Пористые и гидрогелевые системы на основе полилактида и его блок-сополимеров с этиленгликолем: структура и свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат наук Загоскин Юрий Дмитриевич

• Загоскин Юрий Дмитриевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Загоскин Юрий Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Гидрогели на основе природных биоразлагаемых полимеров

1.2 Биоразлагаемые полиэфиры

1.2.1 Полилактид

1.2.2 Получение полилактида

1.2.3 Сополимеры лактида с этиленгликолем

1.3 Материалы на основе полилактида и его сополимеров с этиленгликолем

1.3.1 Гидрогели на основе сополимеров лактида и этиленгликоля

1.3.2 Губчатые материалы на основе полилактида

1.4 Перспективы биомедицинского применения материалов

1.4.1 Гидрогели на основе сополимеров лактида и этиленгликоля

1.4.2 Губчатые материалы на основе полилактида

1.4.3 Костно-пластические материалы

1.5 Выводы из литературного обзора

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Реактивы и материалы

2.2 Методики синтеза полимеров и получения материалов

2.2.1 Синтез полилактидов

2.2.2 Синтез тройных блок-сополимеров лактида и этиленгликоля

2.2.3 Получение гидрогелей на основе тройных блок-сополимеров лактида и этиленгликоля

2.2.4 Получение губчатых материалов

2.2.5 Получение композиционных гидрогелей на основе хитозана .. 63 2.3 Методы исследования

2.3.1 1Н-ядерный магнитный резонанс

2.3.2 Гель-проникающая хроматография

2.3.3 Термогравиметрический анализ

2.3.4 Дифференциально-сканирующая калориметрия

2.3.5 Рентгеноструктурный анализ

2.3.6 Динамический механический анализ

2.3.7 Механический анализ

2.3.8 Растровая электронная микроскопия

2.3.9 Ротационная вискозиметрия

2.3.10 Оптическая микроскопия

2.3.11 Краевой угол смачивания

2.3.12 In vitro исследования биосовместимости материалов

2.3.13 In vivo исследования биосовместимости материалов

2.3.14 Исследование кинетики высвобождения белка

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Синтез полимерных материалов

3.2 Гидрогели на основе тройных блок-сополимеров лактида и этиленгликоля

3.2.1 Получение гидрогелей

3.2.2 Микроструктура гидрогелей

3.2.3 Наноструктура гидрогелей

3.2.4 Механические характеристики гидрогелей

3.3 Губчатые материалы на основе гомополилактидов и блок-сополимеров лактида с этиленгликолем

3.3.1 Структура пористых материалов

3.3.2 Исследование содержания остаточного растворителя

3.3.3 Теплофизические свойства

3.3.4 Поверхностные свойства

3.3.5 Механические характеристики

3.4 Композиционные гидрогели на основе хитозана

3.4.1 Термоотверждаемые гидрогели на основе хитозана и Р-глицерофосфата

3.4.2 Композиционные гидрогели

3.4.3 Кинетика высвобождения белка

3.5 Биосовместимость и возможные применения полученных материалов

3.5.1 Биосовместимость гидрогелей и губчатых материалов

3.5.2 Композиционные гидрогели на основе хитозана и губчатых материалов

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пористые и гидрогелевые системы на основе полилактида и его блок-сополимеров с этиленгликолем: структура и свойства»

Актуальность работы

В последнее время активно развивается направление по замене неразлагаемых полимерных материалов на основе полиолефинов на биоразлагаемые. Они способны выполнять свою функцию в течение определенного времени, а после, под действием ферментативной и/или гидролитической деструкции, разлагаться на нетоксичные низкомолекулярные продукты. Такие полимеры востребованы как в качестве биоразлагаемой упаковки, так и при создании медицинских изделий широкого профиля: шовных и перевязочных материалов, изделий для остеосинтеза и систем доставки лекарств пролонгированного действия. Подобный подход позволяет значительно повысить эффективность лечения и качество жизни пациентов.

К отдельному направлению возможных применений этих полимеров стоит отнести создание на их основе тканеинженерных конструкций. Это позволит перейти к восстановлению органа или ткани пациента, не прибегая при этом к операциям по пересадке донорских органов. Как правило, такие системы включают в себя полимерный каркас (матрикс) различной морфологии, а также клетки организма и/или биологически активные молекулы, в том числе факторы роста.

Одним из наиболее активно применяемых биоразлагаемых полимеров является полилактид (ПЛА). Наличие сложноэфирной группы в полимерной молекуле позволяет данному соединению гидролитически разлагаться до молочной кислоты, которая способна выводиться из организма естественным путем. В настоящее время уже известны медицинские изделия на основе полилактида: шовные нити, крепежные изделия для ортопедии и хирургии.

Разработка новых материалов с высокоразвитой поверхностью на основе полилактида, в том числе пористых материалов, позволит использовать их в качестве каркасов для тканевой инженерии, а также для создания

высокофункциональных медицинских изделий. В ряде случаев ограничением для использования полилактида в биомедицинских применениях является его гидрофобность. Сополимеризация с гидрофильными полимерными соединениями, например полиэтиленгликолем (ПЭГ), позволит регулировать смачиваемость изделий и расширить круг возможных применений материалов на основе полилактида. Кроме того, известно, что блок-сополимеры лактида с этиленгликолем способны в водной среде структурироваться с образованием гидрогеля. Детальное понимание механизмов формирования этих гидрогелей в зависимости от состава сополимера и методик их получения позволит управляемо варьировать их прочностные характеристики, сроки резорбции, высвобождение лекарственных препаратов.

Другим важным направлением является создание термоотверждаемых гидрогелей с температурой золь-гель перехода около 37 °С. Такие гели вызывают большой интерес у исследователей вследствие возможности адаптации формы изделия в процессе операции, что позволит разработать менее травматичные методики лечения. Изученные на данный момент системы зачастую имеют низкие прочностные характеристики, что в значительной мере ограничивает их использование. Получение композитов с применением пористых материалов на основе полилактида и его сополимеров позволит существенным образом повысить реологические и физико-механические характеристики таких систем при сохранении всех достоинств гидрогелей.

Выявление взаимосвязи между способом получения, молекулярным составом, структурой и морфологией пористых и гидрогелевых материалов, а также их физико-механическими характеристиками позволит адаптировать их свойства в соответствии с областью их применения и является актуальной научной задачей.

Цель работы

Цель работы: установление взаимосвязи между составом, надмолекулярной структурой и физико-механическими характеристиками высокопористых и

гидрогелевых материалов на основе полилактида и его тройных блок-сополимеров с этиленгликолем.

Научная новизна

1. Предложены новые способы получения гидрогелей на основе тройных блок-сополимеров ПЛА-ПЭГ-ПЛА, которые впервые позволили сформировать гели с модулями упругости в широком диапазоне величин (от 30 кПа до 4,5 МПа).

2. Установлено влияние кинетики фазового разделения при гелеобразовании на морфологию и физико-механические характеристики получаемых гелей: при «быстрой» смене качества растворителя формируются высокоэластичные полимерные сетки с преимущественно аморфными узлами, при «медленной» - более высокомодульные сетки с кристаллическими узлами.

3. Методом рентгеновского рассеяния впервые изучена структурная реорганизация гидрогелей на основе тройных блок-сополимеров ПЛА-ПЭГ-ПЛА при отжиге. Установлено, что при увеличении температуры узлы физической сетки гидрогеля кристаллизуются, приводя к росту модуля упругости.

4. Установлена взаимосвязь между морфологией, составом, молекулярными характеристиками и биосовместимостью полученных пористых материалов на основе полилактида и его тройных блок-сополимеров с этиленгликолем.

5. Разработаны новые методики получения пористых микрочастиц на основе полилактида и его сополимеров с этиленгликолем, а также импрегнации в них белковых молекул, что позволило получить биоматериалы с замедленным выделением активного вещества.

6. Продемонстрирована эффективность использования пористых микрочастиц в качестве наполнителя для in situ формируемых гидрогелей. Впервые получены костно-пластические материалы, сочетающие высокие прочностные характеристики, пористость и наличие активных биологических молекул.

Практическая значимость работы

Разработана технология получения изотропных пористых имплантатов

-5

объёмом до 1000 см для их применения в торакальной хирургии. Подана заявка на регистрацию результата интеллектуальной деятельности.

Разработан способ получения пористых микрочастиц на основе полилактида и его сополимеров с этиленгликолем с импрегнированным в них костным морфогенетическим белком, а также термоотверждаемый композиционный материал на их основе. Композиционный гидрогель рекомендован в качестве альтернативного костно-пластического материала для стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Предложены способы получения гидрогелей на основе тройных блок-сополимеров лактида и этиленгликоля с регулируемыми модулями упругости (от 30 кПа до 4,5 МПа) и различной морфологией. Гидрогели рекомендованы для применения их в медицинских учреждениях широкого профиля.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов обеспечивается как использованием комплекса современных физических и физико-химических методов исследования, так и применением современных методик анализа и обработки результатов измерений.

Положения, выносимые на защиту

1. Новые методики получения гидрогелей и пористых материалов на основе полилактида и синтезированных тройных блок-сополимеров лактида с этиленгликолем с регулируемыми физико-механическими характеристиками.

2. Влияние условий гелеобразования на надмолекулярную структуру гидрогелей на основе тройных блок-сополимеров лактида и этиленгликоля и их физико-механические характеристики.

3. Биосовместимость полученных гидрогелей и губчатых материалов на основе полилактида и его сополимеров в условиях in vitro и in vivo.

4. Способ получения пористых микрочастиц с импрегнированным в них костным морфогенетическим белком.

5. Эффективность использования пористых микрочастиц на основе полилактида в качестве композиционного наполнителя термоотверждаемых гидрогелей для челюстно-лицевой хирургии.

Личный вклад автора

Автор самостоятельно провел сбор и анализ отечественной и зарубежной литературы по изучаемой теме, синтезировал полимерные соединения и получил на их основе материалы различного строения. Автором были исследованы молекулярные характеристики синтезированных соединений, а также структура и физико-механические свойства материалов. Соискатель принял непосредственное участие в анализе, обработке, обсуждении и интерпретации полученных результатов, подготовке статей к публикации.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

VI Бакеевская Всероссийская с международным участием школа-конференция для молодых ученых «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты», (г. Москва, 2016 г.).

Первый Российский кристаллографический конгресс (г. Москва, 2016 г.).

VII Всероссийская Каргинская конференция «Полимеры-2017» (г. Москва, 2017 г.).

Международный симпозиум «Современная химическая физика» (г. Туапсе, 2017 г.).

Национальная молодежная научная школа «Синхротронные и нейтронные исследования» (г. Москва, 2017 г.).

Международная школа для молодых ученых КА0Ш-2017 (г. Роннебю, 2017 г.).

III национальный конгресс по регенеративной медицине (г. Москва, 2017 г.).

52-ая Школа ПИЯФ по физике конденсированного состояния (г. Санкт-Петербург, 2018 г.).

VII Бакеевская Всероссийская с международным участием конференция «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» (г. Москва, 2018 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 статей в рецензируемых журналах из перечня ВАК, а также 15 тезисов докладов.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 134 страницах и содержит 70 рисунков, 13 таблиц, 180 источников литературы. Структура изложения включает введение, литературный обзор (глава 1), экспериментальную часть (глава 2), результаты и их обсуждение (глава 3), выводы и список литературы.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Гели - структурированные системы, где в качестве дисперсионной фазы выступают трехмерные сетки высокомолекулярных соединений, а в качестве дисперсионной среды - низкомолекулярный растворитель [1]. Особенностью этих материалов является то, что они проявляют упруговязкие свойства, в то время как массовая доля растворенного вещества относительно небольшая. Необходимым условием для образования геля является наличие единой пространственной сетки, образованной высокомолекулярными соединениями [2]. Благодаря связанности макромолекул полимерной матрицы происходит набухание, а не растворение вещества.

В качестве дисперсной среды может выступать любой растворитель, но особое место заняли гидрогели, где в качестве низкомолекулярного вещества выступает вода. Эти соединения вызывают большой интерес из-за возможности их применения в биомедицине, биотехнологии, сельском хозяйстве, косметической промышленности и др. [3].

Гидрогели известны в природе с давних времен. Например, тело медуз и гребневиков состоит из мезоглеи. Мезоглея - гидрогель со сложной пористой структурой и высокими механическими характеристиками [4]. Пектиновые вещества, в основном содержащиеся в овощах и фруктах, представляют из себя полисахариды способные набухать в воде с образованием гидрогеля [5]. Благодаря тому, что эти соединения способны удерживать воду, растения менее чувствительны к засухе.

С научной точки зрения гидрогели были выделены в отдельный класс материалов только в середине XX века. Так в 1936 году ученые компании «DuPont» опубликовали статью, в которой был описан синтез полимеров на основе производных метакриловой кислоты. Они показали зависимость физических свойств полимера от входящего в состав мономера заместителя. Одно из этих соединений, поли-2-гидроксиэтилметакрилат, было описано, как белое

хрупкое вещество с температурой размягчения 70 °С [6]. Интерес к данному полимеру возник позднее, когда в 1960 году чешские ученые Отто Вихтерле и Драгослав Лим показали, что в процессе синтеза это вещество способно поглощать и удерживать воду. При этом образуется сетчатая структура со связанными порами, а материал становится эластичным [7]. В той же работе они выделили три правила для полимерных материалов, используемых в медицине:

1. Их структура должна содержать воду.

2. Они должны быть инертны для нормальных биологических процессов, а так же продукты разложения самого изделия не должны вызывать негативной реакции организма.

3. Материал должен быть проницаем для метаболитов.

Немного позднее этими же авторами были получены патенты на создание из данного материала контактных линз [8,9].

Таким образом, в 60-х годах прошлого столетия был сформирован перспективный для медицины класс материалов - гидрогели. В дальнейшем количество работ, посвященных изучению этих материалов, стало неуклонно расти и на сегодняшний момент по данным Web of Science насчитывается порядка 50 000 публикаций.

В настоящее время получены гидрогели различного строения и природы. В литературе принято классифицировать гидрогели по следующим признакам [10]:

• По происхождению полимерной матрицы: природные, синтетические, гибридные;

• По виду полимерной матрицы: гомополимер, сополимер;

• По физическим свойствам и молекулярной структуре: аморфные, полукристаллические, кристаллические;

• По типу сшивки: физические гидрогели, химически сшитые гидрогели;

• По заряду полимерных молекул: неионные, анионные, катионные, амфотерные, цвиттер-ионные полимеры;

• По типу отклика системы: чувствительные к химическим, биохимическим, физическим воздействиям;

• По способности к биоразложению: биоразлагаемые и небиоразлагаемые гидрогели.

Из-за огромного многообразия гидрогелей, отличающихся друг от друга структурой и физико-химическими свойствами, их применение возможно в самых разных областях. Одним из наиболее перспективных направлений является использование их в регенеративной медицине для доставки лекарств и в тканевой инженерии. Как правило, такие системы должны сохранять свои характеристики ограниченное количество времени, а после удаляться из организма. Гидрогели на основе биосовместимых, биоразлагаемых полимеров и сополимеров хорошо подходят для данных задач [11,12]. Удаление продуктов распада таких соединений происходит естественным путем, что позволяет избежать негативной реакции организма и дополнительных хирургических операций. Поэтому далее основное внимание будет уделено именно таким системам.

1.1 Гидрогели на основе природных биоразлагаемых полимеров

Природные биоразлагаемые полимерные материалы - различные по составу и строению высокомолекулярные соединения растительного или животного происхождения, которые способны к ферментативному или гидролитическому разложению.

Природные биоразлагаемые полимеры можно разбить на три группы:

• Полисахариды (хитин, хитозан, целлюлоза, крахмал);

• Полипептиды (коллаген, желатин, эластин, фибрин);

• Бактериальные полиэфиры (полигидроксиалкановые кислоты).

В качестве преимуществ таких материалов можно отметить, что продукты биоразложения этих соединений безопасны как для организма, так и для окружающей среды. Они проявляют свойства биосовместимости и, что не менее

важно, коммерчески доступны. Однако у этих полимеров есть и недостатки. На свойства полимеров влияет источник получения сырья, а их молекулярная масса и структура могут только частично изменяться при дальнейшей переработке. В процессе экстракции соединений в полимере могут остаться вирусы или другие побочные продукты, что делает изделия на их основе небезопасными [13]. Поэтому наиболее перспективным направлением является исследование и создание материалов для биомедицины на основе синтетических материалов. Тем не менее, несмотря на недостатки, гидрогели на основе природных биоразлагаемых полимеров активно изучают и находят им применение в области тканевой инженерии [14], доставки лекарств [15], медицинских изделий [16].

Биоразлагаемые полиэфиры - синтетические полимеры линейного строения. Общая формула этих соединений показана на рисунке 1.1. Из-за наличия карбоксильной группы, входящей в состав полимерной цепи, возможен гидролиз по сложноэфирным группам, что делает эти соединения биоразлагаемыми. Наиболее распространенные полиэфиры представлены в таблице 1.1.

Рисунок 1.1 - Химическая структура полиэфиров

Полимеры данного строения активно используются для замены традиционных материалов упаковки в пищевой промышленности [20], а так же в биомедицине в качестве нетканых материалов для раневых повязок и тканевой инженерии [21-23], имплантатов для остеофиксации при переломах и крепления связок [18,24], в качестве контейнеров для систем направленной доставки лекарств [25,26] и др.

1.2 Биоразлагаемые полиэфиры

п

О

Таблица 1.1 - Формулы и некоторые физико-химические характеристики полиэфиров

Название соединений

Температуры фазовых переходов

Формула

Полилактид (ПЛА)

Тстекл. = 50-60 °С

Тплавл. = 170-190 °С (L-ПЛА), 210-230 °С (стереокомплекс L-ПЛА и D-ПЛА ) [17]

Поликапролактон

Тстекл. = (-71)-(-60) °С

Тплавл. = 57-63 °С [17]

Полигликолид

Т = 35-40 °С

Тстекл. 35 40 С

Тплавл. = 225-230 °С [18]

Полидиоксанон

Тстекл. = (-10)-0 °С Тплавл. = 110-115 °С [18]

Поливалеролактон

Тстекл. ( 67) С

Тплавл. = 53-60 °С [17]

Политриметилен-карбонат

Тстекл. = (-26)-(-15) °С Тплавл. = аморфный [19]

1.2.1 Полилактид

Наиболее широко распространенным полимером, относящимся к классу биоразлагаемых полиэфиров, является полилактид (ПЛА), мономером которого выступает остаток молочной кислоты. В промышленности молочная кислота получается ферментативным гидролизом возобновляемых ресурсов, таких как кукуруза, картошка, тростниковый и свекольный сахар.

Из-за наличия хирального атома углерода данная кислота образует пару энантиомеров (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2- Стереоизомеры молочной кислоты

В зависимости от типа входящих в полимерную цепь молекул физико-химические характеристики полилактида различаются [27]. Если цепочки высокомолекулярного соединения состоят исключительно из L-молочной кислоты или D-молочной кислоты, то полимерный материал является частично кристаллическим с теоретической степенью кристалличности 60 % и температурой плавления 207 °С [28]. Однако на практике не удается получить материал с высокой степенью кристалличности, так как малейшие примеси существенно затрудняют кристаллизацию. Температура плавления для таких полимеров не превышает 185 °С [29,30].

L-полилактид обладает свойством полиморфизма и образует три кристаллические формы: а, в и у. Наиболее устойчивая а-форма имеет

-э

температуру плавления до 185 °С и плотность 1,26 г/см . Как правило, она получается из расплава и характеризуется двумя антипараллельными левозакрученными спиралями с параметрами 103, упакованными в орторомибическую (Рисунок 1.3), псевдогексагональную или псевдоорторомбическую кристаллическую решетку [31].

Zhang J. и др. показали, что условия отжига влияют на модификацию кристаллической структуры. Так отжиг при температуре ниже 120 °С приводит к появлению искаженной формы (а'-формы) полилактида. Различие в структуре удалось заметить по исчезновению расщепления в ИК-спектре от -CH3 и >C=O групп при переходе от а к а' форме, а так же смещению положений пиков

L(S) (+) - молочная кислота D(R) (-) - молочная кислота

а = 10.66 А

Рисунок 1.3 - Кристаллическая структура а-формы поли-Ь-лактида [31] (200/110) и (203) в сторону меньших углов на рентгеновских дифрактограммах (Рисунок 1.4) [32].

Eling B. и др. впервые заметили образование в-формы полилактида при получении микроволокна из раствора и расплава [33]. Данная форма характеризуется спиралью 31, упакованной в орторомбическую или тригональную кристаллическую решетку [34].

у-Форма образуется при эпитаксиальной кристаллизации полилактида из раствора гексаметилбензола. В данном случае две антипараллельные цепочки

; : (200)/(1Ю): i ;

i (16.7

---1---1-1-—r

10 15 20 25

2в(°)

Рисунок 1.4 - Большеугловые рентгенограммы для полилактида после кристаллизации при температуре 140 °С (а-форма) и 80 °С (а'-форма). Длина волны 0,154 нм [32]

полилактида образуют орторомбическую элементарную ячейку с параметрами: а = 0,995 нм, Ь = 0,625 нм и с = 0,880 нм [35].

Степень кристалличности полимера сильно зависит от стереорегулярности полимерной цепи. Небольшая примесь Э-формы мономера в полимерной цепи из звеньев Ь-лактида приводит к существенному снижению температуры плавления, которая характеризует долю кристаллической фазы [36,37]. Рацемическая смесь из статистически распределенных звеньев Э- и Ь- изомеров молочной кислоты приводит к образованию аморфного полилактида из-за невозможности упаковки полимерных цепей. Температура стеклования полилактида не зависит от стереоизомерии и лежит в диапазоне 50-60 °С.

1.2.2 Получение полилактида

Существует множество способов получения полилактида. Принципиально их можно разделить на поликонденсацию молочной кислоты и реакцию полимеризации с раскрытием цикла лактида. В первом случае в процессе реакции выделяется вода, которая смещает равновесие реакции в сторону исходных реагентов и не позволяет получить высокомолекулярный продукт. Таким способом не удается синтезировать полимер с молекулярной массой выше 5000 Да.

Одним из способов получения высокомолекулярного полилактида является прямая поликонденсация с небольшими количествами би- или мультифункциональных спиртов. На первой стадии получают полимеры с невысокой молекулярной массой и гидроксильными концевыми группами, которые в дальнейшем могут вступать в реакцию с бифункциональными ангидридами кислот [38]. АкИзи Б. и др. также показали возможность использования в качестве конденсирующих агентов карбодиимидазола, дициклогексилкарбодиимида и тетраметилхлорформамидин хлорида [39].

Другой разновидностью прямой поликонденсации является реакция с азеотропным удалением воды. Реакция проводится в присутствии низкокипящих

органических растворителей и при температуре ниже плавления полимера. Этот способ позволяет синтезировать полимеры с молекулярной массой до 300 кДа. К недостаткам метода можно отнести наличие остаточного органического растворителя в полимере, что ограничивает его дальнейшее использование, а также необходимость в дополнительной стадии осушения для удаления воды из органического растворителя [40].

Наиболее активно в настоящее время в промышленности используют метод полимеризации с раскрытием цикла [41]. В общем виде схема синтеза полилактида из молочной кислоты представляет собой трехстадийный процесс (Рисунок 1.5). На первой стадии получают низкомолекулярный полилактид методом прямой поликонденсации. Далее продукт деполимеризуют в присутствии катализатора с образованием лактида. Затем полученный лактид очищают и проводят полимеризацию с раскрытием цикла.

Лактид (3,6-диметил-1,4-диоксан-2,5-дион) - дегидратированный циклический димер молочной кислоты. Он существует в виде трех форм, в зависимости от изомерии входящих в состав остатков молочной кислоты (Рисунок 1.6) [41,42].

Рисунок 1.5 - Схема синтеза полилактида из молочной кислоты методом полимеризации с раскрытием цикла

Рисунок 1.6 - Структура и температура плавления лактидов

При использовании стереоселективных катализаторов из Ь- и Э-лактида возможно получать полимеры с одним типом входящих в цепь мономеров: поли-Ь-лактид (Ь-ПЛА), поли-Э-лактид (Э-ПЛА). В случае полимеризации рац- и мезо-лактида продуктом реакции выступает поли-0,Ь-лактид (Э,Ь-ПЛА).

Преимуществами реакции полимеризации лактида, по сравнению с описанными выше, является отсутствие в продуктах реакции воды и каких-либо других побочных соединений, а также возможность контролируемо получать стереоспецифичные полимеры.

1.2.3 Сополимеры лактида с этиленгликолем

Уникальные свойства появляются у полилактида при его сополимеризации с полиэтиленгликолем. Наличие в молекуле как гидрофобного полилактида, так и гидрофильного полиэтиленгликоля повышает биодоступность лекарственных препаратов, позволяет контролировать сроки резорбции и расширяет круг его возможных применений.

Входящий в состав сополимера полиэтиленгликоль (ПЭГ) - простой полиэфир с плотностью 1,12-1,20 г/см [43]. Данный полимер хорошо растворим

как в воде, так и в полярных органических растворителях (1,4-диоксан, метанол, тетрагидрофуран, хлороформ, диметилсульфоксид), что позволяет очищать и перерабатывать сополимеры на его основе [44].

Полиэтиленгликоль небиоразлагаем, поэтому множество работ было посвящено изучению его активности в организме [45-50]. Так Shafer C.B. и Critchfield F.H. в 1947 году провели серию испытаний на животных, где было показано, что в зависимости от молекулярной массы полиэтиленгликоля всасываемость через желудочно-кишечный тракт различна. Так полимеры с молекулярной массой 1000 и 1540 Да всасываются менее чем на 2 масс.%, в то время как с молекулярной массой 4000 и 6000 Да и вовсе не всасываются в кишечнике. При внутривенном введении такие полимеры легко выводятся из организма вместе с мочой. В течение 12 часов ПЭГ-1000 выходит на 85%, а ПЭГ-6000 на 96% [51]. Чуть позже было изучено влияние молекулярной массы полиэтиленгликоля на скорость выведения и проникновение в ткани организма при внутривенном введении полимеров лабораторным мышам. Для этого Yamaoka T. и др. использовали радиоактивно меченые полиэтиленгликоли с молекулярной массой от 6000 до 190000 Да. Они показали, что полиэтиленгликоль имеет склонность накапливаться в мышечных тканях, коже, костях и печени в большей степени нежели в других органах. Тем не менее они установили, что цепочки с молекулярной массой 6000 и 20000 Да легко диффундируют через сосуды и выводятся из организма [52].

Способность полиэтиленгликоля выводиться из организма естественным путем при небольшой молекулярной массе (до 20 кДа) [53], а так же его биосовместимость позволяют использовать его в биомедицине.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Загоскин Юрий Дмитриевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Папков С.П. Студнеообразное состояние полимеров. M.: Химия, 1974. 256 с.

2. Липатов Ю.С., Прошлякова Н.Ф. Современные представления о гелеобразовании в растворах полимеров и о строении гелей // Успехи химии. 1961. Т. 30, № 4. С. 517-521.

3. Ullah F. [et al.] Classification, processing and application of hydrogels: A review // Mater. Sci. Eng. C. 2015. Vol. 57. P. 414-433.

4. Wang X., Wang H., Brown H.R. Jellyfish gel and its hybrid hydrogels with high mechanical strength // Soft Matter. 2011. Vol. 7, № 1. P. 211-219.

5. Sungthongjeen S. [et al.] Studies on pectins as potential hydrogel matrices for controlled-release drug delivery // Drug Dev. Ind. Pharm. 1999. Vol. 25, № 12. P. 1271-1276.

6. E.I. du Pont de Nemours Methacrylate resins // Ninety-second Meet. A. C. S. 1936. № 10. P. 1160-1163.

7. Wichterle O., Lim D. Hydrophilic gels for biological use // Nature. 1960. Vol. 185, № 4706. P. 117-118.

8. Пат. 2976576 США, Process for producing shaped articles from three-dimensional hydrophilic high polymers / Wichterle O., Drahoslav L.; заявл. 24.04.1956; опубл. 28.03.1961.

9. Пат. 3220960 США, Cross-linked hydrophilic polymers and articles made therefrom / Wichterle O., Drahoslav L.; заявл. 21.12.1961; опубл. 30.11.1965.

10. Ahmed E.M. Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review // J. Adv. Res. 2015. Vol. 6, № 2. P. 105-121.

11. Kamath K.R., Park K. Biodegradable hydrogels in drug delivery // Adv. Drug Deliv. Rev. 1993. Vol. 11. P. 59-84.

12. Nair L.S., Laurencin C.T. Biodegradable polymers as biomaterials // Prog. Polym. Sci. 2007. Vol. 32. P. 762-798.

13. Kharkwal H., Janaswamy S. (eds) Natural polymers for drug delivery.

Wallingford: CAB International. 2017. 208 p.

14. Gao Y. [et al.] Fabrication and characterization of collagen-based injectable and self-crosslinkable hydrogels for cell encapsulation // Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2018. Vol. 167. P. 448-456.

15. Yegappan R. [et al.] Carrageenan based hydrogels for drug delivery, tissue engineering and wound healing // Carbohydr. Polym., 2018. Vol. 198. P. 385-400.

16. Hamedi H. [et al.] Chitosan based hydrogels and their applications for drug delivery in wound dressings: A review // Carbohydr. Polym. 2018. Vol. 199. P. 445-460.

17. Aubin M., Prud'homme R.E. Preparation and properties of poly(valerolactone) // Polymer. 1981. Vol. 22, № 9. P. 1223-1226.

18. Middleton J.C., Tipton A.J. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices // Biomaterials. 2000. Vol. 21, № 23. P. 2335-2346.

19. Zhu K.J. [et al.] Synthesis, properties, and biodegradation of poly (1,3-trimethylene carbonate) // Macromolecules. 1991. Vol. 24. P. 1736-1740.

20. Siracusa V. [et al.] Biodegradable polymers for food packaging: a review // Trends Food Sci. Technol. 2008. Vol. 19, № 12. P. 634-643.

21. Boland E.D. [et al.] Electrospinning polydioxanone for biomedical applications // Acta Biomater. 2005. Vol. 1. P. 115-123.

22. Yao Q. [et al.] Three dimensional electrospun PCL/PLA blend nanofibrous scaffolds with significantly improved stem cells osteogenic differentiation and cranial bone formation // Biomaterials. 2017. Vol. 115. P. 115-127.

23. Gunn J., Zhang M. Polyblend nanofibers for biomedical applications: Perspectives and challenges // Trends Biotechnol. 2010. Vol. 28, № 4. P. 189-197.

24. Behravesh E. [et al.] Synthetic biodegradable polymers for orthopaedic applications // Clin. Orthop. Relat. Res. 1999. Vol. 367, № 367. P. 118-129.

25. Zhao J. [et al.] Polyester-based nanoparticles for nucleic acid delivery // Mater. Sci. Eng. C. 2018. Vol. 92. P. 983-994.

26. Ефимова А. А. [et al.] Биодеградируемые мультилипосомальные контейнеры // Высокомолекулярные соединения, Серия Б. 2015. Т. 57, № 2. С. 1-5.

27. Tsuji H., Ikada Y. Crystallization from the melt of poly(lactide)s with different optical purities and their blends // Macromol. Chem. Phys. 1996. Vol. 197, № 10. P. 3483-3499.

28. Drumright R.E., Gruber P.R., Henton D.E. Polylactic acid technology // Adv. Mater. 2000. Vol. 12, № 23. P. 1841-1846.

29. Sarasua J.-R. [et al.] Crystallization and melting behavior of polylactides // Macromolecules. 1998. Vol. 31. P. 3895-3905.

30. Седуш Н.Г. Кинетика полимеризации лактида и гликолида, свойства и биомедицинские применения полученных полимеров: 22.12.2015 дис. канд. физ.-мат. наук: Нац. исслед. центр «Курчатовский институт» - М. 2015, 151 с.

31. Sasaki S., Asakura T. Helix distortion and crystal structure of the a-form of poly(L-lactide ) // Macromolecules. 2003. Vol. 36. P. 8385-8390.

32. Zhang J. [et al.] Crystal modifications and thermal behavior of poly(L-lactic acid) revealed by infrared spectroscopy // Macromolecules. 2005. Vol. 38. P. 80128021.

33. Eling B., Gogolewski S., Pennings A.J. Biodegradable materials of poly(l-lactic acid): 1. Melt-spun and solution-spun fibres // Pоlymer. 1982. Vol. 23, № 11. P. 1587-1593.

34. Sawai D. [et al.] Preparation of oriented p-form poly(L-lactic acid) by solid-state coextrusion: Effect of extrusion variables // Macromolecules. 2003. Vol. 36, № 10. P. 3601-3605.

35. Cartier L. [et al.] Epitaxial crystallization and crystalline polymorphism of polylactides // Pоlymer. 2000. Vol. 41, № 25. P. 8909-8919.

36. Kolstad J.J. Crystallization kinetics of poly(L-lactide-co-meso-lactide) // J. Appl. Polym. Sci. 1996. Vol. 62, № 7. P. 1079-1091.

37. Bigg D.M. Polylactide copolymers: Effect of copolymer ratio and end capping on their properties // Adv. Polym. Technol. 2005. Vol. 24, № 2. P. 69-82.

38. Gupta A.P., Kumar V. New emerging trends in synthetic biodegradable polymers - Polylactide: A critique // Eur. Polym. J. 2007. Vol. 43. P. 4053-4074.

39. Akutsu F. [et al.] Synthesis of poly(lactic acid) by direct polycondensation of lactic acid using 1,1'-carbonyldiimidazole, N,N,N', N'-tetramethylchloroformamidinium chloride, and N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide as condensing agents // Polym. J. 1998. Vol. 30, № 5. P. 421-423.

40. Ajoka M. [et al.] Basic properties of polylactic acid produced by the direct condensation polymerization of lactic acid // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1995. Vol. 68. P. 2125-2131.

41. Castro-Aguirre E. [et al.] Poly ( lactic acid ) - Mass production, processing, industrial applications, and end of life // Adv. Drug Deliv. Rev. 2016. Vol. 107. P. 333-366.

42. Groot W. [et al.] Chemistry and production of Lactic Acid, Lactide and Poly(Lactic Acid). In Auras R. [et al.] (eds) Poly(Lactic Acid): Synthesis, Structure, Properties, Processing, and Applications. 2010. P. 3-66.

43. Энциклопедия полимеров. Том 2 Л-П / Под редакцией Кабанова В.А. М.: Советская энциклопедия. 1974. 1032 c.

44. Özdemir C., Güner A. Solubility profiles of poly(ethylene glycol)/solvent systems, I: Qualitative comparison of solubility parameter approaches // Eur. Polym. J. 2007. Vol. 43, № 7. P. 3068-3093.

45. Smyth H.F., Carpenter C.P., Weil C.S. The Toxicology of the Polyethylene Glycols // J. Am. Pharm. Assoc. 1950. Vol. 39, № 6. P. 349-354.

46. Liu G. [et al.] Cytotoxicity study of polyethylene glycol derivatives // RSC Adv. 2017. Vol. 7. P. 18252-18259.

47. Carpenter C.P. [et al.] Response with of dogs to repeated intravenous injection of polyethylene glycol 4000 with notes on excretion and sensitization // Toxicol. Appl. Pharmacol. 1971. Vol. 18. P. 35-40.

48. Herold D.A., Keil K., Bruns D.E. Oxidation of polyethylene glycols by alcohol dehydrogenase // Biochem. Pharmocology. 1989. Vol. 38, № 1. P. 73-76.

49. Richter A.W., Akerblom E. Antibodies against polyethylene glycol produced in animals by immunization with monomethoxy polyethylene glycol modified proteins // Int. Archs Allergy Appl. Immun. 1983. Vol. 70. P. 124-131.

50. Fruijtier-Polloth C. Safety assessment on polyethylene glycols ( PEGs ) and their derivatives as used in cosmetic products // Toxicology. 2005. Vol. 214. P. 1-38.

51. Shafer C.B., Critchfield F.H. The absorption and excretion of the solid polyethylene glycols // J. Am. Pharm. Assoc. 1947. Vol. 36, № 5. P. 152-157.

52. Yamao T., Tabata Y., Ikada Y. Distribution and tissue uptake of poly(ethylene glycol) with different molecular weights after intravenous administration to mice // J. Pharm. Sci. 1994. Vol. 83, № 4. P. 601-606.

53. Li S. [et al.] Hydrolytic degradation of PLA/PEO/PLA triblock copolymers prepared in the presence of Zn metal or CaH2 // Polymer. 1998. Vol. 39, № 22. P. 5421-5430.

54. Cohn D., Younes H. Biodegradable PEO/PLA block copolymers // J. Biomed. Mater. Res. 1988. Vol. 22, № 11. P. 993-1009.

55. Zhu K.J., Xiangzhou L., Shilin Y. Preparation, characterization, and properties of polylactide (PLA)-poly(ethylene glycol) (PEG) copolymers: A potential drug carrier // J. Appl. Polym. Sci. 1990. Vol. 39, № 1. P. 1-9.

56. Deng X.M. [et al.] Synthesis and characterization of block copolymers from D,L-lactide and poly(ethylene glycol) with stannous chloride // J. Polym. Sci. Part C, Polym. Lett. 1990. Vol. 28, № 13. P. 411-416.

57. Kricheldorf H.R., Meier-Haack J. ABA triblock copolymers of L-lactide and poly(ethylene glycol) // Makromol. Chem. 1993. Vol. 194. P. 715-725.

58. Jedlinski Z. [et al.] Synthesis of ethylene glycol-L-lactide block copolymers // Makromol. Chem. 1993. Vol. 194. P. 1681-1689.

59. Cerral P. [et al.] Block copolymers of L-lactide and poly(ethylene glycol) for biomedical applications // J. Mater. Sci. Mater. Med. 1994. Vol. 5, № 6-7. P. 308313.

60. Rashkov I. [et al.] Synthesis, characterization, and hydrolytic degradation of PLA/PEO/PLA triblock copolymers with short poly(L-lactic acid) chains // Macromolecules. 1996. Vol. 29. P. 50-56.

61. Li S.M. [et al.] Synthesis, characterization, and hydrolytic degradation of PLA/PEO/PLA triblock copolymers with long poly(L-lactic acid) blocks //

Macromolecules. 1996. Vol. 29. P. 57-62.

62. Du Y.J. [et al.] ABA type copolymers of lactide with poly(ethylene glycol). Kinetic, mechanistic, and model studies // Macromolecules. 1995. Vol. 28, № 7. P. 2124-2132.

63. Food and drug administration / Code Fed. Regul. 2018. Vol. 21, № 3. P. 1-24.

64. Zhang X. [et al.] Synthesis and characterization of the paclitaxel/MPEG-PLA block copolymer conjugate // Biomater. 2005. Vol. 26. P. 2121-2128.

65. Liu L.I. [et al.] Biodegradable polylactide/poly(ethylene glycol)/polylactide triblock copolymer micelles as anticancer drug carriers // J. Appl. Polym. Sci. 2001. Vol. 80. P. 1976-1982.

66. Li X. [et al.] Self-assembled polymeric micellar nanoparticles as nanocarriers for poorly soluble anticancer drug ethaselen // Nanoscale Res Lett. 2009. Vol. 4. P. 1502-1511.

67. He G. [et al.] ABA and BAB type triblock copolymers of PEG and PLA: A comparative study of drug release properties and "stealth" particle characteristics // Int. J. Pharm. 2007. Vol. 334. P. 48-55.

68. Dong Y., Feng S. Methoxy poly(ethylene glycol)-poly(lactide) (MPEG-PLA) nanoparticles for controlled delivery of anticancer drugs // Biomaterials. 2004. Vol. 25. P. 2843-2849.

69. Mao H. [et al.] In situ formation and gelation mechanism of thermoresponsive stereocomplexed hydrogels upon mixing diblock and triblock poly(lactic acid)/poly(ethylene glycol) copolymers // J. Phys. Chem. B. 2015. Vol. 119. P. 6471-6480.

70. Jeong B., Bae Y.H., Lee D.S. Biodegradable block copolymers as injectable drug-delivery systems // Nature. 1997. Vol. 388. P. 860-862.

71. Jeong B. [et al.] New biodegradable polymers for injectable drug delivery systems // J. Control. Release. 1999. Vol. 62. P. 109-114.

72. Jeong B., Bae Y.H., Kim S.W. In situ gelation of PEG-PLGA-PEG triblock copolymer aqueous solutions and degradation thereof // J. Biomed. Mater. Res. 2000. Vol. 50, № 2. P. 171-177.

73. Jeong B., Bae Y.H., Kim S.W. Drug release from biodegradable injectable thermosensitive hydrogel of PEG-PLGA-PEG triblock copolymers // J. Control. Release. 2000. Vol. 63. P. 155-163.

74. Jeong B., Wan S.W., Han Y.H. Thermosensitive sol-gel reversible hydrogels // Adv. Drug Deliv. 2002. Vol. 54. P. 37-51.

75. Jeong B., Han Bae Y., Wan Kim S. Biodegradable thermosensitive micelles of PEG-PLGA-PEG triblock copolymers // Colloids Surfaces B Biointerfaces. 1999. Vol. 16. P. 185-193.

76. Kwon K. [et al.] Gelation behavior of PEO-PLGA-PEO triblock copolymers in water // Polymer. 2002. Vol. 43. P. 3353-3358.

77. Park M.J., Char K. Gelation of PEO-PLGA-PEO Triblock Copolymers Induced by Macroscopic Phase Separation // Langmuir. 2004. Vol. 20, № 6. P. 2456-2465.

78. Lee D.S. [et al.] Novel thermoreversible gelation of biodegradable PLGA-block-PEO-block-PLGA triblock copolymers in aqueous solution // Macromol. Rapid Commun. 2001. Vol. 22, № 8. P. 587-592.

79. Shim M.S. [et al.] Poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid) triblock copolymer and thermoreversible phase transition in water // J. Biomed. Mater. Res. 2002. Vol. 61, № 2. P. 188196.

80. Lee H.T., Lee D.S. Thermoresponsive phase transitions of PLA-block-PEO-block-PLA triblock stereo-copolymers in aqueous solution // Macromol. Res. 2002. Vol. 10, № 6. P. 359-364.

81. Molina I. [et al.] Protein release from physically crosslinked hydrogels of the PLA/PEO/PLA triblock copolymer-type // Biomaterials. 2001. Vol. 22, № 4. P. 363-369.

82. Li S. [et al.] Hydrolytic and enzymatic degradations of physically crosslinked hydrogels prepared from PLA/PEO/PLA triblock copolymers // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2002. Vol. 13, № 1. P. 81-86.

83. Aamer K.A. [et al.] Rheological studies of PLLA-PEO-PLLA triblock copolymer hydrogels // Biomaterials. 2004. Vol. 25, № 6. P. 1087-1093.

84. Tew G.N. [et al.] New properties from PLA-PEO-PLA hydrogels // Soft Matter.

2005. Vol. 1, № 4. P. 253.

85. Sanabria-DeLong N. [et al.] Controlling hydrogel properties by crystallization of hydrophobic domains // Macromolecules. 2006. Vol. 39, № 4. P. 1308-1310.

86. Agrawal S.K. [et al.] Rheological characterization of biocompatible associative polymer hydrogels with crystalline and amorphous endblocks // J. Mater. Res.

2006. Vol. 21, № 8. P. 2118-2125.

87. Sanabria-DeLong N. [et al.] Impact of synthetic technique on PLA-PEO-PLA physical hydrogel properties // Macromolecules. 2007. Vol. 40, № 22. P. 78647873.

88. Lee H. [et al.] Characterization of poly(ethylene oxide)-block-poly(L-lactide) by HPLC and MALDI-TOF mass spectrometry // Macromolecules. 1999. Vol. 32.

P. 4143-4146.

89. Agrawal S.K. [et al.] Structural characterization of PLA-PEO-PLA solutions and hydrogels: Crystalline vs amorphous PLA domains // Macromolecules. 2008. Vol. 41, № 5. P. 1774-1784.

90. Pedersen J.S., Gerstenberg M.C. Scattering Form Factor of Block Copolymer Micelles // Macromolecules. 2002. Vol. 29, № 4. P. 1363-1365.

91. Agrawal S.K. [et al.] Micro- to nanoscale structure of biocompatible PLA-PEO-PLA hydrogels // Langmuir. 2007. Vol. 23, № 9. P. 5039-5044.

92. Mukose T. [et al.] Hydrogel formation between enantiomeric B-A-B-type block copolymers of polylactides (PLLA or PDLA: A) and polyoxyethylene (PEG: B); PEG-PLLA-PEG and PEG-PDLA-PEG // Macromol. Biosci. 2004. Vol. 4, № 3. P. 361-367.

93. Fujiwara T. [et al.] Novel Thermo-Responsive Formation of a Hydrogel by Stereo-Complexation between PLLA-PEG-PLLA and PDLA-PEG-PDLA Block Copolymers // Macromol. Biosci. 2001. Vol. 1, № 5. P. 204-208.

94. Li S., Vert M. Synthesis, Characterization, and Stereocomplex-Induced Gelation of Block Copolymers Prepared by Ring-Opening Polymerization of L(D)-Lactide in the Presence of Polyethylene glycol) // Macromolecules. 2003. Vol. 36, № 21.

P. 8008-8014.

95. Tsuiji; H., Hyon S.-H., Ikada Y. Stereocomplex Formation between Enantiomeric PLLA-solution casting // Macromolecules. 1991. Vol. 24, № 20. P. 5651-5656.

96. Abebe D.G., Fujiwara T. Controlled thermoresponsive hydrogels by stereocomplexed PLA-PEG-PLA prepared via hybrid micelles of pre-mixed copolymers with different PEG lengths // Biomacromolecules. 2012. Vol. 13, № 6. P. 1828-1836.

97. Mao H. [et al.] Poly(lactic acid)/poly(ethylene glycol) stereocomplexed physical hydrogels showing thermally-induced gel-sol-gel multiple phase transitions // Mater. Chem. Front. 2018. Vol. 2, № 2. P. 313-322.

98. Mao H. [et al.] Thermoresponsive physical hydrogels of poly(lactic acid)/poly(ethylene glycol) stereoblock copolymers tuned by stereostructure and hydrophobic block sequence // Soft Matter. 2016. Vol. 12, № 20. P. 4628-4637.

99. Rasoul F. [et al.] Synthesis, swelling, degradation and cytocompatibility of crosslinked PLLA-PEG-PLLA networks with short PLLA blocks // Eur. Polym. J. 2016. Vol. 84. P. 448-464.

100. Sanabria-Delong N., Crosby A.J., Tew G.N. Photo-cross-linked PLA-PEO-PLA hydrogels from self-assembled physical networks: Mechanical properties and influence of assumed constitutive relationships // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9, № 10. P. 2784-2791.

101. Buwalda S.J., Amgoune A., Bourissou D. PEG-PLGA copolymers bearing carboxylated side chains: Novel hydrogels with enhanced crosslinking via ionic interactions // J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2016. Vol. 54, № 9. P. 12221227.

102. Fan X. [et al.] Amphiphilic conetworks and gels physically cross-linked via stereocomplexation of polylactide // Langmuir. 2013. Vol. 29, № 46. P. 1430714313.

103. Hsu Y.I. [et al.] Strengthening of hydrogels made from enantiomeric block copolymers of polylactide (PLA) and poly(ethylene glycol) (PEG) by the chain extending Diels-Alder reaction at the hydrophilic PEG terminals // Polymer. 2015.

Vol. 67. P. 157-166.

104. Trimaille T. [et al.] Degradable and Injectable Hydrogel for Drug Delivery in Soft Tissues // Biomacromolecules. 2018. Vol. 20, № 1. P. 149-163.

105. Cui H. [et al.] In Vitro study of electroactive tetraaniline-containing thermosensitive hydrogels for cardiac tissue engineering // Biomacromolecules. 2014. Vol. 15. P. 1115-1123.

106. Rho J.Y., Kuhn-Spearing L., Zioupos P. Mechanical properties and the hierarchical structure of bone // Med. Eng. Phys. 1998. Vol. 20, № 92. P. 92-102.

107. Willson T.J. [et al.] Defining Nasal Cartilage Elasticity // JAMA Facial Plast. Surg. 2015. Vol. 9, № 4. P. 264-270.

108. Carter F.J. [et al.] Measurements and modelling of the compliance of human and porcine organs // Med. Image Anal. 2001. Vol. 5, № 4. P. 231-236.

109. Last J.A. [et al.] Elastic modulus determination of normal and glaucomatous human trabecular meshwork // Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 2011. Vol. 52, № 5. P. 2147-2152.

110. Raeisdasteh Hokmabad V. [et al.] Design and fabrication of porous biodegradable scaffolds: a strategy for tissue engineering // J. Biomater. Sci. Polym. 2017. Vol. 28, № 16. P. 1797-1825.

111. Mikos A.G. [et al.] Preparation and characterization of poly(L-lactic acid) foams // Polymer. 1994. Vol. 35, № 5. P. 1068-1077.

112. Gong X. [et al.] Fabrication of poly(lactic acid) scaffolds by a modified solvent casting/porogen leaching method // e-Polymers. 2013. Vol. 10, № 1. P. 1-9.

113. Leong K.F., Cheah C.M., Chua C.K. Solid freeform fabrication of three-dimensional scaffolds for engineering replacement tissues and organs // Biomaterials. 2003. Vol. 24, № 13. P. 2363-2378.

114. Hou Q., Grijpma D.W., Feijen J. Porous polymeric structures for tissue engineering prepared by a coagulation, compression moulding and salt leaching technique // Biomaterials. 2003. Vol. 24, № 11. P. 1937-1947.

115. Jakus A.E. [et al.] 3D-printing porosity: A new approach to creating elevated porosity materials and structures // Acta Biomater. 2018. Vol. 72. P. 94-109.

116. Wu J. [et al.] Super heat deflection resistance stereocomplex crystallisation of PLA system achieved by selective laser sintering // Micro Nano Lett. 2018. Vol. 13, № 11. P. 1604-1608.

117. Melchels F.P.W. [et al.] Mathematically defined tissue engineering scaffold architectures prepared by stereolithography // Biomaterials. 2010. Vol. 31, № 27. P. 6909-6916.

118. Milovanovic S. [et al.] Supercritical CO2 - assisted production of PLA and PLGA foams for controlled thymol release // Mater. Sci. Eng. C. 2019. Vol. 99. P. 394404.

119. Nofar M., Ameli A., Park C.B. A novel technology to manufacture biodegradable polylactide bead foam products // Mater. Des. 2015. Vol. 83. P. 413-421.

120. Xu L.Q., Huang H.X. Foaming of poly(lactic acid) using supercritical carbon dioxide as foaming agent: Influence of crystallinity and spherulite size on cell structure and expansion ratio // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. Vol. 53, № 6. P. 2277-2286.

121. Tai H. Batch foaming of amorphous poly(DL-lactic acid) and poly (lactic acid-co-glycolic acid) with supercritical carbon dioxide: CO2 solubility, intermolecular interaction, rheology and morphology // Rheology. 2012. P. 133-148.

122. Gay S. [et al.] PLA scaffolds production from thermally induced phase separation: Effect of process parameters and development of an environmentally improved route assisted by supercritical carbon dioxide // J. Supercrit. Fluids. 2018. Vol. 136, № 2. P. 123-135.

123. Schugens C. [et al.] Biodegradable and macroporous polylactide implants for cell transplantation: 1. Preparation of macroporous polylactide supports by solid-liquid phase separation // Polymer. 1996. Vol. 37, № 6. P. 1027-1038.

124. Ma P.X., Zhang R. Microtubular architecture of biodegradable polymer scaffolds // J. Biomed. Mater. Res. 2001. Vol. 56, № 4. P. 469-477.

125. Kim J. et al. Preparation of poly (L-lactic acid) honeycomb monolith structure by unidirectional freezing and freeze-drying // Chem. Eng. Sci. 2008. Vol. 63, № 15. P. 3858-3863.

126. Chu Y. [et al.] Preparation of poly (L-lactic acid) with aligned structures by unidirectional freezing // Polym. Adv. Technol. 2015. Vol. 26, № 6. P. 606-612.

127. Gay S. [et al.] Synchrotron X-ray in situ tomography of thermally induced phase separation of polylactic acid in 1,4-dioxane solution // Cryst. Growth Des. 2018. Vol. 18, № 12. P. 7496-7503.

128. Schugens C. [et al.] Polylactide macroporous biodegradable implants for cell transplantation. II. Preparation of polylactide foams by liquid-liquid phase separation // J. Biomed. Mater. Res. 1996. Vol. 30, № 4. P. 449-461.

129. Hua F.J. [et al.] Macroporous poly (L-lactide) scaffold 1. Preparation of a macroporous scaffold by liquid-liquid phase separation of a PLLA-Dioxane-Water system // J. biomed. mater. res. 2002. Vol. 63, № 2. P. 161-167.

130. Pavia F.C. [et al.] Polymeric scaffolds prepared via thermally induced phase separation : Tuning of structure and morphology // J. Biomed. Mater. Res. Part A. 2008. Vol. 86, № 2. P. 459-466.

131. la Carrubba V. [et al.] PLLA/PLA scaffolds prepared via thermally induced phase separation (TIPS): Tuning of properties and biodegradability // Int. J. Mater. Form. 2008. Vol. 1, № 1. P. 619-622.

132. Ho M. [et al.] Preparation of porous scaffolds by using freeze-extraction and freeze-gelation methods // Biomaterials. 2004. Vol. 25, № 1. P. 129-138.

133. Molladavoodi S. [et al.] Investigation of microstructure, mechanical properties and cellular viability of poly(L-lactic acid) tissue engineering scaffolds prepared by different thermally induced phase separation protocols // J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2013. Vol. 17. P. 186-197.

134. Mannella G.A. [et al.] Evidence of mechanisms occurring in thermally induced phase separation of polymeric systems // J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 2014. Vol. 52. P. 979-983.

135. Basu A. [et al.] Poly(lactic acid) based hydrogels // Adv. Drug Deliv. Rev. 2016. Vol. 107. P. 192-205.

136. Li Z. [et al.] Controlled gene delivery system based on thermosensitive biodegradable hydrogel // Pharm. Res. 2003. Vol. 20, № 6. P. 884-888.

137. Tyagi P. [et al.] Sustained intravesical drug delivery using thermosensitive hydrogel // Pharm. Res. 2004. Vol. 21, № 5. P. 832-837.

138. Kim Y.J. [et al.] Controlled release of Insulin from injectable biodegradable triblock copolymer // Pharm. Res. 2001. Vol. 18, № 4. P. 548-550.

139. Choi S., Baudys M., Kim S.W. Control of blood glucose by novel GLP-1 delivery using biodegradable triblock copolymer of PLGA-PEG-PLGA in type 2 diabetic rats // Pharm. Res. 2004. Vol. 21, № 5. P. 827-831.

140. Qiao M. [et al.] Injectable biodegradable temperature-responsive PLGA-PEG-PLGA copolymers: Synthesis and effect of copolymer composition on the drug release from the copolymer-based hydrogels // Int. J. Pharm. 2005. Vol. 294. P. 103-112.

141. Ma H. [et al.] Localized co-delivery of Doxorubicin, Cisplatin, and Methotrexate by thermosensitive hydrogels for enhanced Osteosarcoma treatment // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. Vol. 7, № 49. P. 27040-27048.

142. Zentner G.M. [et al.] Biodegradable block copolymers for delivery of proteins and water-insoluble drugs // J. Control. Release. 2002. Vol. 72, № 1-3. P. 203-215.

143. Zhang Y. [et al.] Novel thymopentin release systems prepared from bioresorbable PLA-PEG-PLA hydrogels // Int. J. Pharm. 2010. Vol. 386, № 1-2. P. 15-22.

144. Shah Mohammadi M., Bureau M.N., Nazhat S.N. Polylactic acid (PLA) biomedical foams for tissue engineering. In Netti P.A. (ed) Biomedical foams for tissue engineering applications. Sawston: Woodhead Publishing. 2014. P. 313334.

145. Hutmacher D.W., Garcia A.J. Scaffold-based bone engineering by using genetically modified cells // Gene. 2005. Vol. 347, № 1. P. 1-10.

146. Ishaug S.L. [et al.] Osteoblast function on synthetic biodegradable polymers // J. Biomed. Mater. Res. 1994. Vol. 28, № 12. P. 1445-1453.

147. Karageorgiou V., Kaplan D. Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis // Biomaterials. 2005. Vol. 26. P. 5474-5491.

148. Kellomäki M. [et al.] Bioabsorbable scaffolds for guided bone regeneration and generation // Biomaterials. 2000. Vol. 21, № 24. P. 2495-2505.

149. Freed L.E. [et al.] Neocartilage formation in vitro and in vivo using cells cultured on synthetic biodegradable polymers // J. Biomed. Mater. Res. 1993. Vol. 27, № 1. P. 11-23.

150. Tanaka Y. [et al.] The optimization of porous polymeric scaffolds for chondrocyte/atelocollagen based tissue-engineered cartilage // Biomaterials. 2010. Vol. 31, № 16. P. 4506-4516.

151. Santos A.R. [et al.] Vero cell growth and differentiation on poly(L-lactic acid) membranes of different pore diameters // Artif. Organs. 2001. Vol. 25, № 1. P. 7-13.

152. Boateng J.S. [et al.] Wound healing dressings and drug delivery systems: A review // J. Pharm. Sci. 2008. Vol. 97, № 8. P. 2892-2923.

153. Nair L.S., Laurencin C.T. Polymers as biomaterials for tissue engineering and controlled drug delivery // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2006. Vol. 102. P. 4790.

154. Lee L.Y. [et al.] Paclitaxel release from micro-porous PLGA disks // Chem. Eng. 2009. Vol. 64, № 21. P. 4341-4349.

155. Cabezas L.I. [et al.] Validation of a mathematical model for the description of hydrophilic and hydrophobic drug delivery from biodegradable foams: Experimental and comparison using indomethacin as released drug // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. Vol. 53, № 21. P. 8866-8873.

156. Lopez-Periago A.M. [et al.] Supercritical CO2 processing of polymers for the production of materials with applications in tissue engineering and drug delivery // J. Mater. Sci. 2008. Vol. 43, № 6. P. 1939-1947.

157. Cha H.S. [et al.] Frequency of bone graft in implant surgery // Maxillofac. Plast. Reconstr. Surg. 2016. Vol. 38, № 19. P. 1-4.

158. Kim A. [et al.] Subapical osteotomy to correct dental implant malpositioning and vertical ridge deficiency: A clinical report // J. Prosthet. Dent. 2012. Vol. 108, № 4. P. 204-208.

159. Briguglio F. [et al.] The use of titanium mesh in guided bone regeneration: A systematic review // Int. J. Dent. 2019. Vol. 1. P. 1-8.

160. Кузнецова В.С. [и др.] Перспективы использования гидрогелей в качестве основы для отверждаемых костно-пластических материалов // Стоматология. 2017. Т. 6. С. 68-74.

161. Wikesjo U.M.E., Susin C., Lee J. Alveolar augmentation: focus on growth factors (BMPs). In Zreiqat H., Dunstan C., Rosen V. (eds) A Tissue Regeneration Approach to Bone and Cartilage Repair. Cham: Springer. 2015. P. 99-118.

162. Zhou H.Y. [et al.] Glycerophosphate-based chitosan thermosensitive hydrogels and their biomedical applications // Carbohydr. Polym. 2015. Vol. 117. P. 524536.

163. Chenite A. [et al.] Novel injectable neutral solutions of chitosan form biodegradable gels in situ // Biomaterials. 2000. Vol. 21, № 21. P. 2155-2161.

164. Kim K.S. [et al.] The osteogenic differentiation of rat muscle-derived stem cells in vivo within in situ-forming chitosan scaffolds // Biomaterials. 2008. Vol. 29, № 33. P. 4420-4428.

165. Hammersley A. The FIT2D home page [Электронный ресурс] // URL: http://www.esrf.eu/computing/scientific/FIT2D/ (дата обращения 16.05.2019).

166. ImageJ [Электронный ресурс] // URL: https://imagej.nih.gov/ij/index.html (дата обращения 16.05.2019).

167. Гинье А. Рентгенография кристаллов. М: Гос. изд. физ.-мат. лит. 1961. 420 с.

168 Patterson A.L. The scherrer formula for X-ray particle size determination // Physical review. 1939. Vol. 56. P. 978-982.

169 ГОСТ ISO 10993-5-2011 «Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 5. Исследования на цитотоксичность: методы in vitro».

170 ГОСТ ISO 10993-6-2011 «Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 6. Исследование местного действия после имплантации».

171 Загоскин Ю.Д. [и др.] Гидрогели и губчатые материалы на основе тройных блок-сополимеров лактида и этиленгликоля // Доклады академии наук. 2019. Т. 486, № 4. С. 433-436.

172 Bhatia S.R., Tew G.N. PLA-PEO-PLA hydrogels: Chemical structure, self-assembly and mechanical properties // ACS Symp. Ser. 2012. Vol. 1114. P. 313324.

173 Agrawal S.K. [et al.] Micro- to nanoscale structure of biocompatible PLA-PEO-PLA hydrogels // Langmuir. 2007. Vol. 23, № 9. P. 5039-5044.

174 Saffer E.M., Tew G.N., Bhatia S.R. Poly(lactic acid)-poly (ethylene oxide) Block Copolymers: New Directions in Self-Assembly and Biomedical Applications // Curr. Med. Appl. 2011. Vol. 18, № 36. P. 5676-5686.

175 Grigoriev T.E. [et al.] Effect of molecular characteristics and morphology on mechanical performance and biocompatibility of PLA-based spongious scaffolds // BioNanoScience, 2018. V. 8, № 4. P. 977-983.

176 Васильев А.В. [и др.] Сравнение кинетики высвобождения импрегнированного костного морфогенетического белка-2 из биополимерных матриксов // Перспективные материалы. 2019. № 4, C. 1327.

177 Fischer E., Sterzel H., Wegner G. Investigation of the structure of solution grown crystals of lactide copolymers by means of chemical reactions // Colloid.Polym. Sci. 1973. Vol. 990. P. 980-990.

178 Grigoriev T.E. [et al.] Influence of molecular characteristics of chitosan on properties of in situ formed scaffolds // BioNanoScience. 2017. V. 7, № 3. P. 492495.

179 Chen D, Zhao M, Mundy GR. Bone morphogenetic proteins // Growth factors. 2004. Vol. 22, №4. P. 233-241.

180 Севастьянов В.И. [и др.] Биосовместимые и матриксные свойства полилактидных губок // Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2018. Т. 20, № 2. С. 82-90.