Гидрогели на основе модифицированного поливинилового спирта и модифицированного 2- гидроксиэтилкрахмала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат наук Моргачёва Анастасия Александровна

• Моргачёва Анастасия Александровна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Моргачёва Анастасия Александровна

1 Введение

2 Литературный обзор 6 2.1. Гидрогели - основные понятия

2.1.1 Физические гидрогели

2.1.2 Химические гидрогели

2.2 Вода в гидрогелях

2.3 Структура пористых полимерных материалов

2.4 Принципы криотропного гелеобразования

2.5 Полимерные гидрогели на основе поливинилового спирта 20 2.5.1. Физическая сшивка в растворах поливинилового спирта

2.5.3 Радиационная сшивка в растворах поливинилового спирта

2.5.4 Применение полимерных гидрогелей на основе поливинилового спирта.

24

2.6 Полимерные гидрогели на основе крахмала и его производных

3 Обсуждение результатов

3.1 Исследование процесса получения модифицированного поливинилового спирта (м-ПВС)

3.1.1 Изучение закономерностей протекания процесса модификации ПВС

3.1.2 Математическая модель процесса модификации ПВС

3.1.2.1 Дисперсионный анализ

3.1.2.2 Регрессионный анализ

3.1.3 Физико-механическая характеристика образцов модифицированного ПВС

3.2 Исследование процесса получения модифицированного гидроксиэтилированного крахмала (м-ГЭК)

3.2.1 Изучение закономерностей протекания процесса модификации ГЭК

3.2.2 Математическая модель процесса модификации ПВС

3.2.2.1 Дисперсионный анализ

3.2.2.2 Регрессионный анализ

3.2.3 Физико-механическая характеристика образцов модифицированного ГЭК 72 3.3.2 Изучение процессов гелеобразования, протекающих в криоусловиях

3.3.2.1 Изучение закономерностей процессов гелеобразования, протекающих в криоусловиях

3.3.2.2 Изучение пористости полимерных гидрогелей, полученных в криоусловиях

3.3.2.3 Изучение равновесной набухаемости гидрогелей, полученных в криоусловиях

3.3.2.4 Ферментативный гидролиз полимерных гидрогелей, полученных в криоусловиях

3.4 Изучение биосовместимости полимерных гидрогелей на основе м-ПВС и м-ГЭК

3.4.1 Изучение токсичности полимерных гидрогелей

3.4.2 Изучение влияния состава образцов макропористых гидрогелей

на скорость их биодеструкции

4 Экспериментальная часть

4.1 Характеристика исходных веществ

4.2 Исследование процесса гелеобразования в растворах м-ПВС и м-ГЭК

4.2.1 Модификация исходных полимеров

4.2.2 Анализ строения модифицированных полимеров

4.2.3 Синтез полимерных гидрогелей на основе м- ПВС и м-ГЭК

4.2.3.1 Синтез полимерных гидрогелей при положительных температурах.

121

4.2.3.2 Синтез полимерных гидрогелей в воднозамороженных системах

4.2.4 Исследование морфологии поверхности полимерных гидрогелей

4.3 Изучение биосовместимости полимерных гидрогелей

4.3.1 Изучение цитотоксичности экспериментальных образцов гидрогелевых материалов

4.3.2 Определение гемотоксического действия экспериментальных образцов гидрогелевых материалов

4.3.3 Определение раздражающего действия образцов гидрогелевых материалов

4.3.4 Исследование сенсибилизирующего действия

4.3.5 Исследование острого общетоксического действия

4.3.6 Исследование подострого и хронического общетоксического действия

130

5 Выводы

6 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидрогели на основе модифицированного поливинилового спирта и модифицированного 2- гидроксиэтилкрахмала»

1 Введение

Актуальность работы. Развитие новых технологий в медицине предполагает разработку полимерных материалов, отличающихся высокой биосовместимостью и биодеградируемостью. Перспективным типом таких материалов являются полимерные гидрогели на основе широкого спектра как природных, так и синтетических полимеров. Уникальные физико -химические характеристикам гидрогелей и их высокая биосовместимость делают такие полимерные системы незаменимыми в ряде отраслей, связанных с медициной.

Хорошо зарекомендовали себя гидрогелевые материалы на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта, разработанные ранее в Учебно-научном центре «Биоматериалы» Российского химико-технологического университета. Однако достаточно низкая скорость биодеградации данных материалов ограничивает область их применения.

В силу этого в данной работе были получены полимерные гидрогели на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта и 2 - гидроксиэтил крахмала, характеризующиеся, в том числе контролируемой скоростью биодеградации.

Цель и задачи исследования. Целью исследования являлось получение анизотропных гидрогелевых материалов, сформированныхна базе системы -модифицированного поливинилового спирта и модифицированного 2-гидроксиэтилированного крахмала, обладающих регулируемой скоростью биодеградации. Задачами исследования являлись:

• разработка метода синтеза гидрогелевых материалов на основе модифицированного поливинилового спирта и модифицированного 2-гидроксиэтилированного крахмала;

• изучение влияния технологических факторов на процесс модификации полимеров и определение оптимальных параметров синтеза;

• изучение процесса гелеобразования модифицированных полимеров и композиций на их основе. Определение доминирующих технологических факторов, обеспечивающих получение систем с требуемыми свойствами;

• исследование пористости, набухаемости и морфологии получаемых гидрогелей;

• санитарно-химические и токсикологические исследования экспериментальных образцов разрабатываемых гидрогелевых материалов.

Научная новизна. В работе впервые были синтезированы образцы гидрогелей, сфомированных на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта и 2-гидроксиэтилкрахмала.

Выявлено влияние технологических факторов на процесс модификации полимеров глицидилметакрилатом, формирование гидрогелей и их физико-химические свойства.

Определена взаимосвязь между составом полученных полимерных гидрогелей, их структурой, скоростью биодеградации, характером взаимодействия с клеточными культурами и внутренними средами организма.

Практическая значимость работы. Были синтезированы новые гидрогелевые системы, сформированные на основе модифицированного поливинилового спирта и модифицированного 2-гидроксиэтилкрахмала, обладающие высокой термической стабильностью и биосовместимостью. Разработаны методы модификации исходных полимеров.

Полученные полимерные системы характеризуются низким уровнем токсичности, что расширяет спектр их использования в качестве основы для изделий медицинского назначения, контактирующих с кровью и внутренними средами организма.