СИНТЕЗ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГЛИКОЛЯТА ХИТОЗАНА
, ,
ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени »
E-mail: *****@***ru
Органо-неорганические гибридные гидрогели являются перспективными материалами для регенеративной медицины, фармакологии, косметологии [1, 2]. Такие гели получают введением предшественника неорганической фазы (прекурсора) в раствор полимера с образованием в результате золь-гель синтеза неорганической сетки на матрице органического темплата [3, 4]. Одним из многообещающих полимеров для применения в медико-биологических приложениях рассматривается хитозан [5]. Этим обусловлен выбор в данной работе хитозана как темплата в золь-гель процессе. Традиционно в качестве растворителя хитозана используют органические уксусную и муравьиную кислоты, либо неорганическую соляную кислоту. Однако для получения биосовместимых материалов представляет интерес применение органических кислот фармакопейного назначения, например, гликолевой. Данная кислота стимулирует синтез коллагена и способствует регенерации клеток, благодаря чему широко применяется в производстве дерматологических и косметических препаратов [6].
Цель работы – синтез кремнийхитозансодержащих гидрогелей с использованием водных растворов хитозана в гликолевой кислоте (темплат) и глицериновых растворов тетраглицеролата кремния (прекурсор).
Тетраглицеролат кремния (Si(OGly)4) получали по методике [3] реакцией переэтерефикации тетраэтоксисилана в избытке полиола (GlyOH) без катализатора при 80єС:
4 Si(OEt)4 + 6 GlyOH ↔ Si(OGly)4·2 GlyOH + 4 EtOH↑
Гидрогели синтезировали по золь-гель технологии введением Si(OR)4·2 GlyOH в раствор хитозана в гликолевой кислоте, в результате которой формировалась сетка ≡Si-O-Si≡ связей на матрице темплата. Растворы хитозана и тетраглицеролата кремния смешивали в массовых соотношениях 1:1 ̶ 13:1 без/с добавлением кристаллического NaCl, гомогенизировали и выдерживали при 4, 20, 37єС для протекания золь-гель процесса. При этом варьировали как концентрацию полимера (СХТЗ), так и концентрацию кремния (СSi). Время гелеобразования фиксировали по потери текучести системы методом “переворачивания колбы”.
Исследовано влияние температуры, концентрации гелеобразующей добавки, концентрации и молекулярной массы хитозана, введение NaCl, рН среды на время гелеобразования, а также кинетика показателя преломления и оптической плотности (мутности) в золь-гель процессе.
Установлено, что оптимальной температурой для получения гибридных кремнийсодержащих гидрогелей на основе гликолята хитозана является 37°С. При низкой температуре скорость гелеобразования понижается. Однако введение NaCl способствует ускорению золь-гель процесса. Водородный показатель реакционной среды изменяли в диапазоне 3.8–6.0 введением 5%-ного водного раствора NaOH. Зависимость времени достижения золь-гель точки от рН среды показала сложный характер. В области рН=3.8 время гелеобразования максимальное, при увеличении рН до 6.0 – резко сокращается. Замедление гелеобразования в области более низких значений рН можно объяснить образованием устойчивого катионного комплекса глицеролата Si с кислотой, в котором атом кремния находится в координационно-насыщенном состоянии. Влияние концентрации гликолята хитозана на время гелеобразования оценивали при 37°С и условии СSi=const. Показано, что увеличение СХТЗ в системе ускоряет золь-гель синтез. При сравнении времени гелеобразования для систем на основе хитозана разной молекулярной массы выявлено, что при одинаковом значении СХТЗ время гелеобразования тем больше, чем меньше молекулярная масса полимера. Методами спектрофотометрии и рефрактометрии изучено изменение оптической плотности (л=400–589 нм) и показателя преломления в процессе гелеобразования. Кинетические зависимости показали, что мутность системы изменяется нелинейно и имеются области с выраженными локальными пиками. Показатель преломления при этом уменьшается, но не очень существенно.
В работе золь-гель синтезом получены органо-неорганические гидрогели на основе гликолята хитозана. Проведены оценки влияния условий проведения реакции на время достижения золь-гель точки и изменения физико-химических параметров системы в процессе гелеобразования. Полученные гибридные гидрогели рассматриваются в качестве перспективных материалов для нового типа пластырей и раневых повязок.
Библиографический список
Kaderli S., Boulocher C., Pillet E., Jordan O. A novel biocompatible hyaluronic acid–chitosan hybrid hydrogel for osteoarthrosis therapy // Int. J. Pharmac. 2015. Vol.483(1). P.158–168. , Композиционные полимерные гидрогели // Высокомолек. соед. 2009. Т.51(7). С.1075–1095. , , и др. Исследование процесса образования и фармакологической активности кремнийхитозансодержащих глицерогидрогелей, полученных методом биомиметической минерализации // Изв. Академии наук. Сер. химич. 2015. №7. С.1633–1639. Shchipunov Y. A., Karpenko T. Y.Y., Krekoten A. V. Hybrid organic–inorganic nanocomposites fabricated with a novel biocompatible precursor using sol-gel processing // Composite Interfaces. 2005. Vol.11(8–9). P.587–607. Rinaudo M. Chitin and chitosan: properties and applications // Prog. Polym. Sci. 2006. Vol.31(7). P.603–632. , Современные подходы к лечению акне и постакне // Медицинские новости. 2014. №12. С.44–48.Сведения об авторах
– студентка 1 курса магистратуры, кафедра полимеров на базе , г.
– ассистент, кафедра полимеров на базе , г.
– д. х.н., доцент, кафедра полимеров на базе , г.
Вид доклада: устный
