Изучение и визуализация процессов трансформации микроструктуры в объеме нетканых матриксов при механических нагрузках в водной среде

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-72-00043

НазваниеИзучение и визуализация процессов трансформации микроструктуры в объеме нетканых матриксов при механических нагрузках в водной среде

Руководитель Мороков Егор Степанович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук , г Москва

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-404 - Физическая акустика

Ключевые слова акустическая микроскопия, объемная визуализация, нетканные материалы, механическое поведение

Код ГРНТИ29.37.00; 31.27.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на получение фундаментальных данных о перестройке и трансформации внутренней микроструктуры нетканых матриксов в процессе их механического нагружения. Механическое поведение нетканых матриксов под нагрузкой, имитирующих естественные процессы в живом организме, является одним из важных параметров при формировании и подборе искусственных имплантатов. Идея проекта заключается в визуализации процессов деформации микроструктуры нетканых материалов, расплетения, удлинения и разрыва волокон диаметром в несколько микрон в объеме нетканого матрикса в реальном масштабе времени в водной среде имитирующей условия пребывания в живом организме. Механическое поведение нетканых материалов существенно зависит от условий окружающей среды, свойства нетканого материала на воздухе и в жидкости могут существенно различаться. Кроме того, изменение одного из физических параметров нетканого матрикса (диаметр волокон, расстояние между волокнами, ориентация волокон и угол между ними) под действием растягивающих нагрузок даже в пределах упругой деформации может повлиять на биомеханику клеточных культур, их приживаемость, адгезию и миграцию по объему, как в положительном так негативном ключе. Выявление возможных механизмов перестройки микроструктуры в объеме не возможно без анализа механического поведения внутренней микроструктуры в динамике. В отличие от классических методов мониторинга за динамикой разрушения нетканых материалов с поверхности (оптической и электронной микроскопии) в проекте будут применяться методы, основанные на применении фокусированных пучков ультразвука на высоких частотах, такие пучки позволяют визуализировать микроструктуру в объеме волоконных материалов, погруженных в жидкость (вода или буферный раствор). Совмещение двух систем – системы ультразвукового видения и систему механического нагружения, впервые позволит наблюдать и исследовать трансформацию микроструктуры при растяжении матриксов in situ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Е. Храмцова, Е. Мороков, К. Антипова, С. Крашенинников, К. Луканина, Т. Григорьев How the Nonwoven Polymer Volume Microstructure Is Transformed under Tension in an Aqueous Environment Polymers, Polymers 2022, 14, 3526 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14173526

2. Мороков Е.С., Храмцова Е.А., Антипова К.Г., Крашенинников С.В., Луканина К.И., Григорьев Т.Е ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ В ОБЪЕМЕ НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ В ВОДНОЙ СРЕДЕ Физическая мезомеханика материалов. Физические принципы формирования многоуровневой структуры и механизмы нелинейного поведения : Тез. докл. Междунар. конф., стр. 168 (год публикации - 2022)
10.25205/978-5-4437-1353-3-102

3. Мороков Е.С. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ В ОБЪЕМЕ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии : Тез. докл. XVII Всерос. конф. молодых ученых 26 февраля — 6 марта 2023 г., Новосибирск — Шерегеш / под ред. Е.И. Крауса; Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023. — 240 с., Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: тезисы докладов XVII Всероссийской школы-конференции молодых ученых (26 февраля – 6 марта 2023 г., Новосибирск – Шерегеш). Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023. с 141-142 (год публикации - 2023)

4. Мороков Е.С. Ultrasonic visualization of destruction processes in nonwoven polymeric matrix for regenerative medicine Abstract book of 2023 International Congress on Ultrasonics, Abstract book of 2023 International Congress on Ultrasonics, P. 243 (год публикации - 2023)

5. Мороков Е., Тюбаева П., Зыкова А. Ultrasonic visualization of destruction processes in nonwoven polymeric matrix for regenerative medicine Journal of Physics Conference Series (год публикации - 2024)

6. Тертышная Ю.В., Мороков Е.С., Жданова К.А., Захаров М.С. Физико-механические и упругие характеристики композиционных материалов полилактид—5,10,15,20-тетракис(4-н-гексилоксифенил)порфирин ВСЕ МАТЕРИАЛЫ. ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК, Т. 3, стр 17-23 (год публикации - 2024)
10.31044/1994-6260-2024-0-3-17-23

7. Захаров М.С., Мороков Е.С., Тертышная Ю.В. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ПОЛИЛАКТИД-ПОРФИРИН АКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Программа и тезисы докладов Всероссийской конференции с международным участием. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ О ПОЛИМЕРАХ. Санкт-Петербург., стр 222 (год публикации - 2023)

8. Ю. В. Тертышная, Е. С. Мороков, К. А. Жданова, М. С. Захаров Physico-mechanical and elastic characteristics of composite materials polylactide - 5,10,15,20-tetrakis(4-n-hexyloxyphenyl)porphyrin Polymer Science, Series D, Vol 3. (год публикации - 2024)

9. Е. Мороков, Ю. Тертышная 3d Ultrasonic Visualization of Microstructure Transformation Processes During Tension of Electrospun Pla Fibers at Various Stages of Hydrolytic Degradation SSRN, 4791843 (год публикации - 2024)
10.2139/ssrn.4791843

Публикации