Influence of Starch on the Structure–Properties Relationship in Polyethylene Glycol/Polycaprolactone Diol Polyurethanes

Abstract

Improvements in the antithrombogenicity activity of biomaterials for cardiovascular applications are necessary to meet the demand for vascular grafts in the world. Zwitterionic compounds tend to be used due to their anti-fouling properties, which reduce platelet adhesions and protein absorptions. Therefore, in this research, potato starch (AL-N) and zwitterionic starch (AL-Z) (obtained by Williamson etherification) were included as fillers in polyurethane (PU) matrices from polycaprolactone diol (PCL), polyethylene glycol (PEG), pentaerythritol (PE) and isophorone diisocyanate (IPDI) in order to study their effect in terms of their physicochemical, mechanical and thermal properties. We conducted our evaluation using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), contact angle analysis, swelling behavior, thermogravimetric analysis (TGA), tensile/strain analysis, scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), dynamic mechanic analysis (DMA), differential scanning calorimetry (DSC), and X-ray diffraction (XRD). The results showed that AL-N and AL-Z modified these properties, where AL-N improved tensile strength, and AL-Z increased the hydrophilicity of polyurethanes matrices; additionally, AL-N had interactions with the soft segments, and AL-Z had interactions with the hard segments. Finally, both fillers reduced the degree of crystallinity and did not affect the thermal stability of polyurethanes

Es necesario mejorar la actividad antitrombogenicidad de los biomateriales para aplicaciones cardiovasculares para satisfacer la demanda de injertos vasculares en el mundo. Se tienden a utilizar compuestos zwitteriónicos debido a sus propiedades antiincrustantes, que reducen la adhesión de plaquetas y la absorción de proteínas. Por lo tanto, en esta investigación, se incluyeron almidón de papa (AL-N) y almidón zwitteriónico (AL-Z) (obtenidos por eterificación de Williamson) como cargas en matrices de poliuretano (PU) a partir de policaprolactona diol (PCL), polietilenglicol (PEG), pentaeritritol (PE) y diisocianato de isoforona (IPDI) con el fin de estudiar su efecto en términos de sus propiedades fisicoquímicas, mecánicas y térmicas. Llevamos a cabo nuestra evaluación utilizando espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier de reflectancia total atenuada (ATR-FTIR), análisis de ángulo de contacto, comportamiento de hinchamiento, análisis termogravimétrico (TGA), análisis de tracción/deformación, microscopía electrónica de barrido equipada con espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (SEM- EDS), análisis mecánico dinámico (DMA), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y difracción de rayos X (XRD). Los resultados mostraron que AL-N y AL-Z modificaron estas propiedades, donde AL-N mejoró la resistencia a la tracción y AL-Z aumentó la hidrofilicidad de las matrices de poliuretano; Además, AL-N tuvo interacciones con los segmentos blandos y AL-Z tuvo interacciones con los segmentos duros. Finalmente, ambas cargas redujeron el grado de cristalinidad y no afectaron la estabilidad térmica de los poliuretanos.