [2] คอ ตวอยางทใช NaClขนาดอนภาคเปน 250-150μm
4.2.2 ปรมาณรพรน (%)
ภาพท 4.9 ปรมาณรพรน (%) จากการคานวณของneat PLAทมปรมาณและขนาดอนภาค
NaClแตกตางกน
ภาพท 4.9 แสดงปรมาณรพรนของตวอยาง neat PLA ทปรมาณและขนาดอนภาค NaCl
ตางๆ พบวาปรมาณรพรนเพมขนตามปรมาณของ NaClทเตมลงไปในชนงาน เนองจากรพรนในชนงานนนเกดจากการทอนภาค NaClถกชะออกไป ดงนนเมอใชปรมาณของ NaCl เพมมากขน รพรนในชนงานจงเพมมากขนดวย และเมอพจารณาถงขนาดของอนภาค NaClพบวา ขนาดของอนภาค NaClทใชไมสงผลกระทบตอปรมาณรพรนโดยจากภาพท 4.2 จะเหนไดวาปรมาณรพรนทปรมาณ NaClหนงๆมคาใกลเคยงกนเมอใชขนาดอนภาค NaClตางกน สอดคลองกบงานวจยของ Q. Houและคณะ [4] ซง
0
20
40
60
80
100
75 85
Poros
ity (%
)
Amount of NaCl (%wt)
355-250 microns
250-150 microns
150-106 microns
77
พบวาปรมาณรพรนทไดจากการขนรปดวยกระบวนการตกตะกอน รวมกบการกดอดดวยความรอนและ
Salt leaching นนจะไมไดรบผลกระทบจากขนาดของอนภาค NaClแตจะขนอยกบปรมาณของอนภาค NaClทใช และผลทไดมความสอดคลองกบผลการทดสอบดวยเทคนค SEM อกดวย
ภาพท 4.10 ปรมาณรพรน (%) จากการคานวณของตวอยางทอตราสวน PCL แตกตางกน ใชปรมาณ
และขนาดอนภาค NaClเปน 75%โดยนาหนก และ 250-150 μm
จากภาพท 4.14 แสดงปรมาณรพรนของตวอยางทใชปรมาณและขนาดอนภาคของ NaCl
คงทเปน 75%โดยนาหนกและ 250-150 μm แตอตราสวนสวนของ PCL ตางกนพบวา ปรมาณ PCL ไมสงผลตอปรมาณรพรนภายในชนตวอยาง เนองจาก ปรมาณรพรนทเกดขนภายในตวอยางมคาทใกลเคยงกนในแตละอตราสวนของ PCL
เมอพจารณาผลจากการคานวณปรมาณรพรน พบวาปรมาณของรพรนสามารถแปรผนตามปรมาณอนภาค NaClทใช และเมอพจารณาปรมาณของรพรนในตวอยางตางๆ เปรยบเทยบกน
0
20
40
60
80
100
75
Poros
ity (%
)
Amount of NaCl (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
78
พบวา ตวอยางมปรมาณของรพรนอยในชวง 60-80 % ซงเหมาะสมตอการนาไปใชงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดก [2]
4.2.3 ขนาดของรพรน
ภาพท 4.11 ขนาดรพรนโดยเฉลย (μm) ของneat PLAทมปรมาณและขนาดอนภาค NaClแตกตางกน
ภาพท 4.11 แสดงขนาดรพรนเฉลยของตวอยาง neat PLA ทปรมาณและขนาดอนภาค NaClตางๆกน พบวาขนาดรพรนในชนงานนนแปรผนตามขนาดอนภาค NaCl ทใชใน โดยเมอใชอนภาค NaClขนาดใหญกจะทาใหไดรพรนทมขนาดใหญดวย แตเมอพจารณาถงปรมาณ NaClทใช โดยพจารณาทขนาดอนภาคหนงๆ พบวา ปรมาณ NaClนนไมสงผลกระทบตอขนาดของรพรน เนองจากขนาดรพรนเฉลยนนมคาใกลเคยงกน
0
100
200
300
400
500
600
75 85
Avera
ge Po
re siz
e (micr
ons)
Amount of NaCl (%wt)
355-250 microns
250-150 microns
150-106 microns
79
ภาพท 4.12 ขนาดรพรนโดยเฉลย (μm) ตวอยางทอตราสวน PCL แตกตางกน ใชปรมาณและขนาด
อนภาค NaCl เปน 75%โดยนาหนก และ 250-150 μm
ภาพท 4.12 แสดงขนาดรพรนเฉลยของตวอยางทใชปรมาณและขนาดอนภาคของ NaCl
คงทเปน 75%โดยนาหนกและ 250-150 μm แตอตราสวนสวนของ PCL ตางกนพบวา ปรมาณ PCL ไมสงผลตอขนาดของรพรนภายในชนตวอยาง เนองจาก ขนาดของรพรนทเกดขนภายในตวอยางมคาทใกลเคยงกนในแตละอตราสวนของ PCL
เมอพจารณาขนาดรพรนโดยเฉลยพบวา ขนาดของรพรนแปรผนตามขนาดของอนภาค NaCl ทใช และเมอพจารณาปรมาณของรพรนในตวอยางตางๆ เปรยบเทยบกน พบวา ตวอยางทมขนาดของรพรนเหมาะสมอยในชวง 200-400 μm [2] คอ ตวอยางทใช NaCl ขนาดอนภาคเปน 250-150μm
0
100
200
300
400
500
600
75
Avera
ge Po
re siz
e (micr
ons)
Amount of NaCl (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
80
4.2.4 สมบตทางความรอน
4.1.4.1 Thermogravimetric analysis (TGA)
ตารางท 4.1 แสดงอณหภมสลายตวของตวอยางทอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaCl
ตางๆกน Sample Onset Temp. (oC) Td (
oC)
PCL PURE 0% NaCl 396.36 426.10
Neat PLA
0% NaCl 349.63 373.54
75% NaCl(1) 325.24 347.17
75% NaCl(2) 320.11 343.04
75% NaCl(3) 324.27 346.58
85% NaCl(1) 319.20 340.60
85% NaCl(2) 316.89 339.28
85% NaCl(3) 314.89 334.01
PLA:PCL 95:5
0% NaCl 345.85 364.46
75% NaCl(1) 319.38 340.64
75% NaCl(2) 321.52 343.19
75% NaCl(3) 319.06 341.73
85% NaCl(1) 320.42 341.46
85% NaCl(2) 306.28 333.17
85% NaCl(3) 312.26 339.77
PLA:PCL 90:10
0% NaCl 343.53 362.46
75% NaCl(1) 310.67 340.64
75% NaCl(2) 312.47 343.19
75% NaCl(3) 312.33 341.73
85% NaCl(1) 304.61 341.46
85% NaCl(2) 300.32 333.17
85% NaCl(3) 304.10 339.77
81
ตารางท 4.1 แสดงอณหภมสลายตวของตวอยางทอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaCl
ตางๆกน (ตอ) Sample Onset Temp. (oC) Td (
oC)
PLA:PCL 85:15
0% NaCl 344.76 364.86
75% NaCl(1) 311.80 335.29
75% NaCl(2) 318.20 337.64
75% NaCl(3) 317.40 340.35
85% NaCl(1) 317.45 342.04
85% NaCl(2) 319.17 340.04
85% NaCl(3) 299.13 325.27
* หมายเหต (1) หมายถง ขนาดอนภาค NaClเทากบ 355-250 μm, (2) หมายถง ขนาดอนภาค NaClเทากบ 250-150 μm,(3) หมายถง ขนาด
อนภาค NaClเทากบ 150-106 μm
ตารางท 4.1 ซงแสดงอณหภมสลายตว (degradation temperature) ของตวอยางทอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaClตางๆกน เมอพจารณาทอตราสวนของ PCL ตางๆกนแตปรมาณและขนาดอนภาคของ NaCl คงท พบวา อณหภมสลายตวของตวอยางมคาใกลเคยงกนมาก ดงนนการผสมดวย PCL ไมสงผลตออณหภมสลายตวของตวอยาง เนองจาก PLA และ PCL ไมสามารถเขากนได และอตราสวนของ PCL ตวอยางมนอยจงไมสงเกตเหนการสลายตวในสวนของ PCL
เมอพจารณาผลของการเตม NaClพบวา เมอม NaClอณหภมสลายตวของตวอยางมคาลดลงเนองจาก NaClทาใหเกดรพรนในตวอยางซงสงผลความหนาแนนของตวอยางลดลง ดงทแสดงในตารางท 4.2 เมอความหนาแนนของตวอยางลดลงการถายเทความรอนจงเกดไดงายขน สอดคลองกบงานวจยของ Nidal H.และคณะ[17] ซงพบวาการนาความรอน (Thermal conductivity) จะมคาลดลงเมอความหนาแนนของสารประกอบเพมขน
82
ตารางท 4.2แสดงความหนาแนนของตวอยางจากการคานวณทอตราสวนของ PCLNaClและขนาด
อนภาค NaClตางๆกน
Samples Density Samples Density
Neat PLA
0%NaCl 1.0721
PLA:PCL
90:10
0%NaCl 0.9800
75%NaCl(1) 0.4246 75%NaCl(1) 0.3615
75%NaCl(2) 0.3893 75%NaCl(2) 0.3472
75%NaCl(3) 0.4254 75%NaCl(3) 0.3615
85%NaCl(1) 0.2361 85%NaCl(1) 0.2207
85%NaCl(2) 0.2589 85%NaCl(2) 0.2041
85%NaCl(3) 0.2606 85%NaCl(3) 0.1849
PLA:PCL
95:5
0%NaCl 0.9937
PLA:PCL
85:15
0%NaCl 1.0005
75%NaCl(1) 0.4066 75%NaCl(1) 0.3467
75%NaCl(2) 0.4062 75%NaCl(2) 0.3449
75%NaCl(3) 0.3879 75%NaCl(3) 0.3260
85%NaCl(1) 0.2378 85%NaCl(1) 0.2093
85%NaCl(2) 0.2296 85%NaCl(2) 0.2129
85%NaCl(3) 0.2258 85%NaCl(3) 0.1834
* หมายเหต (1) หมายถง ขนาดอนภาค NaClเทากบ 355-250 μm, (2) หมายถง ขนาดอนภาค NaClเทากบ 250-150 μm,(3) หมายถง ขนาด
อนภาค NaClเทากบ 150-106 μm
ตารางท 4.2แสดงความหนาแนนของตวอยางจากการคานวณทอตราสวนของ PCLNaCl
และขนาดอนภาค NaClตางๆกน เมอพจารณาท 0%NaCl แตอตราสวนของ PCL ตางๆกน พบวา การผสมดวย PCL ไมสงผลตอความหนาแนนของชนงานเนองจากความหนาแนนวสดเชงประกอบมคาใกลเคยงกบความหนาแนนของ neat PLA แตเมอพจารณาถงผลของปรมาณ NaClพบวา สงผลตอความหนาแนนของชนงาน โดยเมอเพมปรมาณ NaClความหนาแนนของชนงานจะลดลง เนองจากการเพม
83
ปรมาณ NaClเสมอนการเพมปรมาณรพรนในชนงาน ซงทาใหปรมาณเนอพอลเมอรตอชองวาง(หรอรพรน) ลดลง ความหนาแนนจงมคาลดลง
4.1.4.2 Differential scanning calolimetry (DSC)
ตารางท 4.3แสดงอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (crystallinity)ของตวอยางทอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaClตางๆกน
Sample Tg(oC) Tc(
oC) Tm(PLA) (oC) Crystallinity of PLA
Neat PLA
0% NaCl 63.35 - 152.96 31.42
75% NaCl(1) 69.94 - 153.06 28.71
75% NaCl(2) 68.18 93.79 155.26 48.28
75% NaCl(3) 68.51 - 153.59 29.40
85% NaCl(1) 68.96 - 152.12 30.55
85% NaCl(2) 75.36 94.63 154.10 40.90
85% NaCl(3) 69.63 - 153.31 30.72
PLA:PCL 95:5
0% NaCl 66.07 113.01 157.88 62.27
75% NaCl(1) 70.30 93.47 153.78 50.65
75% NaCl(2) 69.45 92.97 155.25 46.75
75% NaCl(3) 75.43 92.16 154.12 49.93
85% NaCl(1) 75.86 90.66 153.12 47.83
85% NaCl(2) 67.58 92.65 153.13 49.12
85% NaCl(3) 68.08 91.48 153.78 48.97
84
ตารางท 4.3แสดงอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก(Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (Xc) ของตวอยางทอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaCl
ตางๆกน (ตอ) Sample Tg(
oC) Tc(oC) Tm(PLA) (
oC) Crystallinity of PLA
PLA:PCL 90:10
0% NaCl 65.28 110.74 155.87 54.61
75% NaCl(1) 69.30 95.64 154.30 55.76
75% NaCl(2) 68.57 93.13 154.26 47.01
75% NaCl(3) 68.83 93.99 155.13 54.46
85% NaCl(1) 68.09 96.46 154.43 53.02
85% NaCl(2) 66.59 87.34 154.59 53.67
85% NaCl(3) 66.07 88.35 153.96 58.73
PLA:PCL 85:15
0% NaCl 67.06 113.50 152.08 63.64
75% NaCl(1) 68.78 99.94 154.95 55.79
75% NaCl(2) 69.05 96.96 155.12 61.55
75% NaCl(3) 68.94 94.64 153.63 64.60
85% NaCl(1) 69.18 105.54 155.24 71.44
85% NaCl(2) 68.28 99.29 154.62 58.99
85% NaCl(3) 65.22 91.17 154.63 55.76
* หมายเหต (1) หมายถง ขนาดอนภาค NaClเทากบ 355-250 μm, (2) หมายถง ขนาดอนภาค NaClเทากบ 250-150 μm,(3) หมายถง ขนาด
อนภาค NaClเทากบ 150-106 μm
จากตารางท 4.2 ซงแสดงอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก
(Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Xc) ของตวอยางทอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaClตางๆกนพบวาอตราสวนของ PCLNaClและขนาดอนภาค NaCl ไมสงผลตออณหภม Tg
85
และ Tm ของ PLA แตอาจทาใหอานคา Tgของ PLA คลาดเคลอนไปได เนองจากอณหภม Tmของ PCL
นนอยในชวงอณหภมเดยวกบTgของ PLA
เมอพจารณาอณหภม Tcและปรมาณผลก พบวา neat PLA นนไมปรากฏอณหภม Tcแตเมอผสมดวย PCL จะปรากฏอณหภม Tcรวมทงมปรมาณผลกเพมขน แสดงวา PCL สามารถเหนยวนาให PLA เกดผลกไดมากขน สอดคลองกบ ผลการทดลองจากงานวจยของ M.Todoและคณะ [15]ซงพบวา ปรมาณผลกของ PLA นนสามารถเพมขนไดดวยการผสมกบ PCL รวมกบวธการขนรปวสด
4.2.5 สมบตเชงกล
ภาพท 4.13 คา Compressive modulus (MPa)ของตวอยางทมปรมาณ PCL แตกตางกน
ภาพท 4.13 แสดงคา Compressive modulus ของตวอยางทมปรมาณ PCL แตกตางกน พบวา ปรมาณของ PCL สงผลตอคาCompressive modulus ของชนงาน โดยการผสม PCL ทาใหคาCompressive modulus เนองจากPCL ยงสามารถเหนยวนาให PLA เกดผลกไดมากขน สงผลใหคา Compressive modulus มากขน ซงพบวาชนงานทมอตราสวน PLA:PCL เปน 90:10 มการเพมขนของคา
0
200
400
600
800
1000
1200
Comp
ressiv
e modu
lus (M
Pa)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
86
Compressive modulus นอยทสดนนสอดคลองกบผลจากการทดสอบดวยเทคนค DSC พบวา ทอตราสวนนเหนยวนาใหปรมาณผลกของ PLA เพมขนนอยกวาทอตราสวนของPLA:PCL เปน 95:5
และ 85:15 นอกจากนน PLA นนมสมบตแบบเปราะ (brittle) แต PCL มสมบตแบบเหนยว (ductile)
ดงนนการผสมดวย PCL จงทาใหชนงานสามารถรบและกระจายแรงไดดกวา สอดคลองกบงานวจยของ F.Tubaและคณะ [18]ซงพบวากลไกการกระจายพลงงานในการรบแรงของวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/LTI นนขนอยกบปรมาณของ PCL มากกวาความแขงแรงของพนธะระหวางเฟส
ภาพท 4.14 คา Compressive modulus (MPa)ของตวอยางทมปรมาณ PCL และ NaClแตกตางกน
(ขนาดอนภาค NaClเปน 250-150 μm)
ภาพท 4.14 แสดงคา Compressive modulus ของตวอยางทมปรมาณ PCL และ NaCl
แตกตางกน พบวาปรมาณของ NaClทใชนนสงผลตอคา Compressive modulus โดยเมอปรมาณของ
0
200
400
600
800
1000
0 5 10 15
Comp
ressiv
e modu
lus (M
Pa)
Amount of PCL (%wt)
0% NaCl
75% NaCl
85% NaCl
87
NaClมากคา Compressive modulus จะตาลง เนองจาก อนภาค NaClนนทาใหเกดรพรนในชนงาน เมอมปรมาณ NaClมากจะทาใหชนงานมปรมาณรพรนมาก และมอตราสวนระหวางพอลเมอรตอ NaCl
ลดลงสงผลใหชนงานนนมสวนของเนอพอลเมอรททาหนาทในการรบแรงลดลง รวมทงการมรพรนทาใหสามารถรบและสงผานแรงไดนอยลง คา Compressive modulus จงลดลง สอดคลองกบงานวจยของ Ma PX [19] ซงพบวาโครงสรางรพรนทเปนแบบ heterogeneous นนปรมาณและขนาดของรพรนจะลงผลตอคา compressive modulus โดยพบวาเมอปรมาณรพรนมากคา compressive modulus จะลดลง
เมอพจารณาจากผลการทดลองดวยเทคนคตางๆ พบวา อตราสวนของวสดเชงประกอบทเหมาะสมในการนาไปศกษาเพมเตมในสวนของการเตม Bioglass® คอ วสดเชงประกอบทใชปรมาณ NaClเปน 75%โดยนาหนกเนองจากสามารถทาใหชนงานเกดรพรนไดอยในชวงทเหมาะสม คอ 60-80
% และใหความแขงแรงสงกวาวสดเชงประกอบทใชปรมาณ NaClเปน 85%โดยนาหนกและใชขนาดอนภาคของ NaCl อยในชวง 250-150 μm เนองจากใหขนาดของรพรนทเหมาะสมอยในชวง 200-400
μm
4.2 การเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PLA/PCL/Bioglass®
4.2.1 ขนาด ปรมาณ และการกระจายตวของรพรน
ภาพท 4.15 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b)neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass® (c) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
(a) (b) (c)
88
ภาพท 4.16 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b)PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass® (c) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
ภาพท 4.17 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl
ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b)PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass® (c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
ภาพท 4.18 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง: (a) PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl
ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass® (b)PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass® (c) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
(a) (b) (c)
89
จากภาพท 4.15-4.18 แสดงรพรนและกระจายตวของรพรนภายในชนตวอยางทอตราสวนของ PCL
และ Bioglass® ตางๆกน แตใชปรมาณและของ NaCl คงทท 75%โดยนาหนกและ 250-150 μm ตามลาดบ พบวา การเตม Bioglass® ทาใหผนงของรพรนบางลง เนองจากพอลเมอรตองแทรกผานชองวางระหวางอนภาคของทง NaClและ Bioglass® นอกจากนนยงทาใหผวของรพรนมความขรขระมากขนเนองจากมอนภาคของ Bioglassกระจายอยบนผวของรพรน เมอพจารณาเปรยบเทยบอตราสวนตางๆของ Bioglass® คอ 5 10 และ 15 %โดยนาหนก พบวา Bioglas®s จะสามารถกระจายตวในเนอชนงานไดดขน เมอปรมาณมากขน โดยจะสงเกตเหน Bioglass® เปนลกษณะจดสขาวในเนอชนงาน สอดคลองกบงานวจยของ V.Maquet และคณะ [6] ซงพบวา เมอใชปรมาณ Bioglass® นอยๆ จะไมสงผลกระทบตอลกษณะของรพรน และการกระจายตวของอนภาค Bioglass® จะดขนปรมาณเพมมากขน เนองจากมแรงยดเกาะระหวางอนภาค Bioglass® และพอลเมอรมากขน
90
4.2.2 ปรมาณรพรน (%)
ภาพท 4.19 ปรมาณรพรน (%) จากการคานวณของตวอยางทมปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตาง
กนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
ภาพท 4.19 แสดงปรมาณรพรนจากการคานวณของตวอยางทมปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm เมอพจารณาทอตราสวนของ PCL หนงๆ พบวาปรมาณของ Bioglass® นน ไมสงผลตอปรมาณรพรน เนองจากปรมาณรพรนมคาทใกลเคยงกน สอดคลองกบงานวจยของ P.Fabbri และคณะ [17] ซงไดทาการเตรยมวสดเชงประกอบระหวาง PCL และ Bioglass® ในอตราสวน 0 25 และ 50 %โดยนาหนก และพบวาทอตราสวนเหลานปรมาณรพรนทไดมคาใกลเคยงกน
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15
Poros
uty (%
)
Amount of Bioglass (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
91
4.2.3 ขนาดรพรน
ภาพท 4.20 ขนาดรพรนโดยเฉลยของตวอยางทมปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
ภาพท 4.20 แสดงขนาดรพรนโดยเฉลยของตวอยางทมปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μmพบวาการเตม Bioglass ®
สงผลตอขนาดรพรนของชนงานเพยงเลกนอย โดยขนาดรพรนของชนงานทเตม Bioglass® มคาใกลเคยงกบขนาดรพรนของชนงานทไมเตม Bioglass® สงเกตไดวาทปรมาณ Bioglass® เปน 10 และ 15 %โดยนาหนกนนมขนาดของรพรนของชนงานทเตม Bioglass® มคาใกลเคยงกบขนาดรพรนของชนงานทไมเตม Bioglass® มากกวาท 5%โดยนาหนกเนองจากการกระจายตวของBioglass® มความสมาเสมอมากกวาสอดคลองกบผลการทดสอบดวยเทคนค SEM และผลการคานวณปรมาณรพรน [6,17]
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15
Avera
ge por
e size
(micr
ons)
Amount of Bioglass (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
92
4.2.4 สมบตทางความรอน
4.2.4.1 Thermogravimetric analysis (TGA)
ตารางท 4.4แสดงอณหภมสลายตวของตวอยางทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®แตกตางกน
และมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm Sample Onset Temp. (oC) Td(
oC)
PCL PURE 0% NaCl 0% Bioglass 396.36 426.10
PLA PURE
0% NaCl 0% Bioglass 349.63 373.54
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 320.11 343.04
5% Bioglass 266.70 294.62
10% Bioglass 263.99 293.62
15% Bioglass 244.10 276.97
PLA:PCL 95:5
0% NaCl 0% Bioglass 345.85 364.46
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 321.52 343.19
5% Bioglass 264.51 294.90
10% Bioglass 248.81 273.88
15% Bioglass 259.41 290.79
PLA:PCL 90:10
0% NaCl 0% Bioglass 343.53 362.46
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 312.47 343.19
5% Bioglass 265.49 330.96
10% Bioglass 259.32 295.86
15% Bioglass 304.99 290.59
PLA:PCL 85:15
0% NaCl 0% Bioglass 344.76 364.86
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 318.20 337.64
5% Bioglass 264.96 305.30
10% Bioglass 256.42 292.49
15% Bioglass 303.42 288.62
93
ตารางท 4.4 แสดงอณหภมสลายตว (degradation temperature) ของตวอยางทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150
μm เมอพจารณาทอตราสวนของ Bioglass® ตางๆกน เมอเตม Bioglassอณหภมสลายตวของตวอยางมคาลดลง เนองจาก Bioglass® ไมเกดการสลายตวชวงอณหภมททาการทดสอบ ดงนนสดสวนของเนอพอลเมอรตอชองวางจงลดลง สงผลใหอณหภมสลายตวของตวอยางมคาลดลงดวย
ตารางท 4.5แสดงความหนาแนนของตวอยางจากการคานวณทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
Samples Density
neat PLA
0%NaCl 0% Bioglass 1.0721
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.3893
5% Bioglass 0.4280 10% Bioglass 0.3556 15% Bioglass 0.3960
PLA:PCL 95:5
0%NaCl 0% Bioglass 0.9937
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.4062
5% Bioglass 0.3851 10% Bioglass 0.3589 15% Bioglass 0.2970
PLA:PCL 90:10
0%NaCl 0% Bioglass 0.9800
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.3472
5% Bioglass 0.3647 10% Bioglass 0.3183 15% Bioglass 0.3073
94
ตารางท 4.5แสดงความหนาแนนของตวอยางจากการคานวณทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm (ตอ)
Samples Density
PLA:PCL 85:15
0%NaCl 0% Bioglass 1.0005
75% NaCl
Particle size 250-150 microns
0% Bioglass 0.3449
5% Bioglass 0.4179 10% Bioglass 0.2919 15% Bioglass 0.3517
ตารางท 4.5แสดงความหนาแนนของตวอยางจากการคานวณทอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglassแตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm เมอพจารณาท อตราสวนของ Bioglass® ตางๆกน พบวา การผสมดวย Bioglass®ไมสงผลตอความหนาแนนของชนงานโดยความหนาแนนของชนงานทเตม Bioglass® มคาใกลเคยงกบความหนาแนนของชนงานทไมเตม Bioglass® แสดงถงวา Bioglass® นนสามารถกระจายตวอยในเนอพอลเมอรได สอดคลองกบภาพทไดจากการทดสอบดวยเทคนค SEM
4.2.4.2 Differential scanning calolimetry (DSC)
ตารางท 4.6 แสดงอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (crystallinity)ของตวอยางทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
Sample Tg(oC) Tc(
oC) Tm(PLA)
(oC)
Crystallinity
of PLA
PLA
PURE
0% NaCl 0% Bioglass 63.35 - 152.96 31.42
75% NaCl
Particle size
250-150 microns
0% Bioglass 68.18 93.80 155.26 48.28
5% Bioglass 70.95 90.98 154.77 34.79
10% Bioglass 72.42 90.83 154.61 39.56
15% Bioglass 55.81 94.15 149.81 24.32
95
ตารางท 4.6แสดงอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว
(Tm) และปรมาณผลก (crystallinity)ของตวอยางทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®แตกตางกนและมปรมาณ NaCl75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
(ตอ)
Sample Tg(oC) Tc(
oC) Tm(PLA)
(oC)
Crystallinity
of PLA
PLA:PCL
95:5
0% NaCl 0% Bioglass 66.07 113.02 157.88 62.27
75% NaCl
Particle size
250-150 microns
0% Bioglass 69.45 92.97 155.25 46.75
5% Bioglass 63.33 90.01 154.78 38.82
10% Bioglass 63.71 90.96 154.40 37.76
15% Bioglass 59.51 91.68 148.68 31.62
PLA:PCL
90:10
0% NaCl 0% Bioglass 65.28 110.74 155.87 54.61
75% NaCl
Particle size
250-150 microns
0% Bioglass 68.57 93.13 154.26 47.01
5% Bioglass 64.22 90.35 154.96 43.12
10% Bioglass 61.89 88.67 153.27 42.27
15% Bioglass 62.82 93.14 150.30 32.50
PLA:PCL
85:15
0% NaCl 0% Bioglass 67.06 113.51 152.08 63.64
75% NaCl
Particle size
250-150 microns
0% Bioglass 69.05 96.96 155.12 61.55
5% Bioglass 72.10 89.68 154.13 39.20
10% Bioglass 63.06 89.50 153.11 43.93
15% Bioglass 62.03 91.85 150.67 35.36
ตารางท 4.2 แสดงอณหภมเปลยนสถานะคลายแกว (Tg) อณหภมการเกดผลก (Tc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และปรมาณผลก (Xc) ของตวอยางทอตราสวนของ PCL NaClและขนาดอนภาค NaClตางๆกนพบวาการเตม Bioglass®ไมสงผลตออณหภม TgTcและ Tm ของ PLA แตสงผลตอ
96
ปรมาณผลกของ PLA เนองจากการ Bioglass® ขดขวางการเคลอนทของสายโซของ PLA ในระหวางกลไกการเกดผลกสงผลให PLA เกดผลกไดนอยลง ปรมาณผลกจงตาลง
4.2.5 สมบตเชงกล
ภาพท 4.21 คา Compressive modulus (MPa) ของตวอยางทมอตราสวนปรมาณ PCL และ Bioglass®
แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm
ภาพท 4.21 แสดงคา Compressive modulus (MPa) ของตวอยางทมอตราสวนปรมาณ PCL
และ Bioglass® แตกตางกนและมปรมาณ NaCl 75%โดยนาหนก ขนาดอนภาค 250-150 μm โดยเมอปรมาณของ Bioglass® มากขนคา Compressive modulus จะตาลง เนองจากเมอปรมาณของ Bioglass®
มากขนทาใหอตราสวนของเนอพอลเมอรซงเปนสวนททาใหทรบและกระจายแรงในชนงานลดลง ทาใหชนงานสามารถรบแรงไดนอยลง นอกจากนนการกระจายตวของ Bioglass® ในเนอพอลเมอรนนทาใหเฟสของพอลเมอรบางสวนไมเชอมตอกน ซงเปนการขดขวางการถายเทหรอการกระจายแรงในสวนของเนอพอลเมอร เปนสวนหนงททาใหเมอเพมปรมาณของ Bioglass® แลวทาใหคาCompressive
modulus ตาลง
01020304050607080
0 5 10 15
Comp
ressiv
e modu
lus (M
Pa)
Amount of Bioglass (%wt)
neat PLA
PLA:PCL 95:5
PLA:PCL 90:10
PLA:PCL 85:15
1
บทท 5
สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ
5.1 สรปผลการทดลอง
งานวจยนทาการศกษาวสดเชงประกอบระหวางพอลแลคตกแอซด (PLA) พอลคาโปรแลคโตน (PCL) และ Bioglass® ดวยกระบวนการตกตะกอน รวมกบการอดขนรปดวยความรอน และกระบวนการชะลางเกลอ (Salt leaching) เพอใหไดวสดทมความเปนรพรนสงสาหรบการนามาประยกตใชในงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดก โดยแบงงานวจยออกเปนเปนสองขนตอน ขนตอนทหนงคอการหาอตราสวนระหวาง PLA/PCL รวมถงปรมาณและขนาดอนภาคของ NaCl (leachable agent) ทเหมาะสมเพอนาไปใชตอในขนตอนทสองคอการนาเอาอตราสวนของ PLA/PCL และปรมาณการใช NaCl ทเหมาะสมทสดไปศกษาตอในสวนของการเตม Bioglass®
ในขนตอนแรกของมการใชอตราสวนระหวาง PLA/PCL เปน 3 อตราสวน คอ 95/5 90/10 และ 85/15 ใชปรมาณ NaCl (leachable agent) เปน75 และ 85 %โดยนาหนก ขนาดอนภาค NaCl เปน 355-250 250-150 และ 150-106 ไมครอน จากการศกษาพบวาวสดทไดเปนวสดทมรพรนสง ลกษณะและขนาดของรพรนนนขนอยกบลกษณะและขนาดของอนภาค NaCl ปรมาณรพรน (Porosity) ขนอยกบปรมาณ NaCl แตปรมาณของรพรนนนสงผลตอคาของวสดดวย โดยคาโมดลสและความแขงแรงของวสดทมรพรนจะลดลงอยางมากเมอเปรยบเทยบกบวสดทไมมรพรน และเมอเปรยบเทยบระหวางปรมาณ NaCl 75% และ 85% พบวานนคาโมดลสและความแขงแรงท 85% มคานอยกวา นอกจากนนสมบตเชงกลของวสดยงไดรบผลจากปรมาณ PCL ดวย พบวาพอลเมอรผสมระหวาง PLA/PCL นนมคาโมดลสสงกวาแตความแขงแรงตากวา neat PLA เมอพจารณาสมบตทางความรอนพบวาพอลเมอรผสมจะมอณหภมการสลายตวและปรมาณผลกทตากวา neat PLA อตราสวนททความเหมาะสมนน
72
พจารณาจากความเหมาะสมในการนาไปใชในงานวศวกรรมเนอเยอกระดก (สมบตเทยบเทากระดกสวนใน) คอ มปรมาณรพรนอยในชวง 30-90 % ขนาดรพรนอยในชวง 200-400 μm และคาโมดลสอยในชวง 2-20 เมกะพาสคาล ดงนน อตราสวนทมความเหมาะสมในการนาไปศกษาในสวนตอไป คอ neat PLA และ PLA/PCL ปรมาณ NaCl 75% และขนาดอนภาค NaClเปน 250-150 μm และจากการศกษาความเปนพษตอเซลล พบวาวสดไมเปนพษตอเซลลสามารถนาไปใชในงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดกได
ในขนตอนทสองใชปรมาณ Bioglass® เปน 5 10 และ 15 %โดยนาหนก ผสมเพมเตมลงในอตราสวนทเลอกในขนตอนแรก พบวา Bioglass® สามารถกระจายตวในวสดไดดเมอปรมาณBioglass® เพมมากขน โดยปรมาณBioglass®ไมสงผลตอขนาดและปรมาณของรพรน แตจะสงผลใหคาโมดลสและความแขงแรงลดลง เมอพจารณาสมบตทางความรอนพบวาพอลเมอรผสมจะมอณหภมการสลายตวตาลง แตปรมาณผลกสงขน จากการศกษาความเปนพษตอเซลล พบวาวสดทมปรมาณ Bioglass® 10 และ 15 %โดยนาหนก นนแสดงความเปนพษตอเซลลไมเหมาะสมตอการนาไปประยกตใชงาน แตวสดทมปรมาณ Bioglass® เปน 5%โดยนาหนกนนไมแสดงความเปนพษตอเซลลสามารถนาไปใชในงานเกยวกบวศวกรรมเนอเยอกระดกได
5.2 ขอเสนอแนะ ศกษาเพมเตมในสวนของการใช leachable agent ชนดอนๆทสามารถปรบเปลยนรปรางไดงายกวา NaCl เพอใหสามารถควบคมลกษณะของรพรนไดงายขน
ศกษาเพมเตมในสวนของการปรบปรงพนผวของ Bioglass® เพอใหแรงยดเหนยวระหวางเฟสของ Bioglass® และพอลเมอรมากขน
73
บรรณานกรม
1. อ.พญ. จฑาทพย คนทรกษ. เอกสารประกอบการสอนรายวชา พศ. 214 โครงสรางและหนาทของระบบกลามเนอกระดก เรอง พยาธวทยาของกระดก ขอ และ soft tissue. 2552.
2. P. X. Ma, J.W. Choi. Biodegradable polymer scaffolds with well-defined interconnected speherical pore network. Tissue Eng. 2001. 7: p. 23-33.
3. S. Bose, M.Roy, A. Bandyopadhyay. Recent advances in bone tissue engineering scaffolds. Trends in Biotechnology. 2012. 30: p. 2-6.
4. Q. Hou, D.W.Grijpma, J. Feijen. Porous polymeric structures for tissue engineering prepared by a coagulation, compression moulding and salt leaching technique. Biomaterials. 2003. 24: p. 1937-1947.
5. Bioglass. [cited; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Bioglass]
6. V.Maquet, A.R. Boccaccini, L. Pravata, I. Notingher, R. Jérôme. Porous poly(α-hydroxyacid)/Bioglass® composite scaffold for bone tissue engineering. I: preparation and in vitro characterization. Biomaterials. 2004. 25: p. 4185-4194.
7. ศนยสารสนเทศวทยาศาสตรและเทคโนโลย สานกหอสมดและศนยสารสนเทศวทยาศาสตรและเทคโนโลย. ประมวลสารสนเทศพรอมใช พลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ
8. Y. Gong, Q. Zhou, C. Gao, J. Shen. In vitro and in vivo degradability and cytocompatibility of poly(L-lactic acid) scaffold fabricated by a gelatin particle leaching method. Acta Biomaterialia. 2007. 3: p. 531-540.
9. M. Navarroa, M.P Ginebra, J.A. Planell, C.C. Barrias, M.A. Barbosa. In vitro degradation behavior of a novel bioresorbable composite material based on PLA and a soluble CaP glass. Acta Biomaterialia. 2005. 1: p. 411-419.
10. Y. Jung, S.S. Kim, Y.H. Kim, S.H. Kim, B.S. Kim, S. Kim, C.YongChoi, S. H. Kim. A poly(lactic acid)/calcium metaphosphate composite for bone tissue engineering.
Biomaterials. 2005. 26: p. 6314-6322.
74
11. A.R. Boccaccini, M.Erol, W. J. Strack, D. Monh, Z. Hong, J.F. Mano. Polymer/bioactive glass nanocomposite for biomedical application: A review. Composite Science and
Technology. 2010. 70: p. 1764-1776
12. Polycaprolactone. [cited; Available from:
http://en.wikipedia.org/wiki/Polycaprolactone.]
13. M. Labet, W. Thielemans. Synthesis of polycaprolactone: a review. Chemical Society
Reviews. 2009. 38: p. 3484-3504.
14. A.Reazeal, M.R. Mohammadi, In vitro study of hydroxyapatite/polycaprolactone (HA/PCL) nanocomposite synthesized by in situ sol-gel process. Materials Science and
Engineering C. 2012. 33: p.390-396
15. V. Cannillo, F. Chiellini, P. Fabbri, A. Sola. Production of Bioglass 45S5 - Polycaprolactone composite scaffolds via salt-leaching. Composite Structures. 2010. 92:
p. 1823-183
16. V. Guarino, F. Causa, P.Taddei, M. Foggia, G. Ciapetti, D. Martini, C. Fagnano, N.
Baldini, L. Ambrosio. Polylactic acid fibre-reinforced polycaprolactone scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 2008. 29: p. 3662-3670.
17. Patrício T., Domingos M., Gloria A., Bártolo P. Characterisation of PCL and PCL/PLA scaffold for tissue engineering. SciVerse ScienceDirect. 2013. 5: p. 110-114
18. M. Todo, S.-D. Park, T. Takayama, K. Arakawa. Fracture micromechanisms of bioabsorbable PLLA/PCL polymer blends. Engineering Fracture Mechanics. 2007. 74: p.
1872-1883.
19. P. Sarazin, R. Xavier, F. Basil. Controlled preparation and properties of porous poly(l-lactide) obtained from a co-continuous blend of two biodegradable polymers. Biomaterials. 2004. 25: p. 5965-5978.
20. F. Tuba, L. Oláh, P. Nagy. Characterization of reactively compatibilized poly(D,L-lactide)/poly(e-caprolactone) biodegradable blends by essential work of fracture method.Engineering Fracture Mechanics. 2011. 78:p.3123-3133.
75
21. P. Fabbri, V. Cannillo, A. Sola, A. Dorigato, F. Chiellini. Highly porous polycaprolactone-45S5 Bioglass scaffolds for bone tissue engineering. Composites
Science and Technolog. 2010. 70: p. 1869-1878.
22. F. Wu, C. Liu, B. O’Neill, J. Wei, Y. Ngothai. Fabrication and properties of porous scaffold of magnesium phosphate/polycaprolactone biocomposite for bone tissue engineering. Applied Surface Science. 2012. 258; p. 7589-7595
23. R.C.Thomson, A.K. Shung, M.J. Yazemski, A.G. Mikos. Polymer scaffold processing.
Principle of tissue engineering. 2000. p. 259-262.
24. Biodegradable plastic. [cited; Available from:
http://siweb.dss.go.th/repack/fulltext/IR12.pdf.]
25. H.-T. Liao, C.-S. Wu. Preparation and characterization of ternary blends composed of polylactides, poly( -caprolactone) and starch. Materials Science and Engineering A.
2009. 515; p. 207-214
26. Compressive strength. [cited; Available from:
http://en.wikipedia.org/wiki/Compressive_strength]
27. Department of Chemistry Faculty of Science Burapha University. DSC. [cited; Available
from: http://www.sci.buu.ac.th/~chemistry/staff/thanida/Polymer_Chemistry/image_files/
chapter5_2.html.]
28. National Nanotechnology Center (NANOTEC) National Science and Technology
Development Agency THAILAND. DSC. [cited; Available from:
http://www.nanotec.or.th/lab/viewTool.php?toolId=17.]
29. DSC. [cited; Available from:
http://en.wikivisual.com/index.php/Differential_scanning_calorimetry.]
30. ดนย กจชยนกล. เรองนารของกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron Microscope , SEM). 2004. p. 1-3.
31. Microplate reader. [cited; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Plate_reader.]
32. ความแตกตางระหวางเครอง Microplate reader กบ เครอง Spectophotometry. [cited;
Available from: http://share.psu.ac.th/blog/ua5/5678.]
76
ภาคผนวก
77
ภาคผนวก ก
เครองมอทใชในงานวจย
78
. การขนรปชนงาน 1.1 Compression molding
รปท ก-1 เครอง Compression molding
การขนรปแบบกดอดเปนกรรมวธการผลตแบบทงายและธรรมดาทสด ผลตไดไมรวดเรวนกพลาสตกทใชสวนมากเปนเทอรโมเซตตงชนดผง ไมนยมใชชนดเมดเพราะหลอมละลายชากวา โดยมตวอยางขนตอนการผลต ดงน
1. นาผงพลาสตกไปเขาเครองอบแหง (Preheating) ดวยระบบ High Frequency หรอระบบอนๆ ในปรมาณทตองการ เพออบใหผงพลาสตกแหงไลความชนออก และเปนการเพมอณหภมใหใกลเคยงกบจดหลอมเหลวเพอชวยลดเวลาในเครองอด (ผงพลาสตกบางชนดไมตองผานการอบ) ทอณหภมประมาณ 90-115 องศาเซลเซยส เวลาไมควรเกน 60 วนาท
2. เทกอนผงพลาสตกทอบแลวเขาแมแบบในเครองอด ซงมอณหภมประมาณ 150-165 องศาเซลเซยสหรอแลวแตชนดของพลาสตก
3. กดแมแบบตวผซงอยตอนบนลงชาๆ (หรอดนแมแบบตวเมยหรอตวลางขน) แตไมสดดวยแรงอดประมาณ 120 กโลกรม/ตารางเซนตเมตร ความรอนและแรงอดจะทาใหผงพลาสตกหลอมละลายและไหลไปตามสวนตางๆของแมแบบ
79
4. กดแมแบบลงสดดวยแรงอดประมาณ 175-200 กโลกรม/ตารางเซนตเมตร นานประมาณ 60-
80 วนาท หรอแลวแตขนาดของชนงานและชนดเมดพลาสตก
5. เปดแมแบบออก แลวนาเอาชนงานไปขดตกแตงขอบใหเรยบดวยกระดาษทรายหรอตะไบแลวขดมนดวยลอผาขดมนกบดนขด
. การทดสอบสมบตเชงกล [21] 2.1 เครอง Universal Testing machine
รปท ก-2 เครอง Universal testing machine
คา Compressive strength เปนคาความจในการตานทานแรงกดตามแนวแกนของวสด เมอถงคาของ Compressive strength แลววสดจะถกกดจนแตกหกโดยสวนใหญแลว Compressive strength จะถกวดโดยเครอง Universal testing machine โดยใชโหมด Compressive test ซงวธและสภาวะในการทดสอบหาคา Compressive strength จะสงผลตอคา Compressive strength ทได เมอชนงานของวสดถกใหแรงทาใหมนยดออกไปวสดนนจะมแรงดงยดหรอ Tension แตในทางกลบกนถาวสดถกบบอดและหดลง วสดนนกจะมแรงกด หรอ Compression
80
ขอแตกตางระหวางการใหแรงทง 2 ชนดคอ Strain ซงสาหรบแรงดง คา Strain จะมคาเปนบวกเนองจากมนยดออก แตหากใหแรงกดอด คา Strain จะมคาเปนลบเนองจากมนจะหดตวลง ขอแตกตางอกอยางคอ แรงดงจะทาใหเกดการจดเรยงตว แตแรงกดอดจะทาใหเกดการยบตวจนแตกหก
ตามนยามแลว Compressive strength ของวสดคอคา Compressive stress ในทศทางเดยวซงหาไดเมอวสดทดสอบมการแตกหกอยางสมบรณคา Compressive strength นปกตจากหาไดจากการทดลองโดยเรยกวา Compressive test อปกรณทใชในการทดลองอปกรณจะคลายอปกรณในการทดสอบ Tensile
โดยแทนทจะใหแรงดงในทศทางเดยวกจะเปลยนเปนแรงกดอดในทศทางเดยวแทน ซงตวเชนงาน (ปกตเปนทรงกระบอก) กจะหดลงอกทงจะขยายออกดานขาง ซงจะได Stress strain curve ดงรปท ก-4
รปท ก-4 แสดง stress strain curveของ Compressive test[21]
Compressive strength จะตรงกบจดแดงในกราฟ ในการทดสอบ Compression จะมสวนทเปนเชงเสนซงจะเปนไปตามกฎของฮค (Hooke’s law) ในบรเวณน σ = Eεโดยท E คอYoung's Modulus
สาหรบแรงกดอด สวนทมความเปนเชงเสนซงสมพนธกบกฎของฮคนจะสนสดทจด Yield point ซงถาเลยจดนไปแลว วสดจะมพฤตกรรมเปนพลาสตก และจะไมกลบไปสขนาดเดมเมอหยดใหแรง
81
. การทดสอบสมบตทางความรอน
3.1 Differential scanning calorimetry(DSC)
รปท ก-5 เครอง DSC
รปท ก-6 สวนประกอบหลกของเครอง DSC [22]
โดยปกตแลว DSC จะใชในการวดอณหภมและ Heat flow จากการเปลยนแปลงความรอนของวสด เปรยบเทยบกบอณหภมหรอเวลาทาใหไดขอมลทงทางดานเชงคณภาพและเชงปรมาณทเกดจากการเปลยน แปลงทางกายภาพและทางเคม การเปลยนแปลงนจะเกยวของกบกระบวนการดดหรอ
82
กระบวนการคายความรอน(Endothermic or Exothermic processes)หรอการเปลยนแปลงความจความรอน(Heat capacity changes)จงนามาใชเพอศกษาสมบตทเปนลกษณะพเศษของวสดตางๆ ไดแก พอลเมอร ยา อาหาร และตวอยางทางชววทยา ซงโดยปกตแลวการเปลยนแปลงทวดไดจากเครอง DSC จะไดแก Glass transition temperature (Tg) , Melting temperature (Tm) , ปรมาณผลก(%Crystalline) และความจความรอน เปนตน
ในปจจบน DSC มการใชงานอย 2 ชนด ดงรายละเอยดตอไปน
1. Heat flux DSC เปน DSC ทนยมใชกนมากทสด เพราะมขอดคอ มความสมาเสมอของเสน Base line และ Cell ทคงทน
2. Power compensation DSC ใหความละเอยดของ DSC curve ทดและมอตราการเพมความรอนและการเยนตวทรวดเรว
3.1.1 Heat flux DSC [23]
รปท ก-7 แสดง Heat flux DSC [24]
สารตวอยางจะถกใสอยใน Aluminum pan ซงเรยกวา Sample pan และสารอางองจะใชเปน Aluminum pan เปลาๆ ซงเรยกวา Reference pan โดย Pan ทง 2 นจะถกวางอยบน Heater หรอ Furnace
ตวเดยวกน และถกใหความรอนเทากน เมอสารตวอยางมการเปลยนแปลงอณหภมของสารตวอยางกบสารอางองจะตางกนซงจะถกวดโดย Thermocouple และเมอทาการวดความแตกตางอตราการไหลของความรอนกสามารถคานวณเปนพลงงานได
83
3.1.2 Power Compensated DSC [23]
รปท ก-8 แสดง Power compensated DSC[24]
สารตวอยางและสารอางองอยคนละ Heater หรอ Furnace ซง DSC แบบนจะมการเพมอณหภมเพอใหอณหภมสดทายของทง Pan ทงสองตวเทากนอยเสมอ ดงนนอตราการใหความรอนระหวางสารตวอยางกบสารอางองจงแตกตางกน ซงสามารถคานวณเปนพลงงานทใชได
. การศกษาขนาดและการกระจายตวของรพรน 4.1 Scanning electron microscope (SEM) [25]
84
รปท ก-9 เครอง Scanning electron microscope (SEM)
การศกษาสงซงมขนาดเลก ๆ หรอทเรยกวา จลทรรศน (Microscopy) นน นบวาเปนศาสตรหนง ทมความสาคญอยางมากในวทยาการหลายสาขา ในปจจบน เราอาจขยายภาพวตถในระดบ 10 เทา โดยใชแวนขยาย ระดบ 10 – 1,000 เทา โดยใชกลองจลทรรศนแบบแสง ( OM , Optical microscope ) และระดบ10 – 1,000,000 เทา โดยใชกลองจลทรรศนอเลกตรอน ( EM , Electron microscope ) ขอแตกตางระหวาง OM และ SEM กลองจลทรรศนแบบแสง (OM) และกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด ( Scanning electron microscope ) ตางเปนเครองมอทงานดานวทยาศาสตรแทบทกสาขา จาเปนตองมไวใชงาน แตถงแมวาเครองมอทงสองจะใชเพอการขยายภาพวตถตาง ๆ เชนเดยวกน แตหลกการทางานตางกนอยางมากOM นน เปนเครองมอทมการใชงานมากกวา เนองจากใชงานงาย สามารถศกษาวตถ หรอตวอยางในบรรยากาศปกต หรอในของเหลว เชนนา หรอนามนได ภาพขยายของตวอยางทได จะใหสจรงตามธรรมชาตและสามารถขยายภาพของตวอยางไดตงแต 10 – 1,000 เทา ซงปจจบน สามารถดภาพผานจอทว หรอคอมพวเตอรได ทาใหพมพภาพ หรอเกบขอมลเพอใชประมวลผล เชน การวดขนาดอนภาค ไดสะดวกขน แตOM กมขอจากดท ความชดลก (Depth of field ) ของภาพขยาย ยงกาลงขยายมากขน ระยะชดลกยงนอยลง
85
SEM มจดเดนคอมระยะชดลกมากกวาและมอานาจแยกแยะเชงระยะ (Spatial resolution) สงกวา OM ทงนเพราะอปกรณทงสองใชแหลงกาเนดคลนซงมความยาวคลนตางกนเปนตวสรางภาพ OM ใชคลนแสง ( แสงทตามนษยมองเหน ) ซงมความยาวคลนอยในชวง 400-700 นาโนเมตรทาให OM ไมสามารถขยายวตถทเลกกวา 0.2 ไมครอนไดสวน SEM จะใชคณสมบตคลนของอเลกตรอนซงมความยาวคลนสนกวาทาให SEM มอานาจแยกแยะเชงระยะไดมากถง 0.2 นาโนเมตรและดวยความสามารถในการบบลาอเลกตรอนใหเปนมมแคบๆไดทาใหไดภาพทมความชดลกสงนอกจากน SEM ยงสามารถใชรวมกบเทคนคอนเชน Energy dispersive spectrometry (EDS) และ wavelength dispersive
spectrometry (WDS) เพอใหขอมลดานองคประกอบทางเคมของตวอยางไดอกดวย
. . การทางานของ SEM [25]
สวนประกอบและหลกการทางานโดยสงเขปของ SEM แสดงในภาพท 1 สวนบนสดเปนแหลงกาเนดอเลกตรอนทเรยกวาปนอเลกตรอน (Electron gun) อเลกตรอนจากแหลงกาเนดจะถกเรงใหเคลอนทลงมาตามคอลมนซงมสภาพสญญากาศดวยความตางศกยเรง (Accelerating
voltage) ในชวง 0 – 30 kV (บางเครองอาจทาไดสงถง 50 kV) โดยทศทางการเคลอนทจะถกควบคมดวยเลนสแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic lens)2 ชดหรอมากกวาและปรมาณของอเลกตรอนจะถกควบคมโดยแอพเพอรเจอร (Aperture) หรอชองเปดซงมขนาดตางๆกนตามลกษณะการใชงาน
รปท ก-10 แสดงการทางานของ SEM [25]
เลนสแมเหลกไฟฟาชดแรกทเรยกวาเลนสคอนเดนเซอร (Condenser lens) นบวาเปนอปกรณทมความสาคญทสดตอการควบคมทศนศาสตรอเลกตรอน (Electron optics) เพราะเปนเลนสททาหนาทบบ
86
อเลกตรอนทวงลงมาจากแหลงกาเนดใหเปนลาทมขนาดพนทหนาตดเลกลงสวนเลนสวตถ (Objective
lens)ซงเปนเลนสชดสดทายจะทาหนาทโฟกสลาอเลกตรอน (Electron beam) ใหไปตกบนผวของตวอยางโดยมสแกนคอยล (Scan coil) ทาหนาทกราดลาอเลกตรอนใหไปบนผวของตวอยางภายในกรอบพนทสเหลยมเลกๆ ซงพนทผวของตวอยางบรเวณทถกยงดวยลาอเลกตรอนน จะเกดสญญาณ (Signal) ตาง ๆ ขนหลายชนดในเวลาเดยวกน และ SEM จะมอปกรณสาหรบตรวจจบสญญาณ (Detector) ชนดตาง ๆ เหลานน แลวสงไปประมวลผลเปนภาพแสดงบนจอภาพตอไป ตวอยางสญญาณทเกดขนนน ไดแก
อเลกตรอนทตยภม (Secondary electrons, SE) สญญาณชนดน จะใหขอมล เกยวกบลกษณะพนผวของตวอยาง เปนสญญาณทถกนามาใชในการสรางภาพมากทสด ภาพทไดจากสญญาณชนดน เรยกวาภาพอเลกตรอนทตยภม (Secondary electron image, SEI)
อเลกตรอนกระเจงกลบ (Back scattered electrons, BSE) ใหขอมลเกยวกบสวนประกอบทางเคมบนผวของตวอยาง และแสดงใหเหนลกษณะความสงตาของพนผวนอกเหนอจากสญญาณเหลานแลว ยงมสญญาณอกหลายชนดทเกดขน เชน เอกซเรย (X-Ray)
4.2 การตรวจสอบชนดและปรมาณธาตดวยเทคนคการกระจายพลงงานของรงสเอกซ[xx]
การตรวจสอบชนดและปรมาณธาตดวยเทคนคการกระจายพลงงานของรงสเอกซ (Energy
dispersive X-ray analysis; EDX) มหลกการจากการกระเจงของอเลกตรอนในชนงาน แลวปลดปลอยรงสเอกซออกมาซงรงสเอกซทปลอยออกมานน เปนลกษณะเฉพาะของแตละธาตทปลอยออกมา ซงในอะตอมประกอบดวยนวเคลยสทมประจบวก และอเลกตรอนทมประจลบอยรอบๆ ทาใหเกดความแตกตางระหวางประจภายในอะตอม แตประจทงสองจะตองสมดลกนในแตละธาต การเรยงตวของอเลกตรอนรอบนวเคลยสของอะตอมนน เปนทเขาใจกนมาเปนเวลานานแลววาจะเปนลกษณะของวงอเลกตรอน (Electron shells) โดยอเลกตรอนชนในสดจะมพลงงานตาสด แตมพลงงานพนธะทแขงแรงทสด และอเลกตรอนชนนอกนนจะมพลงงานศกยสงแตพลงงานพนธะตา และระดบชนพลงงานชนตางๆ ของอเลกตรอนจะเรยงจากวงในออกไปนอกได ดงน K, L, M, N, O, P และQ
ตามลาดบ และเนองจากความแตกตางของระดบพลงงานยดเหนยวของอเลกตรอนรอบๆนวเคลยส ทาใหอเลกตรอนตงตน (Primary electron) ทมพลงงานศกยมากกวา จงมกจะไปแทนทในระดบพลงงานชนK มากกวาชน L
87
รปท ก-11 หลกการเกดรงสเอกซ [xx]
การชนของอเลกตรอนตงตน จะเขาไปชนอเลกตรอนภายในวงใหหลดออกไปจากอะตอมจงเกดสภาวะทถกกระตน คอ ไม เสถยร จงมความพยายามทาให เกดการเสถยร โดยการทอเลกตรอนในระดบชนพลงงานวงนอกจะเข าไปแทนท โดยกระโดดลงไปแทนทชองว างทอเลกตรอนวงในหลดออกไป แล วทาให เกดการปลดปล อยพลงงานส วนเกนออกมาในรปของรงสเอกซ
(X-ray photon) ซงมพลงงานเท ากบความแตกตตางของอเลกตรอนจากระดบชนพลงงานทเขามาแทนทกนดงรป ก- และตวรบสญญาณ จะรบรงสเอกซ ทถกปลดปล อยออกมานบจานวนและพลงงานทปล อยออกมาแลวนาเสนอในรปของกราฟระหวางระดบพลงงานและจานวนทปลดปล อยออกมาซง อเลกตรอนในแต ละชนของธาตตางๆ กจะมพลงงานแตกต างกนไป ซงเป
นลกษณะเฉพาะตวดงนน เราสามารถวเคราะห ชนงานไดว า มองค ประกอบของธาตใดบาง และมปรมาณเปนสดสวนเท าใด
88
. การทดสอบความเปนพษโดยวธ MTT assay
. เครอง Micro plate reader [26]
รปท ก-12 เครอง Microplate reader
เครอง Microplate readers เปนอปกรณทถกออกแบบมาเพอตรวจวดปรากฏการณทางชวะ เคม หรอ ฟสกส ของตวอยางใน Microtiter plates เครอง Microplate reader จะถกนามาใชอยางกวางขวางในงานวจย และในอตสาหกรรมเทคโนโลยชวภาพ ในการใชในการทดสอบ MTT assay จะใชโหมด Absorbance ซงหลกการของโหมดนคอจะใชแหลงกาเนดแสงสองไปทสารตวอยางโดยใชความยาวคลนทเฉพาะ (คดแยกโดยใช Monochromatorหรอ Optical filter) และมตวตรวจวดแสงวดปรมาณแสงทสองผานสารตวอยาง ซงปรมาณแสงทสองผานจะสมพนธกบความเขมขนของโมเลกลทสนใจ กลาวงายๆ คอเครอง Microplate reader มหลกการทางานแบบ Spectophotometry
ตารางท ก-1 ความแตกตางระหวางเครอง Microplate reader กบ เครองSpectophotometry[27]
รายการ เครอง Microplate reader เครอง Spectophotometry
ภาชนะใสตวอยาง 96 wells plate Cuvette
จานวนตวอยางตอครงทวดได 96 ตวอยาง 1 ตวอยาง
ปรมาณตวอยาง 5-300 μL 1 mL ขนไป
ทศทางทแสงสองผานตวอยาง แนวตง แนวนอน
89
รปท ก-13 หลกการทางานของMicroplate readers [ 7]
90
ภาคผนวก ข
สตรการคานวณ
91
1. Young's modulus ของ Compressive test [21]
E = =Fl0
A l , =
F
Aและ =
l-l0
l0=
l
l0
โดย E คอ Young's modulus ของ Compressive test
คอ Compressive stress
คอ Compressive strain
คอ แรงทให (N)
คอ พนททรบแรง (m2)
คอ ความหนาของชนงานหลงจากไดรบแรงกด (m)
คอ ความหนาเรมตนของชนงาน (m)
3. %Porosity [14]
%Porosity=(papp-pbulk
papp
)×100
โดย pappคอ คาความหนาแนนของชนงานทคานวณไดจากเครองชงอารคมดส pbulk คอ คาความหนาแนนของชนงานทไดจากการคานวณปกต
4. %Crystallinity [28]
%Crystallinity =Hm- Hc
Hm*
×100
โดย Hm คอ พนทใตกราฟของ Peak Tm
Hcคอ พนทใตกราฟของ Peak Tc
Hm* คอ คาความรอนจาเพาะของการหลอมเหลว ซงของ PLA จะมคาเทากบ 93.7 J/g
92
5. % ความมชวตของเซลล
Optical density of experimental group
Optical density of control group×100%
โดย Experimental group คอ เซลลทเลยงโดยใชอาหารเลยงเซลลทมสารทไดจากการ
ระเหยผสมอย Control group คอ เซลลทเลยงโดยใชอาหารเลยงเซลลมาตรฐาน
93
ภาคผนวก ค ขอมลการทดสอบชนงานตวอยางในงานวจย
1. การศกษาขนาดและการกระจายของรพรน
(a) (b) (c)
94
ภาพท ค-1 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(c)
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
95
ภาพท ค-2 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) neat PLA 85%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) neat PLA 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) neat PLA 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
96
ภาพท ค-3 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
97
ภาพท ค-4 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 95:5 85%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 95:5 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 95:5 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
(f)
98
ภาพท ค-5 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e)
(g) (i)
(a) (b) (c)
99
ภาพท ค-6 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 90:10 85%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 90:10 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 90:10 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
100
ภาพท ค-7 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
101
ภาพท ค-8 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 85:15 85%wt NaClขนาดอนภาค 355-250 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 85:15 85%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 85:15 85%wt NaClขนาดอนภาค 150-106 μm ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(a) (b) (c)
102
ภาพท ค-9 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 10%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) neat PLA 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(a) (b) (c) (a)
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
103
ภาพท ค-10 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 10%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 95:5 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(b) (c) (a)
104
ภาพท ค-11 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 10%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 90:10 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
(b) (c) (a)
105
ภาพท ค-12 SEM micrographs ของผวภาคตดขวางของตวอยาง:
(a), (b), (c) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d), (e), (f) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 10%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(g), (h), (i) PLA:PCL 85:15 75%wt NaClขนาดอนภาค 250-150 μm 15%Bioglass®
ทกาลงขยาย 15X, 30X, 100X
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
106
ภาพท ค-1 EDX spectrum ของ neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm 5%Bioglass®
ภาพท ค-1 EDX spectrum ของ neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm %Bioglass®
107
ภาพท ค-1 EDX spectrum ของ neat PLA 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm %Bioglass®
ภาพท ค-16 EDX spectrum ของ PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
%Bioglass®
108
ภาพท ค-17 EDX spectrum ของ PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass®
ภาพท ค-18 EDX spectrum ของ PLA:PCL 95:5 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
15%Bioglass®
109
ภาพท ค-19 EDX spectrum ของ PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
5%Bioglass®
ภาพท ค-20 EDX spectrum ของ PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass®
110
ภาพท ค-21 EDX spectrum ของ PLA:PCL 90:10 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
15%Bioglass®
ภาพท ค-22 EDX spectrum ของ PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
5%Bioglass®
111
ภาพท ค-23 EDX spectrum ของ PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
10%Bioglass®
ภาพท ค-24 EDX spectrum ของ PLA:PCL 85:15 75%wt NaCl ขนาดอนภาค 250-150 μm
15%Bioglass®
112
2. ความหนาแนน และ ปรมาณรพรน
ตารางท ค-1 ความหนาแนนของ neat PLA
ชนท Anvil height : h (cm) Diameter (cm) Radius : r (cm) Volume : V (cm-3) Mass : m (g) Density : d (g/cm-2)
1 0.85 1.7 0.85 1.93 2.14 1.1087
2 0.87 1.69 0.845 1.95 2.14 1.0961
3 0.88 1.69 0.845 1.96 2.07 1.0542
4 0.87 1.69 0.845 1.94 1.99 1.0252
5 0.86 1.69 0.845 1.92 1.96 1.0215
6 0.86 1.69 0.845 1.92 2.10 1.0945
7 0.87 1.69 0.845 1.95 2.06 1.0551
8 0.84 1.7 0.85 1.91 2.08 1.0905
9 0.87 1.69 0.845 1.94 2.09 1.0767
10 0.87 1.69 0.845 1.94 2.19 1.1282
11 0.88 1.695 0.8475 1.99 2.07 1.0420
Av. 1.0721
113
ตารางท ค-2 ความหนาแนนของ PLA:PCL อตราสวน 95:5
ชนท Anvil height : h (cm) Diameter (cm) Radius : r (cm) Volume : V (cm-3) Mass : m (g) Density : d (g/cm-2)
1 0.94 1.69 0.845 2.11 1.92 0.9102
2 0.90 1.69 0.845 2.02 1.97 0.9754
3 0.90 1.685 0.8425 2.01 2.06 1.0260
4 0.92 1.69 0.845 2.05 2.03 0.9886
5 0.94 1.685 0.8425 2.09 2.12 1.0164
6 0.89 1.685 0.8425 1.99 1.98 0.9973
7 0.92 1.66 0.83 1.99 2.00 1.0041
8 0.91 1.69 0.845 2.03 2.13 1.0488
9 0.92 1.69 0.845 2.06 2.02 0.9784
10 0.89 1.69 0.845 1.99 1.92 0.9668
11 0.96 1.69 0.845 2.14 2.06 0.9612
12 0.91 1.695 0.8475 2.05 2.16 1.0515
Av. 0.9937
114
ตารางท ค-3 ความหนาแนนของ PLA:PCL อตราสวน 90:10
ชนท Anvil height : h (cm) Diameter (cm) Radius : r (cm) Volume : V (cm-3) Mass : m (g) Density : d (g/cm-2)
1 1.03 1.67 0.8350 2.26 2.06 0.9127
2 0.98 1.68 0.8400 2.17 2.15 0.9893
3 1.01 1.67 0.8325 2.20 2.14 0.9727
4 0.99 1.69 0.8450 2.21 2.08 0.9410
5 0.99 1.67 0.8350 2.16 2.15 0.9961
6 0.96 1.67 0.8350 2.09 2.21 1.0561
7 0.97 1.69 0.8425 2.15 2.20 1.0220
8 0.98 1.68 0.8375 2.16 2.19 1.0137
9 0.96 1.68 0.8400 2.13 2.00 0.9395
10 0.98 1.68 0.8400 2.17 2.08 0.9571
Av. 0.9800
115
ตารางท ค-4 ความหนาแนนของ PLA:PCL อตราสวน 85:15
ชนท Anvil height : h (cm) Diameter (cm) Radius : r (cm) Volume : V (cm-3) Mass : m (g) Density : d (g/cm-2)
1 0.89 1.69 0.8450 1.99 1.98 0.9970
2 0.89 1.69 0.8450 2.00 1.88 0.9413
3 0.86 1.69 0.8450 1.93 1.97 1.0208
4 0.89 1.69 0.8450 1.99 1.96 0.9869
5 0.88 1.69 0.8450 1.97 2.06 1.0431
6 0.87 1.69 0.8450 1.94 2.01 1.0355
7 0.87 1.70 0.8500 1.96 1.98 1.0081
8 0.87 1.70 0.8500 1.98 1.96 0.9921
9 0.87 1.70 0.8475 1.95 1.95 0.9987
10 0.89 1.70 0.8475 2.00 1.96 0.9811
Av. 1.0005
116
ตารางท ค-5 ความหนาแนนของ PLA 75%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.89 1.68 0.8400 1.96 0.81 0.4127 1.0721 0.6150 61.50
2 0.91 1.69 0.8425 2.02 0.84 0.4161 1.0721 0.6119 61.19
3 0.90 1.67 0.8325 1.96 0.76 0.3877 1.0721 0.6384 63.84
4 0.92 1.68 0.8400 2.03 0.81 0.3992 1.0721 0.6276 62.76
5 0.91 1.67 0.8350 1.98 0.91 0.4589 1.0721 0.5720 57.20
6 0.90 1.67 0.8350 1.97 0.88 0.4462 1.0721 0.5838 58.38
7 0.89 1.67 0.8350 1.95 0.81 0.4153 1.0721 0.6126 61.26
8 0.89 1.68 0.8400 1.97 0.91 0.4611 1.0721 0.5699 56.99
9 0.90 1.67 0.8350 1.96 0.80 0.4079 1.0721 0.6195 61.95
10 0.91 1.67 0.8350 1.99 0.88 0.4413 1.0721 0.5884 58.84
Av. 0.4246 Av. 60.39
117
ตารางท ค-6 ความหนาแนนของ PLA 75%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.88 1.68 0.8400 1.95 0.71 0.3638 1.0721 0.6606 66.06
2 0.89 1.66 0.8300 1.93 0.73 0.3788 1.0721 0.6466 64.66
3 0.89 1.65 0.8250 1.90 0.72 0.3782 1.0721 0.6472 64.72
4 0.76 1.71 0.8550 1.75 0.58 0.3322 1.0721 0.6902 69.02
5 0.89 1.66 0.8275 1.90 0.66 0.3465 1.0721 0.6768 67.68
6 0.89 1.69 0.8425 1.99 1.22 0.6145 1.0721 0.4268 42.68
7 0.88 1.67 0.8325 1.92 0.69 0.3600 1.0721 0.6642 66.42
8 0.84 1.62 0.8100 1.73 0.62 0.3579 1.0721 0.6661 66.61
9 0.86 1.64 0.8175 1.81 0.69 0.3820 1.0721 0.6437 64.37
10 0.72 1.65 0.8250 1.53 0.58 0.3792 1.0721 0.6463 64.63
Av. 0.3893 Av. 63.69
118
ตารางท ค-7 ความหนาแนนของ PLA 75%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.93 1.66 0.8300 2.01 0.85 0.4221 1.0721 0.6062 60.62
2 0.95 1.67 0.8350 2.07 0.87 0.4201 1.0721 0.6081 60.81
3 0.92 1.66 0.8300 1.99 0.85 0.4267 1.0721 0.6020 60.20
4 0.92 1.67 0.8325 2.00 0.91 0.4541 1.0721 0.5764 57.64
5 0.92 1.66 0.8300 1.99 0.83 0.4167 1.0721 0.6113 61.13
6 0.98 1.66 0.8300 2.11 0.86 0.4074 1.0721 0.6200 62.00
7 0.95 1.68 0.8375 2.09 0.90 0.4298 1.0721 0.5991 59.91
8 0.94 1.67 0.8325 2.05 0.86 0.4200 1.0721 0.6082 60.82
9 0.91 1.65 0.8250 1.95 0.85 0.4367 1.0721 0.5927 59.27
10 0.94 1.66 0.8275 2.02 0.85 0.4202 1.0721 0.6081 60.81
Av. 0.4254 Av. 60.32
119
ตารางท ค-8 ความหนาแนนของ PLA 85%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.93 1.65 0.8225 1.98 0.47 0.2377 1.0721 0.7783 77.83
2 0.97 1.66 0.8300 2.10 0.46 0.2190 1.0721 0.7957 79.57
3 0.96 1.64 0.8200 2.03 0.44 0.2169 1.0721 0.7977 79.77
4 0.92 1.66 0.8300 1.98 0.49 0.2473 1.0721 0.7693 76.93
5 0.99 1.65 0.8250 2.12 0.50 0.2361 1.0721 0.7798 77.98
6 0.99 1.66 0.8300 2.13 0.46 0.2157 1.0721 0.7988 79.88
7 1.01 1.65 0.8250 2.15 0.50 0.2326 1.0721 0.7831 78.31
8 0.93 1.67 0.8325 2.03 0.49 0.2419 1.0721 0.7744 77.44
9 0.94 1.66 0.8300 2.04 0.52 0.2555 1.0721 0.7617 76.17
10 1.00 1.66 0.8300 2.17 0.56 0.2586 1.0721 0.7587 75.87
Av. 0.2361 Av. 77.97
120
ตารางท ค-9 ความหนาแนนของ PLA 85%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.99 1.68 0.8375 2.17 0.52 0.2395 1.0721 0.7766 77.66
2 0.97 1.69 0.8425 2.16 0.53 0.2449 1.0721 0.7715 77.15
3 0.96 1.61 0.8050 1.95 0.5 0.2571 1.0721 0.7602 76.02
4 0.95 1.64 0.8200 2.00 0.57 0.2854 1.0721 0.7338 73.38
5 0.98 1.66 0.8300 2.12 0.55 0.2592 1.0721 0.7582 75.82
6 1.01 1.68 0.8400 2.24 0.59 0.2634 1.0721 0.7543 75.43
7 0.99 1.68 0.8400 2.18 0.57 0.2609 1.0721 0.7566 75.66
8 0.94 1.66 0.8300 2.04 0.53 0.2604 1.0721 0.7571 75.71
9 0.96 1.65 0.8225 2.04 0.51 0.2499 1.0721 0.7669 76.69
10 1.00 1.66 0.8300 2.17 0.58 0.2679 1.0721 0.7501 75.01
Av. 0.2589 Av. 75.85
121
ตารางท ค-10 ความหนาแนนของ PLA 85%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.97 1.62 0.8100 2.00 0.52 0.2600 1.0721 0.7575 75.75
2 0.98 1.65 0.8225 2.07 0.54 0.2605 1.0721 0.7570 75.70
3 0.96 1.64 0.8200 2.02 0.52 0.2577 1.0721 0.7597 75.97
4 1.01 1.66 0.8300 2.18 0.58 0.2666 1.0721 0.7514 75.14
5 0.97 1.66 0.8300 2.10 0.54 0.2571 1.0721 0.7602 76.02
6 0.93 1.60 0.8000 1.87 0.5 0.2673 1.0721 0.7507 75.07
7 1.00 1.66 0.8300 2.15 0.52 0.2414 1.0721 0.7748 77.48
8 0.96 1.65 0.8250 2.05 0.53 0.2581 1.0721 0.7593 75.93
9 0.98 1.64 0.8175 2.06 0.52 0.2526 1.0721 0.7644 76.44
10 0.98 1.66 0.8275 2.11 0.6 0.2845 1.0721 0.7346 73.46
Av. 0.2606 Av. 75.70
122
ตารางท ค-11 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 75%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.89 1.69 0.8450 2.00 0.89 0.4456 0.9937 0.5516 55.16
2 0.80 1.70 0.8475 1.81 0.80 0.4430 0.9937 0.5542 55.42
3 0.95 1.68 0.8400 2.10 0.80 0.3817 0.9937 0.6158 61.58
4 0.93 1.69 0.8450 2.08 0.79 0.3806 0.9937 0.6170 61.70
5 0.89 1.68 0.8400 1.97 0.78 0.3952 0.9937 0.6023 60.23
6 0.90 1.69 0.8425 2.01 0.82 0.4084 0.9937 0.5890 58.90
7 0.90 1.68 0.8400 1.98 0.77 0.3880 0.9937 0.6096 60.96
8 0.96 1.69 0.8450 2.15 0.85 0.3946 0.9937 0.6030 60.30
9 0.92 1.69 0.8425 2.05 0.83 0.4044 0.9937 0.5930 59.30
10 0.94 1.69 0.8450 2.10 0.89 0.4242 0.9937 0.5732 57.32
Av. 0.4066 Av. 59.09
123
ตารางท ค-12 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.94 1.66 0.8300 2.04 0.86 0.4226 0.9937 0.5748 57.48
2 0.96 1.67 0.8350 2.10 0.87 0.4136 0.9937 0.5838 58.38
3 0.92 1.66 0.8275 1.97 0.85 0.4317 0.9937 0.5656 56.56
4 0.96 1.67 0.8350 2.10 0.85 0.4041 0.9937 0.5934 59.34
5 0.92 1.66 0.8300 1.99 0.80 0.4016 0.9937 0.5958 59.58
6 0.92 1.66 0.8300 1.99 0.76 0.3815 0.9937 0.6160 61.60
7 0.91 1.68 0.8375 1.99 0.82 0.4110 0.9937 0.5864 58.64
8 0.90 1.69 0.8425 2.01 0.81 0.4034 0.9937 0.5940 59.40
9 0.90 1.66 0.8300 1.95 0.73 0.3746 0.9937 0.6230 62.30
10 0.94 1.66 0.8300 2.04 0.85 0.4176 0.9937 0.5797 57.97
Av. 0.4062 Av. 59.13
124
ตารางท ค-13 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 75%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.91 1.67 0.8350 1.99 0.83 0.4162 0.9937 0.5811 58.11
2 0.99 1.66 0.8300 2.14 0.83 0.3872 0.9937 0.6103 61.03
3 0.94 1.68 0.8400 2.08 0.80 0.3838 0.9937 0.6138 61.38
4 0.96 1.69 0.8425 2.14 0.86 0.4016 0.9937 0.5959 59.59
5 0.90 1.68 0.8400 2.00 0.79 0.3958 0.9937 0.6017 60.17
6 0.92 1.67 0.8325 1.99 0.76 0.3813 0.9937 0.6163 61.63
7 0.90 1.66 0.8300 1.95 0.73 0.3746 0.9937 0.6230 62.30
8 0.97 1.66 0.8300 2.10 0.71 0.3381 0.9937 0.6598 65.98
9 0.96 1.68 0.8375 2.12 0.84 0.3969 0.9937 0.6006 60.06
10 0.91 1.67 0.8325 1.98 0.80 0.4036 0.9937 0.5938 59.38
Av. 0.3879 Av. 60.96
125
ารางท ค-14 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 85%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.94 1.68 0.8400 2.08 0.52 0.2495 0.9937 0.7490 74.90
2 0.98 1.68 0.8400 2.17 0.60 0.2761 0.9937 0.7222 72.22
3 0.98 1.67 0.8350 2.15 0.51 0.2375 0.9937 0.7610 76.10
4 0.93 1.67 0.8325 2.03 0.45 0.2221 0.9937 0.7765 77.65
5 0.96 1.68 0.8400 2.12 0.42 0.1983 0.9937 0.8004 80.04
6 0.93 1.72 0.8575 2.15 0.55 0.2559 0.9937 0.7425 74.25
7 0.94 1.71 0.8525 2.15 0.53 0.2469 0.9937 0.7516 75.16
8 0.97 1.67 0.8350 2.11 0.48 0.2270 0.9937 0.7716 77.16
9 0.96 1.70 0.8500 2.17 0.49 0.2260 0.9937 0.7726 77.26
10 0.94 1.72 0.8600 2.17 0.52 0.2393 0.9937 0.7592 75.92
Av. 0.2378 Av. 76.07
126
ตารางท ค-15 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 85%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.92 1.68 0.8400 2.03 0.48 0.2366 0.9937 0.7619 76.19
2 0.95 1.67 0.8350 2.08 0.52 0.2498 0.9937 0.7486 74.86
3 0.95 1.69 0.8450 2.13 0.46 0.2158 0.9937 0.7829 78.29
4 0.93 1.66 0.8275 2.00 0.40 0.1999 0.9937 0.7989 79.89
5 0.91 1.65 0.8225 1.92 0.45 0.2339 0.9937 0.7647 76.47
6 0.97 1.68 0.8400 2.15 0.54 0.2510 0.9937 0.7474 74.74
7 1.02 1.70 0.8500 2.30 0.55 0.2386 0.9937 0.7599 75.99
8 0.94 1.69 0.8450 2.10 0.46 0.2192 0.9937 0.7794 77.94
9 0.95 1.66 0.8300 2.05 0.45 0.2199 0.9937 0.7787 77.87
10 0.95 1.70 0.8500 2.16 0.50 0.2318 0.9937 0.7668 76.68
Av. 0.2296 Av. 76.89
127
ตารางท ค-16 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 85%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 1.03 1.65 0.8250 2.19 0.49 0.2235 0.9937 0.7751 77.51
2 1.00 1.66 0.8300 2.15 0.49 0.2275 0.9937 0.7711 77.11
3 1.03 1.69 0.8425 2.30 0.46 0.2002 0.9937 0.7985 79.85
4 0.93 1.69 0.8425 2.06 0.46 0.2229 0.9937 0.7757 77.57
5 0.97 1.66 0.8300 2.10 0.51 0.2428 0.9937 0.7556 75.56
6 1.00 1.64 0.8200 2.10 0.52 0.2473 0.9937 0.7511 75.11
7 1.03 1.68 0.8400 2.28 0.49 0.2145 0.9937 0.7841 78.41
8 0.99 1.68 0.8400 2.20 0.51 0.2323 0.9937 0.7662 76.62
9 1.01 1.68 0.8400 2.24 0.50 0.2232 0.9937 0.7754 77.54
10 1.01 1.66 0.8300 2.19 0.49 0.2241 0.9937 0.7745 77.45
Av. 0.2258 Av. 77.27
128
ตารางท ค-17 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:10 75%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosity
1 0.92 1.72 0.8575 2.13 0.73 0.3434 0.9800 0.6496 64.96
2 0.96 1.72 0.8575 2.21 0.80 0.3625 0.9800 0.6301 63.01
3 0.93 1.71 0.8525 2.11 0.73 0.3455 0.9800 0.6474 64.74
4 0.92 1.71 0.8550 2.11 0.88 0.4163 0.9800 0.5752 57.52
5 0.97 1.70 0.8500 2.19 0.79 0.3605 0.9800 0.6321 63.21
6 0.95 1.72 0.8600 2.20 0.77 0.3505 0.9800 0.6423 64.23
7 0.92 1.72 0.8575 2.11 0.71 0.3358 0.9800 0.6574 65.74
8 0.98 1.73 0.8625 2.29 0.79 0.3448 0.9800 0.6482 64.82
9 0.93 1.72 0.8575 2.14 0.78 0.3649 0.9800 0.6277 62.77
10 0.93 1.72 0.8575 2.15 0.84 0.3908 0.9800 0.6012 60.12
Av. 0.3615 Av. 63.11
129
ตารางท ค-18 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.97 1.72 0.8575 2.23 0.77 0.3453 0.9800 0.6477 64.77
2 0.97 1.72 0.8600 2.25 0.73 0.3238 0.9800 0.6696 66.96
3 0.97 1.72 0.8575 2.23 0.85 0.3812 0.9800 0.6111 61.11
4 0.95 1.74 0.8700 2.26 0.80 0.3540 0.9800 0.6388 63.88
5 0.98 1.72 0.8600 2.28 0.78 0.3424 0.9800 0.6506 65.06
6 0.93 1.72 0.8600 2.16 0.75 0.3469 0.9800 0.6460 64.60
7 0.94 1.72 0.8575 2.16 0.75 0.3471 0.9800 0.6458 64.58
8 0.97 1.72 0.8600 2.25 0.73 0.3238 0.9800 0.6696 66.96
9 0.93 1.72 0.8575 2.15 0.74 0.3443 0.9800 0.6487 64.87
10 0.94 1.72 0.8600 2.17 0.79 0.3635 0.9800 0.6291 62.91
Av. 0.3472 Av. 64.57
130
ตารางท ค-19 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:10 75%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.93 1.71 0.8550 2.13 0.81 0.3811 0.9800 0.6111 61.11
2 0.92 1.71 0.8550 2.11 0.80 0.3785 0.9800 0.6138 61.38
3 0.95 1.71 0.8550 2.18 0.76 0.3482 0.9800 0.6447 64.47
4 0.93 1.70 0.8500 2.11 0.78 0.3694 0.9800 0.6231 62.31
5 0.90 1.72 0.8575 2.08 0.72 0.3462 0.9800 0.6468 64.68
6 0.93 1.72 0.8600 2.15 0.75 0.3488 0.9800 0.6441 64.41
7 0.90 1.73 0.8625 2.10 0.78 0.3707 0.9800 0.6218 62.18
8 0.91 1.72 0.8575 2.10 0.74 0.3519 0.9800 0.6409 64.09
9 0.95 1.70 0.8500 2.16 0.78 0.3616 0.9800 0.6310 63.10
10 0.90 1.72 0.8600 2.09 0.75 0.3585 0.9800 0.6342 63.42
Av. 0.3615 Av. 63.11
131
ตารางท ค-20 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:10 85%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.99 1.69 0.8450 2.22 0.48 0.2161 0.9800 0.7795 77.95
2 1.01 1.70 0.8500 2.29 0.52 0.2267 0.9800 0.7686 76.86
3 0.96 1.69 0.8450 2.14 0.52 0.2426 0.9800 0.7524 75.24
4 0.97 1.70 0.8475 2.18 0.51 0.2341 0.9800 0.7611 76.11
5 0.98 1.70 0.8500 2.23 0.44 0.1977 0.9800 0.7982 79.82
6 0.99 1.71 0.8550 2.27 0.49 0.2154 0.9800 0.7802 78.02
7 0.95 1.70 0.8500 2.15 0.48 0.2237 0.9800 0.7717 77.17
8 0.95 1.70 0.8500 2.16 0.50 0.2318 0.9800 0.7635 76.35
9 0.95 1.70 0.8500 2.16 0.50 0.2318 0.9800 0.7635 76.35
10 0.97 1.70 0.8500 2.19 0.41 0.1871 0.9800 0.8091 80.91
Av. 0.2207 Av. 77.48
132
ตารางท ค-21 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:10 85%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.99 1.69 0.8450 2.22 0.38 0.1710 0.9800 0.8255 82.55
2 0.94 1.68 0.8400 2.08 0.47 0.2255 0.9800 0.7699 76.99
3 0.96 1.70 0.8500 2.18 0.52 0.2385 0.9800 0.7566 75.66
4 0.98 1.70 0.8475 2.21 0.43 0.1944 0.9800 0.8017 80.17
5 0.96 1.70 0.8500 2.18 0.40 0.1835 0.9800 0.8128 81.28
6 1.00 1.66 0.8300 2.17 0.36 0.1663 0.9800 0.8303 83.03
7 0.98 1.70 0.8475 2.20 0.45 0.2045 0.9800 0.7914 79.14
8 0.93 1.68 0.8375 2.05 0.45 0.2195 0.9800 0.7760 77.60
9 0.95 1.67 0.8350 2.08 0.46 0.2210 0.9800 0.7745 77.45
10 0.98 1.67 0.8325 2.12 0.46 0.2166 0.9800 0.7790 77.90
Av. 0.2041 Av. 79.18
133
ตารางท ค-22 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:10 85%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosity
1 0.98 1.72 0.8575 2.26 0.46 0.2031 0.9800 0.7927 79.27
2 0.97 1.70 0.8500 2.20 0.42 0.1907 0.9800 0.8054 80.54
3 0.99 1.69 0.8450 2.22 0.38 0.1710 0.9800 0.8255 82.55
4 0.97 1.66 0.8275 2.09 0.36 0.1725 0.9800 0.8240 82.40
5 1.01 1.66 0.8300 2.19 0.34 0.1555 0.9800 0.8413 84.13
6 0.98 1.69 0.8450 2.20 0.49 0.2228 0.9800 0.7726 77.26
7 0.95 1.70 0.8500 2.16 0.42 0.1947 0.9800 0.8013 80.13
8 0.99 1.69 0.8450 2.22 0.39 0.1755 0.9800 0.8209 82.09
9 0.98 1.67 0.8350 2.14 0.39 0.1825 0.9800 0.8137 81.37
10 1.01 1.65 0.8250 2.16 0.39 0.1805 0.9800 0.8158 81.58
Av. 0.1849 Av. 81.13
134
ตารางท ค-23 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:15 75%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.95 1.70 0.8500 2.15 0.75 0.3495 1.0005 0.6506 65.06
2 0.95 1.72 0.8575 2.20 0.72 0.3280 1.0005 0.6722 67.22
3 0.93 1.70 0.8500 2.11 0.74 0.3504 1.0005 0.6497 64.97
4 0.95 1.70 0.8500 2.15 0.73 0.3402 1.0005 0.6600 66.00
5 0.94 1.72 0.8575 2.16 0.73 0.3378 1.0005 0.6623 66.23
6 0.97 1.71 0.8525 2.20 0.73 0.3312 1.0005 0.6690 66.90
7 0.93 1.69 0.8450 2.09 0.74 0.3546 1.0005 0.6456 64.56
8 0.93 1.70 0.8500 2.10 0.76 0.3618 1.0005 0.6383 63.83
9 0.93 1.71 0.8525 2.11 0.73 0.3455 1.0005 0.6546 65.46
10 0.95 1.70 0.8500 2.15 0.79 0.3682 1.0005 0.6320 63.20
Av. 0.3467 Av. 65.34
135
ตารางท ค-24 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.98 1.69 0.8450 2.20 0.78 0.3547 1.0005 0.6455 64.55
2 0.98 1.70 0.8500 2.23 0.73 0.3280 1.0005 0.6721 67.21
3 0.99 1.69 0.8450 2.21 0.82 0.3710 1.0005 0.6292 62.92
4 0.95 1.69 0.8450 2.13 0.76 0.3565 1.0005 0.6437 64.37
5 0.97 1.69 0.8450 2.18 0.77 0.3537 1.0005 0.6464 64.64
6 0.99 1.69 0.8450 2.21 0.77 0.3484 1.0005 0.6518 65.18
7 0.98 1.69 0.8450 2.20 0.71 0.3228 1.0005 0.6773 67.73
8 0.95 1.69 0.8450 2.13 0.77 0.3612 1.0005 0.6390 63.90
9 1.00 1.69 0.8425 2.23 0.71 0.3183 1.0005 0.6819 68.19
10 0.96 1.69 0.8450 2.15 0.72 0.3342 1.0005 0.6659 66.59
Av. 0.3449 Av. 65.53
136
ตารางท ค-25 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:15 75%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.97 1.70 0.8500 2.20 0.78 0.3541 1.0005 0.6460 64.60
2 0.98 1.69 0.8450 2.19 0.72 0.3291 1.0005 0.6711 67.11
3 0.96 1.70 0.8500 2.18 0.76 0.3486 1.0005 0.6515 65.15
4 1.00 1.70 0.8475 2.26 0.69 0.3057 1.0005 0.6945 69.45
5 0.98 1.70 0.8500 2.21 0.69 0.3117 1.0005 0.6885 68.85
6 0.96 1.69 0.8450 2.14 0.67 0.3126 1.0005 0.6875 68.75
7 1.01 1.70 0.8500 2.29 0.70 0.3052 1.0005 0.6949 69.49
8 0.95 1.70 0.8500 2.16 0.74 0.3430 1.0005 0.6571 65.71
9 0.96 1.70 0.8500 2.18 0.68 0.3119 1.0005 0.6882 68.82
10 0.97 1.70 0.8500 2.19 0.74 0.3377 1.0005 0.6624 66.24
Av. 0.3260 Av. 67.42
137
ตารางท ค-26 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:15 85%NaCl 355-250 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.93 1.68 0.8375 2.04 0.40 0.1962 1.0005 0.8039 80.39
2 0.93 1.69 0.8425 2.06 0.39 0.1890 1.0005 0.8111 81.11
3 0.93 1.70 0.8475 2.10 0.48 0.2286 1.0005 0.7715 77.15
4 0.97 1.67 0.8350 2.13 0.45 0.2117 1.0005 0.7884 78.84
5 0.92 1.70 0.8500 2.09 0.48 0.2298 1.0005 0.7703 77.03
6 0.96 1.69 0.8450 2.15 0.42 0.1950 1.0005 0.8051 80.51
7 0.94 1.69 0.8450 2.10 0.42 0.2002 1.0005 0.7999 79.99
8 0.92 1.68 0.8400 2.04 0.43 0.2108 1.0005 0.7893 78.93
9 0.96 1.68 0.8375 2.12 0.45 0.2126 1.0005 0.7875 78.75
10 0.93 1.70 0.8475 2.10 0.46 0.2191 1.0005 0.7810 78.10
Av. 0.2093 Av. 79.08
138
ตารางท ค-27 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:15 85%NaCl 250-150 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosit
y (Po)
%
Porosit
y
1 0.96 1.69 0.8425 2.13 0.45 0.2112 1.0005 0.7889 78.89
2 0.96 1.68 0.8375 2.12 0.43 0.2032 1.0005 0.7969 79.69
3 0.95 1.70 0.8475 2.14 0.49 0.2285 1.0005 0.7716 77.16
4 0.96 1.70 0.8500 2.17 0.48 0.2213 1.0005 0.7788 77.88
5 0.95 1.68 0.8400 2.11 0.42 0.1994 1.0005 0.8007 80.07
6 0.97 1.69 0.8450 2.17 0.45 0.2078 1.0005 0.7923 79.23
7 0.96 1.69 0.8450 2.15 0.46 0.2135 1.0005 0.7866 78.66
8 0.98 1.69 0.8425 2.18 0.47 0.2161 1.0005 0.7840 78.40
9 0.98 1.66 0.8275 2.11 0.42 0.1991 1.0005 0.8009 80.09
10 0.95 1.68 0.8375 2.09 0.48 0.2292 1.0005 0.7709 77.09
Av. 0.2129 Av. 78.72
139
ตารางท ค-28 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:15 85%NaCl 150-106 μm
ชนท
Anvil height : h
(cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous : dp
(g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosity
1 0.99 1.66 0.8300 2.14 0.39 0.1819 1.0005 0.8181 81.81
2 1.00 1.68 0.8375 2.19 0.38 0.1732 1.0005 0.8268 82.68
3 0.97 1.68 0.8400 2.15 0.39 0.1813 1.0005 0.8188 81.88
4 0.97 1.69 0.8425 2.16 0.37 0.1710 1.0005 0.8291 82.91
5 1.00 1.68 0.8400 2.22 0.40 0.1804 1.0005 0.8197 81.97
6 0.97 1.70 0.8475 2.18 0.38 0.1744 1.0005 0.8256 82.56
7 0.98 1.72 0.8575 2.25 0.46 0.2042 1.0005 0.7959 79.59
8 0.95 1.69 0.8425 2.12 0.42 0.1982 1.0005 0.8019 80.19
9 0.95 1.70 0.8475 2.14 0.41 0.1912 1.0005 0.8089 80.89
10 0.96 1.67 0.8325 2.08 0.37 0.1779 1.0005 0.8222 82.22
Av. 0.1834 Av. 81.67
140
ตารางท ค-29 ความหนาแนนของ PLA 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.85 1.65 0.8250 1.82 0.72 0.3960 1.0721 0.6306 63.06
2 0.83 1.65 0.8250 1.78 0.79 0.4450 1.0721 0.5850 58.50
3 0.87 1.65 0.8250 1.85 0.82 0.4432 1.0721 0.5866 58.66
Av. 0.4280 Av. 60.07
ตารางท ค-30 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.85 1.68 0.8400 1.87 0.70 0.3736 0.9937 0.6241 62.41
2 0.85 1.70 0.8475 1.92 0.80 0.4169 0.9937 0.5804 58.04
3 0.85 1.70 0.8475 1.92 0.70 0.3648 0.9937 0.6329 63.29
Av. 0.3851 Av. 61.25
141
ตารางท ค-31 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:1075%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.89 1.66 0.8300 1.92 0.70 0.3653 0.9800 0.6272 62.72
2 0.89 1.65 0.8225 1.89 0.69 0.3646 0.9800 0.6279 62.79
3 0.91 1.64 0.8200 1.92 0.70 0.3640 0.9800 0.6286 62.86
Av. 0.3647 Av. 62.79
ตารางท ค-32 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:1575%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.85 1.60 0.8000 1.71 0.79 0.4621 1.0005 0.5381 53.81
2 0.83 1.65 0.8250 1.78 0.74 0.4168 1.0005 0.5834 58.34
3 0.90 1.63 0.8125 1.87 0.70 0.3749 1.0005 0.6253 62.53
Av. 0.4179 Av. 58.23
142
ตารางท ค-33 ความหนาแนนของ PLA 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.90 1.62 0.8075 1.84 0.70 0.3795 1.0721 0.6460 64.60
2 0.88 1.63 0.8150 1.84 0.65 0.3538 1.0721 0.6700 67.00
3 0.88 1.64 0.8200 1.86 0.62 0.3334 1.0721 0.6890 68.90
Av. 0.3556 Av. 66.83
ตารางท ค-34 ความหนาแนนของ PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.85 1.60 0.8000 1.70 0.58 0.3412 0.9937 0.6566 65.66
2 0.80 1.56 0.7775 1.52 0.57 0.3750 0.9937 0.6226 62.26
3 0.80 1.60 0.8000 1.61 0.58 0.3604 0.9937 0.6373 63.73
Av. 0.3589 Av. 63.88
143
ตารางท ค-35 ความหนาแนนของ PLA:PCL 90:1075%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.89 1.65 0.8250 1.89 0.57 0.3011 0.9800 0.6928 69.28
2 0.85 1.58 0.7875 1.65 0.59 0.3582 0.9800 0.6345 63.45
3 0.92 1.68 0.8400 2.03 0.60 0.2957 0.9800 0.6983 69.83
Av. 0.3183 Av. 67.52
ตารางท ค-36 ความหนาแนนของ PLA:PCL 85:1575%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.97 1.63 0.8125 2.00 0.39 0.1948 1.0005 0.8053 80.53
2 0.80 1.65 0.8250 1.71 0.42 0.2454 1.0005 0.7547 75.47
3 0.85 1.60 0.7975 1.70 0.74 0.4355 1.0005 0.5647 56.47
Av. 0.2919 Av. 70.82
144
ตารางท ค-37 ความหนาแนนของ neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.80 1.60 0.7975 1.60 0.68 0.4252 1.0721 0.6034 60.34
2 0.78 1.65 0.8250 1.66 0.60 0.3619 1.0721 0.6624 66.24
3 0.83 1.52 0.7575 1.50 0.60 0.4009 1.0721 0.6261 62.61
Av. 0.3960 Av. 63.06
ตารางท ค-38 ความหนาแนนของ neat PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.90 1.58 0.7875 1.75 0.56 0.3192 0.9937 0.6787 67.87
2 0.90 1.57 0.7825 1.73 0.54 0.3118 0.9937 0.6862 68.62
3 0.90 1.57 0.7825 1.73 0.45 0.2598 0.9937 0.7385 73.85
Av. 0.2970 Av. 70.12
145
ตารางท ค-39 ความหนาแนนของ neat PLA:PCL 90:1075%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.70 1.55 0.7750 1.32 0.42 0.3179 0.9800 0.6757 67.57
2 0.85 1.63 0.8150 1.77 0.52 0.2931 0.9800 0.7010 70.10
3 0.80 1.50 0.7500 1.41 0.44 0.3111 0.9800 0.6825 68.25
Av. 0.3073 Av. 68.64
ตารางท ค-40 ความหนาแนนของ neat PLA:PCL 85:1575%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ชนท
Anvil height :
h (cm)
Diameter
(cm)
Radius : r
(cm)
Volume : V
(cm-3)
Mass : m
(g)
Density : d
(g/cm-2)
Dense. Of non-porous :
dp (g/cm-2)
Porosity
(Po)
%
Porosit
y
1 0.75 1.43 0.7150 1.21 0.49 0.4066 1.0005 0.5936 59.36
2 0.85 1.56 0.7800 1.62 0.50 0.3095 1.0005 0.6907 69.07
3 0.83 1.62 0.8100 1.71 0.58 0.3389 1.0005 0.6613 66.13
Av. 0.3517 Av. 64.85
146
3. สมบตเชงกล
ตารางท ค-41 คา compressive modulus ของ neat PLA
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 596.41
2 427.54
3 316.91
4 356.76
5 493.07
6 600.08
7 463.76
8 585.87
9 537.85
Average 486.4722222
SD 104.3561371
ตารางท ค-42 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 95:5
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 583.43
2 1258.20
3 483.98
4 912.98
5 830.99
6 709.63
11 363.30
12 657.00
Average 724.93875
SD 278.9501755
147
ตารางท ค-43 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 90:10
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 476.58
2 544.58
3 399.57
4 336.23
5 444.73
6 589.27
7 626.58
8 413.21
9 521.76
10 603.81
Average 527.565
SD 77.72309732
.
ตารางท ค-44 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 971.29
2 912.52
3 1216.60
4 877.30
5 1190.30
6 1248.30
7 1404.60
8 1176.30
9 1224.20
10 1155.50
Average 1137.69
SD 165.9837575
148
ตารางท ค-44 คา compressive modulus ของ neat PLA 75%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 97.33
2 52.58
3 81.54
4 67.72
5 118.12
6 77.08
7 87.68
8 124.86
9 78.79
10 112.93
Average 89.863
SD 23.21752071
ตารางท ค-45 คา compressive modulus ของneat PLA 75%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa) 1 63.72 2 53.49 3 31.24 4 41.96 5 56.7 6 70.99 7 58.51 8 59.54 9 58.34 10 61.96
Average 55.645 SD 11.35212388
149
ตารางท ค-46 คา compressive modulus ของ neat PLA 75%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa) 1 76.63
2 85.25
3 81.82
4 94.6
5 102.8
6 75.97
7 80.91
8 79.39
9 82.71
10 77.51
Average 83.759
SD 8.595323599
ตารางท ค-47 คา compressive modulus ของ neat PLA 85%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 11.45
2 5.15
3 11.93
4 16.75
5 11.56
6 5.29
7 20.05
8 19.07
9 20.04
10 11.1
Average 13.239
SD 5.576716378
150
ตารางท ค-48 คา compressive modulus ของ neat PLA 85%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 21.81
2 29.52
3 22.56
4 45.17
5 30.12
6 30.15
7 21.81
8 26.86
9 12.42
10 -
Average 26.71333333
SD 8.955434104
ตารางท ค-49 คา compressive modulus ของ neat PLA 85%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 13.51
2 26.76
3 24.83
4 26.53
5 32.6
6 16.57
7 19.7
8 29.06
9 30.38
10 40.07
Average 26.001
SD 7.866351
151
ตารางท ค-50 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 124.87
2 74.94
3 80.83
4 62.88
5 74.21
6 77.1
7 79.84
8 49.44
9 82.77
10 74.89
Average 78.177
SD 19.17501
ตารางท ค-51 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 81.2
2 72.5
3 94.79
4 69.75
5 51.8
6 69.49
7 71.9
8 56.63
9 33.76
10 77.38
Average 67.92
SD 16.94665
152
ตารางท ค-52 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 85.02
2 38.29
3 55.89
4 74.65
5 75.32
6 54.2
7 44.65
8 39.35
9 87.38
10 88.84
Average 64.359
SD 20.14014
ตารางท ค-53 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 95:5 85%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 20.67
2 13.17
3 7.63
4 3.77
5 6.8
6 27.6
7 19.05
8 8.09
9 11
10 11
Average 17.08167
SD 6.582709
153
ตารางท ค-54 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 95:5 85%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 23
2 17.69
3 15.16
4 6.94
5 18.29
6 22.61
7 23.18
8 15.77
9 13.15
10 18.66
Average 18.61222
SD 3.655269
ตารางท ค-55 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 95:5 85%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 12.89
2 12.13
3 6.96
4 -
5 17.12
6 15.46
7 7.34
8 23
9 11.14
10 13.4
Average 12.055
SD 3.561452
154
ตารางท ค-56 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 90:10 75%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 63.62
2 76.11
3 42.98
4 96.71
5 71.55
6 70.04
7 69.56
8 46.02
9 72.48
10 70.16
Average 67.923
SD 15.13721
ตารางท ค-57 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 53.56
2 52.46
3 50.63
4 59.13
5 66.74
6 65.38
7 69.22
8 53.17
9 68.57
10 52.13
Average 59.099
SD 7.602427
155
ตารางท ค-58 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 90:10 75%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 73.04
2 63.14
3 53.25
4 58.21
5 48.26
6 53.66
7 66.43
8 68.06
9 78.93
10 81.21
Average 64.419
SD 11.18497
ตารางท ค-59 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 90:10 85%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 19.07
2 24.64
3 33.75
4 29.23
5 11.38
6 29.93
7 15.4
8 24.8
9 28.36
10 8.15
Average 24.06222
SD 7.375076
156
ตารางท ค-60 คา compressive modulus ของPLA:PCL 90:10 85%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 4.24
2 17.45
3 18.72
4 -
5 14.46
6 3.49
7 9.4
8 29.92
9 15.02
10 9.92
Average 14.16167
SD 3.823153
ตารางท ค-61 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 90:10 85%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 25.73
2 13.06
3 5.29
4 6.63
5 5.86
6 9.74
7 9.02
8 7.02
9 3.4
10 4.81
Average 7.203333
SD 2.959236
157
ตารางท ค-62 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15 75%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 80.87
2 27.25
3 84.67
4 51.24
5 84.41
6 63.71
7 86.89
8 83.96
9 73.66
10 73.23
Average 70.989
SD 19.01543
ตารางท ค-63 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 53.43
2 50.18
3 51.33
4 66.29
5 50.48
6 51.84
7 51.53
8 74.42
9 48.3
10 70.9
Average 56.87
SD 9.712275
158
ตารางท ค-64 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15 75%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 83.1
2 46.2
3 59.44
4 -
5 48.05
6 46.68
7 47.44
8 72.26
9 45.83
10 56.79
Average 56.19889
SD 13.38706
ตารางท ค-65 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15 85%NaCl 355-250 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 8.62
2 4.98
3 20.64
4 13.7
5 18.19
6 3.23
7 5.75
8 13.17
9 18.12
10 20.92
Average 12.732
SD 6.712901
159
ตารางท ค-66 คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15 85%NaCl 250-150 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 7.94
2 6.63
3 20.28
4 13.06
5 5.45
6 10.38
7 13.97
8 8.99
9 2.68
10 23.37
Average 11.275
SD 6.534978
ตารางท ค-67คา compressive modulus ของ PLA:PCL 85:15 85%NaCl 150-106 μm
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 2.98
2 3.73
3 5.71
4 4.07
5 13.41
6 6.83
7 9.78
8 9.44
9 4.77
10 6.38
Average 6.71
SD 3.273082
160
ตารางท ค-68 คา compressive modulus ของ neat PLA 75%NaCl 250-150 μm
5%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 28.53
2 13.56
3 21.53
4 23.38
5 26.77
Average 22.75
SD 3.175325443
ตารางท ค-69 คา compressive modulus ของ neat PLA 75%NaCl 250-150 μm
10%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 40.10
2 8.68
3 31.03
4 4.33
5 21.77
Average 30.97
SD 9.17
161
ตารางท ค-70 คา compressive modulus ของ neat PLA 75%NaCl 250-150 μm
15%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 2.02
2 4.05
3 3.80
4 3.53
5 0.47
Average 3.35
SD 0.91173827
ตารางท ค-71 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
5%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 46.94
2 36.34
3 51.14
4 42.75
5 28.02
Average 41.04
SD 9.101572392
162
ตารางท ค-72 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
10%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 20.61
2 18.60
3 22.46
4 18.01
5 14.08
Average 18.75
SD 3.146533013
ตารางท ค-73 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
15%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 1.75
2 1.86
3 1.72
4 2.96
5 1.83
Average 1.79
SD 0.065828059
163
ตารางท ค-74 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
5%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 17.25
2 38.24
3 30.55
4 8.87
5 10.88
Average 28.68
SD 10.6192137
ตารางท ค-75 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
10%Bioglass®
Sample no. compressive modulus (MPa)
1 12.88
2 9.74
3 13.66
4 14.53
5 9.45
Average 12.05
SD 2.31988577
164
ตารางท ค-76 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
15%Bioglass®
Sample no. Young's Modulus (MPa)
1 1.88
2 2.12
3 0.52
4 0.60
5 2.88
Average 2.29
SD 0.52204725
.
ตารางท ค-77คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
5%Bioglass®
Sample no. Young's Modulus (MPa)
1 19.46
2 11.09
3 6.48
4 11.61
5 22.61
Average 16.19
SD 5.74153507
165
ตารางท ค-78 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
10%Bioglass®
Sample no. Young's Modulus (MPa)
1 4.57
2 2.87
3 1.39
4 1.36
5 3.05
Average 3.50
SD 0.933880792
ตารางท ค-79 คา compressive modulus ของ
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
10%Bioglass®
Sample no. Young's Modulus (MPa)
1 1.02
2 -
3 2.54
4 2.12
5 0.54
Average 1.89
SD 0.78494161
166
.Thermogravimatric analysis
ภาพท ค-13 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL อตราสวน 95:5
ภาพท ค-14ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL อตราสวน 90:10
167
ภาพท ค-15 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL อตราสวน 85:15
ภาพท ค-16 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง neat PLA 75%NaCl 355-250 μm
168
ภาพท ค-17 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง neat PLA 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-18 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง neat PLA 75%NaCl 150-106 μm
169
ภาพท ค-19 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง neat PLA 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-20 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง neat PLA 85%NaCl 250-150 μm
170
ภาพท ค-21 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง neat PLA 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-22 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 75%NaCl 355-250 μm
171
ภาพท ค-23 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-24 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 75%NaCl 150-106 μm
172
ภาพท ค-25 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 85%NaCl 355-250μm
ภาพท ค-26 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 85%NaCl 250-150 μm
173
ภาพท ค-27 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-28 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 75%NaCl 355-250 μm
174
ภาพท ค-29 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-30 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 75%NaCl 150-106 μm
175
ภาพท ค-31 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-32 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 85%NaCl 250-150 μm
176
ภาพท ค-33 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-34 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 75%NaCl 355-250 μm
177
ภาพท ค-35 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-36 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 75%NaCl 150-106 μm
178
ภาพท ค-37 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-38 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 85%NaCl 250-150 μm
179
ภาพท ค-39 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 85%NaCl 150-106 μm
180
ภาพท ค-40 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง Neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ภาพท ค-41 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
Neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
181
ภาพท ค-42 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
Neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ภาพท ค-43 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
182
ภาพท ค-44 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ภาพท ค-45 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
183
ภาพท ค-46 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ภาพท ค-47 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
184
ภาพท ค-48 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ภาพท ค-49 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
185
ภาพท ค-50 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ภาพท ค-51 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค TGA ของตวอยาง
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
5. Differential scanning calolimetry (DSC)
186
ภาพท ค-51 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA
ภาพท ค-52 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PCL
187
ภาพท ค-53 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL อตราสวน 95:5
ภาพท ค-54 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL อตราสวน 90:10
188
ภาพท ค-55 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL อตราสวน 85:15
ภาพท ค-56 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA 75%NaCl 355-250 μm
189
ภาพท ค-57 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-58 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA 75%NaCl 150-106 μm
190
ภาพท ค-59 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-60 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA 85%NaCl 250-150 μm
191
ภาพท ค-61 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง neat PLA 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-62 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 75%NaCl 355-250 μm
192
ภาพท ค-63 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-64 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 75%NaCl 150-106 μm
193
ภาพท ค-65 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-66 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 85%NaCl 250-150 μm
194
ภาพท ค-67 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 95:5 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-68 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 75%NaCl 355-250 μm
195
ภาพท ค-69 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-70 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 75%NaCl 150-106 μm
196
ภาพท ค-71 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-72 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 85%NaCl 250-150 μm
197
ภาพท ค-73 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 90:10 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-74 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 75%NaCl 355-250 μm
198
ภาพท ค-75 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm
ภาพท ค-76 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 75%NaCl 150-106 μm
199
ภาพท ค-77 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 85%NaCl 355-250 μm
ภาพท ค-78 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 85%NaCl 250-150 μm
200
ภาพท ค-79 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง PLA:PCL 85:15 85%NaCl 150-106 μm
ภาพท ค-80 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
201
ภาพท ค-81 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ภาพท ค-82 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
neat PLA 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
202
ภาพท ค-83 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ภาพท ค-84 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
203
ภาพท ค-85 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
ภาพท ค-86 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
204
ภาพท ค-87 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
ภาพท ค-88 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
205
ภาพท ค-89 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 85:15 75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass®
ภาพท ค-90 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass®
206
ภาพท ค-91 ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ของตวอยาง
PLA:PCL 90:10 75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass®
207
6.ปรมาณรพรน
ตารางท ค-80 ปรมาณรพรนโดยเฉลยของตวอยางทอตราสวน PCL NaClBioglassและขนาดอนภาค NaClแตกตางกน
Sample %Porosity (Av.)
PLA PURE
75%NaCl 355-250 μm 60.39
75%NaCl 250-150 μm 63.69
75%NaCl 150-106 μm 60.32
85%NaCl 355-250 μm 77.97
85%NaCl 250-150 μm 75.85
85%NaCl 150-106 μm 75.70
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 60.07
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 66.83
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 63.06
PLA:PCL 95:5
75%NaCl 355-250 μm 59.09
75%NaCl 250-150 μm 59.13
75%NaCl 150-106 μm 60.96
85%NaCl 355-250 μm 76.07
85%NaCl 250-150 μm 76.89
85%NaCl 150-106 μm 77.27
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 61.25
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 63.88
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 70.72
208
ตารางท ค-80 ปรมาณรพรนโดยเฉลยของตวอยางทอตราสวน PCL NaClBioglassและขนาดอนภาค NaClแตกตางกน (ตอ)
Sample %Porosity (Av.)
PLA:PCL 90:10
75%NaCl 355-250 μm 63.11
75%NaCl 250-150 μm 64.57
75%NaCl 150-106 μm 63.11
85%NaCl 355-250 μm 77.48
85%NaCl 250-150 μm 79.18
85%NaCl 150-106 μm 81.13
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 62.75
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 67.52
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 68.64
PLA:PCL 85:15
75%NaCl 355-250 μm 65.34
75%NaCl 250-150 μm 65.53
75%NaCl 150-106 μm 67.42
85%NaCl 355-250 μm 79.08
85%NaCl 250-150 μm 78.72
85%NaCl 150-106 μm 81.67
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 58.23
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 70.82
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 64.88
209
7. ขนาดของรพรน
ตารางท ค-81 ขนาดของรพรนโดยเฉลยของตวอยางทอตราสวน PCL NaClBioglassและขนาดอนภาค NaClแตกตางกน
Sample Average pore size (microns) SD
PLA PURE 75%NaCl 355-250 μm 458.19 87.20
75%NaCl 250-150 μm 254.91 53.66
75%NaCl 150-106 μm 194.44 36.93
85%NaCl 355-250 μm 476.51 139.49
85%NaCl 250-150 μm 307.35 69.92
85%NaCl 150-106 μm 181.95 46.26
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 289.45 45.14
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 278.85 78.22
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 248.45 63.94
PLA:PCL 95:5 75%NaCl 355-250 μm 431.03 142.82
75%NaCl 250-150 μm 286.05 32.93
75%NaCl 150-106 μm 189.18 40.33
85%NaCl 355-250 μm 560.71 130.92
85%NaCl 250-150 μm 298.82 56.28
85%NaCl 150-106 μm 225.46 51.33
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 297.85 84.99
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 241.99 73.24
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 262.64 85.75
210
ตารางท ค-81 ขนาดของรพรนโดยเฉลยของตวอยางทอตราสวน PCL NaClBioglassและขนาดอนภาค NaClแตกตางกน (ตอ)
Sample Average pore size (microns) SD
PLA:PCL 90:10
75%NaCl 355-250 μm 488.28 142.54
75%NaCl 250-150 μm 323.70 77.31
75%NaCl 150-106 μm 190.92 40.08
85%NaCl 355-250 μm 454.20 101.58
85%NaCl 250-150 μm 352.51 95.94
85%NaCl 150-106 μm 252.58 40.03
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 342.17 74.72
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 267.60 61.96
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 260.09 80.86
PLA:PCL 85:15
75%NaCl 355-250 μm 521.82 74.32
75%NaCl 250-150 μm 285.69 57.48
75%NaCl 150-106 μm 199.66 47.10
85%NaCl 355-250 μm 415.15 110.27
85%NaCl 250-150 μm 285.02 64.76
85%NaCl 150-106 μm 202.14 43.00
75%NaCl 250-150 μm 5%Bioglass 246.66 33.04
75%NaCl 250-150 μm 10%Bioglass 250.20 92.71
75%NaCl 250-150 μm 15%Bioglass 251.93 64.25
211
ประวตผทาวจย
ชอ-สกล นางสาวไผ ทมาศาสตร ทอย 171/102 ถนนพหลโยธน แขวงคลองถนน เขตสายไหม กรงเทพฯ 10220 โทรศพท ( 87) 517-5118 E-mail address [email protected] ประวตการศกษา พ.ศ. 8 สาเรจการศกษาระดบมธยมศกษาตอนตน-ตอนปลาย โรงเรยนนวมนทราชนทศ หอวง นนทบร พ.ศ. 2 สาเรจการศกษาปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวชาปโตรเคมและ วสดพอลเมอร ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตร และเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลย ศลปากร พ.ศ. 2 ศกษาตอในระดบปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชา วทยาการและวศวกรรมพอลเมอร บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร ประวตการทางาน
พ.ศ. 2- 4 ตาแหนงผชวยอาจารย ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากร วทยาเขตพระราชวงสนามจนทร นครปฐม ผลงานทางวชาการ 1. Pai Timasart, Nattawut Chaiyut, “Preparation of PLA/PCL composite for bone tissue engineering application”.