Структура и свойства хитозановых пленок и покрытий, получаемых из растворителей на основе диоксида углерода под высоким давлением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат физико-математических наук Чащин, Иван Сергеевич

• Чащин, Иван Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Чащин, Иван Сергеевич

Оглавление

Список сокращений

Введение

Цель и задачи исследования

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Использование хитозана в качестве биосовместимого полимера в биомсдицинских приложениях

1.1.1 Структура хитозана

1.1.2 Растворимость хитозана

1.1.3 Конформация макромолекул хитозана

1.1.4 Антимикробные свойства хитозана

1.1.5 Хитозановые плёнки, получаемые методом полива

1.2 Анализ возможности применения сверхкритического диоксида углерода в качестве растворителя хитозана

1.2.1 Свойства сверхкритического СО2

1.2.2 Применение ск СОг в качестве растворителя при нанесении тонких полимерных пленок на поверхности

1.2.3 Проблема растворимости хитозановых материалов в ск СО2

1.2.4 Теоретические исследования поведения макромолекул при растворении в сверхкритическом растворителе

1.3 Результаты исследований макромолекул полисахаридов с помощью ССМ

1.4 Анализ использования угольной кислоты в качестве биосовместимого растворителя хитозана

1.4.1. Угольная кислота

1.4.2. Возможность растворения хитозана в угольной кислоте

1.4.3. Антимикробные свойства угольной кислоты

1.5 Нанокомпозитные хитозановые материалы

1.5.1 Исследования биоактивности наночастиц серебра

1.5.2. Использование хитозана при приготовлении наночастиц серебра

1.5.3 Возможный механизм восстановления металлических наночастиц серебра с помощью хитозана

1.5.4. Получение хитозановых нанокомпозитных пленок с наночастицами серебра

1.6 Решение задачи снижения кальцификации коллагеновой матрицы биопротезного клапана сердца путем покрытия ее хитозаном

1.6.1 Коллагеновая матрица перикарда биопротезного клапана сердца

1.6.2 Ингибирование кальциноза коллагеновой матрицы хитозановым покрытием

1.7 Постановка задачи исследования исходя из текущего фундаментально-научного и научно-технического уровня

Глава 2 Экспериментальная часть

2.1 Материалы

2.1.1 Приготовление хитозановых образцов

56

2.1.2 Приготовление хитозановых материалов для получения нанокомпозитных пленок с наночастицами серебра поливом из водных растворов кислот

2.1.4 Коллагеновые матрицы перикарда биопротезного клапана сердца

2.1.5. Подготовка клеток для проведения исследования биосовместимых свойств коллагеновых матриц перикарда

2.1.6. Подготовка коллагеновых матриц перикарда для проведения исследования их биосовместимых свойств

2.1.7. Подготовка экстрактов коллагеновых матриц перикарда для проведения

исследования их биосовместимых свойств

2.2. Экспериментальные методики, используемые в работе

2.2.1 Нанесение хитозановых макромолекул на подложку слюды из растворов в ск С02

2.2.2. Приготовление растворов хитозана в кислотах для получения нанокомпозитных хитозановых пленок поливом

2.2.3 Получение хитозанового покрытия на коллагеновых матрицах перикарда биологического протеза клапана сердца осаждением из растворов хитозана в угольной кислоте

2.2.3.1. Приготовление раствора хитозана в воде, насыщенной углекислым газом под высоким давлением (угольной кислоте)

2.2.3.2. Нанесение хитозанового покрытия на коллагеновые матрицы перикарда биологического протеза клапана сердца методом прямого осаждения из раствора хитозана в угольной кислоте

2.2.4. Исследование структуры нанокомпозитных хитозановых пленок с наночастицами серебра и коллагеновых матриц перикарда

2.2.5. Исследование механико-прочностных характеристик коллагеновых матриц перикарда с нанесенным хитозановым покрытием

2.2.6. Исследование адгезии бактерий к контрольным образцам коллагеновых матриц перикарда и к образцам коллагеновых матриц перикарда покрытых хитозаном

2.2.7. Исследование биосовместимых свойств коллагеновых матриц перикарда с нанесенным хитозановым покрытием из растворов в угольной кислоты

2.2.7.1 Схема эксперимента

2.2.7.2. Контакт с образцами (экстрактами)

2.2.7.3. Метод витальной окраски. Критерии оценки цитотоксичности экстрактов

2.2.8. Исследование кальцификации коллагеновых матриц перикарда с хитозановым покрытием, полученным осаждением из растворов в угольной кислоте

2.2.9. Исследование структуры межфазной границы и фазового разделения смеси Н2О/СО2 при различном давлении и температуре

2.2.10. Определение количества хитозана в коллагеновой матрице методом меченных атомов

2.3. Обработка экспериментальных данных

2.3.1. Процедура численного анализа ССМ изображений хитозановых макромолекул осажденных на подложку из растворов в ск СОг

2.3.2 Обработка данных, полученных при исследовании механико-прочностных характеристик коллагеновых матриц

Глава 3 Исследование конформации индивидуальных хитозановых макромолекул при прямом осаждении на подложку из растворов в сверхкритическом диоксиде углерода

3.1. Модельная система: прямое осаждение макромолекул хитозана из раствора в сверхкритическом диоксиде углерода на атомарно-гладкую подложку слюды

3.2 Анализ конформаций макромолекул на подложке исследованных образцов хитозана осажденных из растворов в ск СО2

3.2.1 Конформация макромолекул хитозана с 2% С А, адсорбированных на подложку из растворов в ск СО2

3.2.2. Конформация макромолекул хитозана с 15% С А, адсорбированных на подложку из растворов в ск СО2

3.2.3. Конформация макромолекул хитозана-0,85-Са (15% СА), адсорбированных на подложку из растворов в ск СО2

3.2.4. Конформация макромолекул хитозана-0,50 (50% СА), адсорбированных на подложку из растворов в ск СО2

3.2.5. Конформация одиночных полимерных цепей, осажденных на подложку, и ожидаемая механическая стабильность покрытия

3.2.6 Сравнительный анализ растворимости исследованных модификаций хитозана в ск С02

3.2.7 Краткие выводы

101

Глава 4 Исследование структуры и свойств хитозанового покрытия, нанесенного на коллагеновую матрицу перикарда биопротезного клапана сердца, методом прямого осаждения из растворов в угольной кислоте

4.1 Определение растворимости хитозановых образцов в угольной кислоте

4.2. Исследование структуры межфазных границ и фазового разделения смеси Н2О/СО2 при различном давлении и температуре

4.3 Определение количества хитозана, наносимого из растворов в угольной кислоте на коллагеновую матрицу перикарда

4.4 Определение локализации хитозана нанесенного в коллагеновой матрице перикарда методом ИК спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО)

4.5 Исследование методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) структуры поверхности образца коллагеновой матрицы перикарда с хитозановым покрытием, нанесенным из растворов в угольной кислоте

4.6 Сравнительный анализ структуры объема коллагеновой матрицы перикарда с хитозановым покрытием, нанесенным из растворов в уксусной кислоте, и в угольной кислоте

4.7 Определение механико-прочностных свойств коллагеновых матриц перикарда с хитозановым покрытием, нанесенным из угольной кислоты

4.8 Определение степени адгезии некоторых клинических штаммов бактерий к коллагеновым матрицам перикарда с хитозановым покрытием, нанесенным из угольной кислоты

4.9 Определение биосовместимых свойств коллагеновых матриц перикарда с хитозановым покрытием, нанесенным из растворов в угольной кислоте

4.10 Изучение кальцификации коллагеновых матриц перикарда с хитозановым покрытием, нанесенным из растворов в угольной кислоте

4.11 Краткие выводы

Глава 5 Исследование структуры и свойств нанокомпозитных хитозановых пленок с внедренными наночастицами серебра, полученных поливом из растворов угольной кислоты

5.1 Исследование структуры хитозановых пленок с наночастицами серебра, политых из растворов в угольной кислоте

5.2 Исследование структуры и свойств хитозановых пленок с наночастицами серебра, политых из растворов 2% уксусной кислоты

5.3 Исследование структуры хитозановых пленок с наночастицами серебра политых из растворов в смесях угольной и 0,1% уксусной кислоты

5.4 Сравнительный анализ структуры нанокомпозитных хитозановых пленок, полученных поливом из растворов в угольной и уксусной кислот, а также угольной с добавлением уксусной в качестве промоутера растворимости

5.5 Краткие выводы

Заключение

Выводы

Благодарности

Список литературы

Список используемых сокращений

ССМ — сканирующая силовая микроскопия СЭМ — сканирующая электронная микроскопия ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия РДА — рентгенодифракционный анализ ИК — инфракрасная (спектроскопия) ГПХ — гель-проникающая хромотография

ИК НПВО — инфракрасная спектроскопия нарушенного полного внутреннего отражения

СА — степень ацетилирования

СтА —степень адгезии

ИА — индекс адгезии

ДХУК — дихлоруксусная кислота

ГЦК(Р) — гранецентрированная кубическая структура

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства хитозановых пленок и покрытий, получаемых из растворителей на основе диоксида углерода под высоким давлением»

Введение

В настоящее время с развитием медицины возрастает количество научно-исследовательской литературы, связанной с разработкой методов получения биосовместимых пленок и покрытий [1,2], которые могут находить широкое применение в биомедицинских приложениях. Хитозан активно используется в качестве компонентов таких биосовместимых пленок и покрытий в связи с уникальным сочетанием антимикробных, биосовместимых свойств и поликатионной природы этого полимера [3,4,5].

Действительно, как показывает практика внедрения протезов в организм человека, существует проблема их отторжения. Поэтому для улучшения совместимости с организмом человека протезы покрывают пленками, улучшающими биосовместимость.

Как показали недавние исследования, хитозановые биосовместимые покрытия имеют особый практический интерес, поскольку не только придают биосовместимость устройствам, внедряемым в организм человека, но и позволяют решать частную важную задачу снижения кальцификации биопротезного клапана сердца.

Действительно, в настоящий момент в хирургической практике биологические протезы клапанов сердца являются наиболее перспективной альтернативой заменяемому клапану сердца человека. Биологические протезы клапанов сердца, в отличие от механических протезов клапанов, не требуют пожизненного применения антикоагулянтов пациентом, поскольку их створки сформированы из перикарда животных, в основном свиньи или телёнка, родственного по своему составу заменяемому клапану человека, включая родственность физико-химических свойств поверхности. Биологические протезы клапанов сердца имеют гемодинамические свойства, сходные с показателями нормальных клапанов человека, в результате чего

отмечается гораздо меньшее повреждение эритроцитов и меньший риск тромбообразования. Перикард животных перед использованием в качестве материала для биопротеза клапана сердца должен быть обработан раствором глутарового альдегида с целыо его химической стабилизации и устранения видоспецифичности, способной приводить к иммунному ответу организма человека.

Однако, известно, что наличие привносимой такой обработкой свободных остаточных альдегидных групп, контактирующих с элементами крови, является основным фактором отложения фосфатов кальция на поверхности биологического протеза клапана сердца {калъцификацкя), что приводит к выходу клапана из строя [6,7]. В настоящее время срок службы такого клапана составляет порядка 10 лет [120], это означает необходимость проведения повторных операций по замене клапана с указанным временным интервалом.

В 1994 году Ж.Чандой была предложена идея маскирования свободных остаточных альдегидных групп ковалентным связыванием с аминогруппами хитозановых макромолекул [8].

В дальнейшем данная идея была успешно реализована экспериментально и получила подтверждение [9]. Действительно, было показано, что нанесение хитозана на перикард, стабилизированный глутаровым альдегидом, позволяет увеличить долговечность и биосовместимость таких модифицированных биологических протезов клапанов сердца за счет понижения цитотоксичности и склонности к капьцификации [10,11,12].

Способ подавления кальцификации, представленный в современных

исследованиях с применением хитозановых покрытий, основан на

использовании при их формировании в качестве растворителя хитозана

уксусной кислоты. Однако, использование уксусной кислоты в качестве

растворителя хитозана в некоторых случаях может приводить к

аллергическим реакциям или иным негативным откликам организма на остаточный растворитель в модифицированном нанесением хитозанового покрытия биологическом протезе клапана сердца в силу возможной гиперчувствительности или индивидуальной непереносимости [12,13]. Кроме того, остающиеся в изделии, по завершении процесса нанесения, следы остаточного растворителя и связанные с хитозановыми цепями уксуснокислые анионы не только придают изделию долговременный специфический запах, но и могут приводить к избыточному набуханию и деламинации хитозана при последующем контакте с водной средой организма.

Также для биомедицинских приложений интересны и перспективны хитозановые пленки, в том числе для задач тканевой инженерии, для регенерации кожи человека после ожогов или ран. При этом, можно усилить антимикробные свойства пленок дополнительным внедрением в хитозановую матрицу наночастиц серебра.

В научно-исследовательской литературе представлены работы по изучению структуры и свойств растворов хитозана с восстановленными и стабилизированными, непосредственно в таком растворе in situ, наночастицами серебра и получаемых из таких растворов нанокомпозитных хитозановых пленок с внедренными наночастицами серебра [14,15,16]. Однако, в этих исследованиях в качестве растворителя хитозана также используется уксусная кислота, уход которой из получаемого изделия опять же затруднен.

В связи со сказанным выше, на современном этапе развития науки

перед исследователями стоит задача выработки научных основ технологий

по созданию абсолютно биосовместимых с организмом человека пленок и

покрытий. Данная задача может быть решена путем нахождения

растворителей, удовлетворяющих этим требованиям, а также обладающих

антимикробными свойствами и способностью растворять хитозан. В случае

11

успешного решения этой задачи, возникает интересная научно-практическая цель в создании технологии для производства биопротезных клапанов сердца, имеющих улучшенные характеристики в плане подавления калъцификации и усиления биосовместгшых и антимикробных свойств.

В настоящем исследовании мы решаем задачи получения и исследования закономерностей формирования биосовместимых хитозановых пленок и покрытий из растворителей на основе СО2 под высоким давлением, таких как ск С02, и смеси Н2О/СО2 под высоким давлением, т.е. угольная кислота. Данные растворители являются весьма перспективными с точки зрения биомедицинских приложений, поскольку обладают выраженными антимикробными свойствами, но при этом остаточные следы данных растворителей абсолютно гипоаллергенны и биосовместимы с организмом человека. Помимо этого, эти растворители имеют другие общие свойства с фундаментально-научной точки зрения. В этих растворителях ССЬ находится под высоким давлением. Но ещё более важной особенностью является то, что в случае обоих растворителей можно управлять растворяющей способностью по отношению к хитозану вариацией давления, что позволяет добиваться мгновенного изменения растворяющей способности однородно и изотропно во всем объеме раствора в силу свойства давления (Р). Этот факт выделяет данный класс растворителей из ряда традиционных химических растворителей, в которых растворяющей способностью можно управлять вариацией температуры (7) или концентрации растворителя (с). В этом случае состояние раствора меняется в течение характерного времени установления равновесия и процесс перехода раствора в новое состояние происходит неоднородно в пространстве с возникновением градиентов температуры или концентрации молекул растворителя.

В то же время, не изучены закономерности формирования

хитозановых пленок и покрытий, получаемых с использованием

12

растворителей на основе СО2 под высоким давлением, что, помимо очевидной практической возможности применения этих растворителей в биомедицинских приложениях, имеет определенный исследовательский интерес, связанный со специфическими особенностями этих растворителей. Например, преимуществом ск СО2 является то, что при формировании покрытия отсутствует влияние поверхностного натяжения растворителя на стадии его ухода [17], что позволяет избежать реорганизационного влияния растворителя на конформацию индивидуальных макромолекул полимера, формирующего покрытие. Методом микроскопии высокого разрешения можно экспериментально выяснить морфологию отдельных макромолекул хитозана на подложке, и на основании этого можно было бы сделать выводы о том, какие молекулы на основе хитозана лучше растворяются в ск СО2, а также оценить ожидаемое качество покрытий при дальнейшем увеличении поверхностной концентрации осаждаемых молекул. Кроме того, ск СО2 является необычным растворителем с высокой флуктуацией плотности и экспериментально не изучено влияние данного растворителя на конформацию индивидуальных цепей, а также их организацию в покрытие субмономолекулярной толщины из растворов в ск С02 при высоком давлении.

Свойства и угольной кислоты также зависят от давления

насыщающего ССЬ водную среду, в частности изменением величины

давления С02 можно менять рН раствора и, тем самым, варьировать

способность угольной кислоты растворять хитозан. Это существенно

отличает данный растворитель от классических растворителей хитозана,

например растворов уксусной кислоты, чья способность растворять хитозан

зависит лишь от привнесенного количества молекул кислоты, т.е.

концентрации. Кроме того, в связи с задачей снижения кальцификации

коллагеновой матрицы перикарда биопротезного клапана сердца, является

интересным и неизученным то, как специфика высокого давления угольной

13

кислоты может повлиять на структуру получаемого хитозанового покрытия и самой коллагеновой матрицы. Также неизвестно, как осаждение хитозана из таких необычных растворов в угольной кислоте может влиять на свойства коллагеновой матрицы, например на подавление её способности к кальцификации. Путем выявления количественной оценки способности матрицы с хитозановым покрытием, нанесенным из растворов угольной кислоты, к подавлению кальцификации и сравнение с аналогичной характеристикой для контрольных матриц, можно будет сделать вывод о степени и эффективности маскирования альдегидных групп, а также о стабильности хитозанового покрытия.

В рамках решения задачи создания местных биосовместимых гемостатических средств с усиленными антимикробными свойствами, исследовательский интерес представляет определение структуры хитозановых нанокомпозитных пленок, полученных поливом из угольной кислоты. Важной исследовательской задачей является выявление механизмов и закономерностей формирования и роста наночастиц серебра из соли прекурсора в хитозановых растворах в угольной кислоте, из которых поливом можно формировать такие нанокомпозитные пленки.

Цель и задачи исследования

В связи с рассмотренной во введении актуальностью исследований возможностей и перспектив применения хитозановых пленок и покрытий в биомедицинских приложениях, можно определить цель настоящей работы. Целыо работы является исследование структуры и свойств хитозановых пленок и покрытий, получаемых осаждением макромолекул хитозана из растворителей на основе СОг под высоким давлением, а также анализ общих закономерностей их формирования.

В этой связи основными задачами настоящей работы являлись

• Исследование методом ССМ конформации индивидуальных макромолекул хитозана, осажденных из растворов в ск СО2 на поверхность модельной подложки. Установление особенностей осаждения макромолекул хитозана из растворов в ск С02. Выявление закономерностей растворения хитозана в среде ск С02, и конформации хитозановых цепей, адсорбированных на модельной подложке, в зависимости от молекулярной массы и степени ацетилирования хитозана. Установление возможности получения однородных покрытий осаждением полимерного материала из данной среды. Прогнозные предположения о механической стабильности биосовместимого хитозанового покрытия, полученного осаждением хитозана из растворов в ск С02.

• Выработка подходов к нанесению биосовместгшого хитозанового покрытия на коллагеновую матрицу перикарда биологического протеза клапана сердца из растворов в системе Н20/С02 под высоким давлением (угольная кислота). Для этого необходимо изучить растворимость хитозана в угольной кислоте и выявить модификацию хитозана, являющуюся оптимальной для получения

хитозановых покрытий на коллагеновой матрице перикарда. Также необходимо, изучить основные функциональные свойства получаемых покрытий и выявить возможные преимущества в сравнении с покрытием, получаемым с помощью классических растворителей хитозана, это включает: 1) определение структуры и организации хитозанового покрытия, нанесенного из растворов в системе Н2О/СО2 под высоким давлением, на коллагеновой матрице перикарда биологического протеза клапана, 2) предложение моделей механизмов подавления кальцификации коллагеновой матрицы перикарда клапана сердца при покрытии хитозаном из таких растворов, 3) определение адгезии клинических штаммов бактерий, вызывающих осложнения в организме человека после операции по внедрению биологического протеза клапана сердца, к коллагеновой матрице перикарда, обработанного в угольной кислоте и матрице перикарда с хитозановым покрытием, полученным осаждением хитозана из растворов в угольной кислоте.

• Выявление закономерностей формирования и роста наночастиц серебра в хитозановых пленках, получаемых из растворов в смеси Н2О/СО2 под высоким давлением, путем сопоставления структуры данных пленок со структурой таких же пленок, но, получаемых из растворов в классическом растворителе хитозана - уксусной кислоты. Определение закономерностей формирования наночастиц в нанокомпозитных пленках в зависимости от вида растворителя и молекулярной массы хитозана, формирующего хитозановую матрицу.

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Чащин, Иван Сергеевич

Выводы

• Методом ACM было обнаружено, что макромолекулы некоторых хитозановых материалов могут быть растворены в ск С02 и осаждены из таких растворов на подложку в форме изолированных одиночных цепей. Это позволяет сделать вывод об ограниченной растворимости специально предобработанных, с целью уменьшения интенсивности меж- и внутримолекулярных водородных связей, образцов хитозана в ск С02. С помощью анализа АСМ изображений установлено, что конформация осажденных макромолекул на подложке зависит от степени ацетилирования. Для таких макромолекул характерно наличие высокой степени расправленности макромолекулярного контура как целого, что количественно выражается в высоком значении показателя v = 0,78-0,80, близкого к характеристическому значению для статистики двумерных случайных блужданий без самопересечений. Высокая степень расправленности макромолекулярных контуров позволяет ожидать хорошего качества покрытий, которые можно, потенциально, формировать методом прямого осаждения из растворов в ск С02. Однако, для осажденных макромолекул характерно также наличие локальной компактизации с присутствием элементов вторичной структуры, индикатором чего является увеличенная высота молекул над уровнем подложки (от 1 до 3 нм, в зависимости от степени ацетилирования) по сравнению с ожидаемым латеральным размером мономерного звена хитозана (0,70,8 нм) в расправленной конформации, что может быть связано с ограниченной растворимостью хитозана в неполярном ск С02. На основе сравнительного анализа поверхностных концентраций визуализированных макромолекул с различными степенями ацетилирования, осажденных на подложку из таких растворов, было обнаружено, что растворимость хитозана в ск С02 немонотонно зависит от степени ацетилирования.

• Развит и оптимизирован метод нанесения хитозана на коллагеновую матрицу биологических протезов клапанов сердца из растворов в воде, насыщенной диоксидом углерода под высоким давлением (угольной кислоте). Установлено, что, в силу влияния высокого давления растворителя, нанесение хитозана из таких растворов приводит к модификации хитозаном не только приповерхностного слоя коллагеновой матрицы, глубиной несколько микрон, но и к внедрению хитозана по всей толще матрицы. Хотя, методом меченых атомов было установлено, что при таком нанесении количество привносимого хитозана составляет лишь около 1% процента от веса коллагеновой матрицы, удается детектировать улучшение механико-прочностных характеристик, что обусловлено схлопыванием пор в условиях высокого давления матрицы и эффективным связыванием хитозаном их стенок, с повышением общей монолитности структуры. Обнаружено, что: о получаемое хитозановое покрытие на коллагеновой матрице приводит к её рекордным характеристикам в плане подавления кальцификации, интенсивность которой снижается на два порядка по сравнению с исходной немодифицированной матрицей, что происходит за счет глубокой модификации коллагеновых фибрилл хитозаном и повышенной стабильности хитозанового покрытия при нанесении из угольной кислоты. о нанесение хитозана из угольной кислоты существенно увеличивает биосовместимость коллагеновой матрицы перикарда за счет биосовместимости привносимого хитозана на фоне абсолютной биосовместимости возможных остаточных следов растворителя — угольной кислоты. о экспозиция коллагеновых матриц перикарда, как в чистой угольной кислоте, так и в растворе хитозана в угольной кислоте, приводит к существенному снижению степени адгезии как грамотрицательных, так и грамположительных бактерий к матрице на два-три порядка. В случае экспозиции в растворах угольной кислоты из матрицы перикарда экстрагируется часть остаточного клеточного материала, что приводит к исключению специфического взаимодействия между клеточными стенками бактерий и остаточным клеточным материалом на поверхности матрицы. Дополнительное присутствие хитозана, наносимого из растворов в угольной кислоте на коллагеновую матрицу, приводит к полному подавлению грамположительных бактерий, за счёт интенсивного взаимодействия их стенки с покрытием.

• Поливом из растворов в угольной кислоте получены нанокомпозитные хитозановые плёнки с наночастицами серебра размером порядка десятков-сотен нанометров. Установлено, что такие наночастицы сформированы агрегатами нанокристаллов серебра размером около 10 нм, восстановленных хитозаном, причем агрегационное число зависит от растворяющей способности угольной кислоты и составляет порядка сотен-тысяч единиц. Оказалось, что размером, степенью монодисперсности и однородностью распределения наночастиц в матрице хитозана можно управлять вариацией способности угольной кислоты к растворению хитозана.

Благодарности

В первую очередь хотел бы поблагодарить своего научного руководителя д.ф.-м.н. Галлямова Марата Олеговича, за всестороннюю неоценимую поддержку в проведении научных исследований и без которого моя научная деятельность не могла бы осуществиться, и под чьим чутким руководством я делал первые шаги в науке.

Душевно благодарю сотрудника группы полимеров в сверхкритических жидкостях лаборатории физической химии полимеров - к.ф.-м.н. Николаева Александра Юрьевича, за поддержку и помощь по любому обращенному вопросу.

Благодарю всех сотрудников лаборатории физической химии полимеров ИНЭОС РАН и кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ за сотрудничество и внимательное научное и человеческое отношение.

Благодарю всех, с чьей помощью были проведены многие экспериментальные исследования

- сотрудников ЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН: Н.П. Бакулеву, И.Г. Лютову, Н.М. Анучину, Ж.Е. Кондратенко за исследования свойств коллагеновых матриц перикарда,

- с.н.с. Абрамчука С.С (МГУ, физический факультет) за исследования структуры хитозановых пленок и коллагеновых матриц с помощью просвечивающего электронного микроскопа;

- к.ф.-м.н. Эдуарду Левину (ИВС РАН) за рентгендифракционный анализ хитозановых пленок;

- Алексею Кашину (ИОХ РАН) за получение СЭМ изображений поверхности коллагеновых матриц.

- д.ф.-м.н. Благодатских Инесе Васильевне (ИНЭОС РАН) за проведение ГПХ анализа молекулярной массы исходного хитозана и хитозана растворенного в угольной кислоте.

Очень благодарен сотрудникам химического факультета МГУ к.х.н. Бадуну Геннадий Александровичу и к.х.н. Чернышевой Марии Григорьевне за проведение экспериментов по определению количества хитозана с тритиевой меткой, нанесенного на коллагеновую матрицу.

А также, особо благодарю моих родителей и брата за любовь, заботу и всестороннюю поддержку.

Заключение

Мы обнаружили, что можно растворять хитозан в растворителях, имеющих уникальное сочетание свойств абсолютной биосовместимости и антимикробности. Такими растворителями являются растворители на основе диоксида углерода под высоким давлением. При этом растворяющей способностью этих растворителей молено управлять вариаг{ией давления.

В ходе наших исследований была экспериментально показана возможность получения стабильных хитозановых субмономолекулярных покрытий хитозана получаемых осаждением из растворов в ск СОг.

Улучшение растворимости хитозана в ск ССЬ возможно добиться а) путем увеличения давления (Р>100 МПа), б) путем добавления сорастворителей вода). В дальнейшем была развита методика получения достаточно толстых хитозановых покрытий, для этого была разработана концепция увеличения растворимости хитозана путем перехода к угольной кислоте в качестве растворителя хитозана. Были получены хитозановые покрытия на коллагеновой матрице перикарда нанесением из растворов в угольной кислоте. Оказалось, что нанесением хитозана из растворов в угольной кислоте можно получать покрытие, глубоко внедренное в коллагеновую матрицу, и имеющее большую суммарную площадь покрытия коллагеновых фибрилл матрицы в результате эффективного протапливания пор матрицы в среде угольной кислоты, что приводит к рекордным характеристикам получаемой коллагеновой матрицы в плане подавления кальцификации даже по сравнению с матрицей с нанесенным хитозановым покрытием из классического растворителя хитозана - уксусной кислоты. Таким образом, нами был создан фундаментально-научный задел для создания нового поколения биомедицинских устройств, внедряемых в организм человека, с улучшенными биосовместимыми свойствами, а также биопротезных клапанов сердца с увеличенным сроком службы. В дальнейшем для

151 разработки таких биосовместимых устройств перед исследователями может быть поставлена задача поиска технологических параметров нанесения хитозана из угольной кислоты (выбор оптимального давления, температуры, времени экспозиции).

Также, нами были исследованы особенности формирования нанокомопозитных хитозановых пленок с металлическими наночастицами серебра из растворов в угольной кислоте. Было обнаружено, что монодисперсностью, размером и количеством наночастиц в пленке можно управлять варьированием растворяющей способности угольной кислоты, что объясняется различным строением хитозановых макромолекулярных структур в растворе угольной кислоты в зависимости от ее растворяющей способности. В частности, возможность вариации размера наночастиц серебра является перспективной с точки зрения создания биосовместимых пленок с усиленными антимикробными свойствами пролонгируемого действия, которые могут быть использованы в качестве местных ранозаживляющих средств.

Таким образом, были выявлены закономерности и особенности формирования композитных хитозановых пленок и покрытий из растворов на основе диоксида углерода под высоким давлением и была показана перспектива практического применения подхода получения хитозановых пленок и покрытий из этого класса растворителей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Чащин, Иван Сергеевич, 2013 год

Список литературы

[1] Ramakrishna S, Biomedical applications of polymer-composite materials: a review. [Текст] / Ramakrishna S, Mayer J, Wintermantel E , Leong K. // Compos. Sci. Technol. - 2001. - V. 61(9).-P. 1189-1224.

[2] Tang Z, Biomedical applications of layer-by-Layer assembly: from biomimetics to tissue engineering. [Текст] / Z. Tang, Y. Wang, P. Podsiadlo, N. A. Kotov. // Adv. Mater. - 2006. - V. 18(24). - P. 3203-3224.

[3] Muzzarelli C, Chitosan Chemistry: Relevance to the Biomedical Sciences. [Текст] / Muzzarelli C. // Adv. Polym. Sci. - 2005. - V.l 86. P. 151-209.

[4] Jayakumar R, Biomedical applications of chitin and chitosan based nanomaterials—A short review. [Текст] / R. Jayakumar et.al. // Carbohydrate Polym. - 2010.V. 82(2). - P. 227-232.

[5] Casettari L, Biomedical applications of amino acid-modified chitosans: A review. [Текст] / Casettari L, Vllasaliu D, Lam J, et.al. // Biomaterials.- 2012. -V.33(30).-P. 7565-758.

[6] Schoen F, Calcification of bovine pericardium used in cardiac valve bioprostheses. [Текст] / Schoen F, Isao J, Levy R. // Am. J. Pathol. - 1986. -V.123. -P.134-145.

[7] Zilla P, Glutaraldehyde detoxification of aortic wall tissue: a promising perspective for emerging bioprosthetic valve concepts. [Текст] / Zilla P, Fullard L, Trescony P, Meinhart J, Bezuidenhout D, Gorlitzer M. // J. Heart Valve Dis. -1997.-V.6(5).-P.510-520.

[8] Chanda J, Anticalcification treatment of pericardial prostheses. [Текст] / Chanda J. // Biomaterials - 1994. - V. 15. - P.465-469

[9] Nogueira G, Bovine pericardium coated with biopolymeric films as an alternative to prevent calcification: in vitro calcification and cytotoxicity results. [Текст] / Nogueira G, Rodas A, Weska R, Aimoli C, Higa O, Maizato M, Leiner

158

A, Pitombo R, Polakiewicz В, Beppu M. // Mater. Sci. Eng. C. - 2010. - V.30. -P.575-582

[10] Gamzazade A, Electron microscopy of the coating morphology of pericardium tissue with chitosan ionogen derivatives. [Текст] / Gamzazade A, Bakuleva N, Belavtseva E, Gallyamov M. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. - 2009. - V.73. - P.468-470;

[11] Polak R, Inhibition of calcification of bovine pericardium after treatment with biopolymers, E-beam irradiation and in vitro endothelization. [Текст] / Polak R, Rodas A, Chicoma D, Reinaldo G, Beppu M, Pliga O, Pitombo R. // Mater. Sci. Eng. C. - 2012. - V.30. - P. 575-582.

[12] Wuethrich B, Allergic and intolerance reactions to wine [Текст] / Wuethrich В // Allergology. - 2011. - V.34(8). - P.427-436

[13] Przybilla B, Alchocol-induced anaphylaxis - allergy to the ethanol metabolite acetic acid [Текст] / Przybilla B, Ring J, Galosi A // Allergology. -1986. - V.9(4). - P.164-169

[14] Wei D, The synthesis of chitosan-based silver nanoparticles and their antibacterial activity [Текст] / Wei D, Sun W, Qian W, Ye Y, Mac X // Carbohydr. Res. - 2009. - V.344. - P.2375-2382.

[15] Wei D, Effects of cooling treatment and glutaraldehyde on the morphology of Au nanostructures synthesized from Chitosan [Текст] / Wei D, Qian, W, Shi, Y, Ding, S, Xia, Y // Carbohydr. Res. - 2008. - V.343. - P. 512-620.

[16] Jia X, Direct Formation of Silver Nanoparticles in Cuttlebone-Derived Organic Matrix for Catalytic Applications [Текст] / Jia X, Ma X, Wei D, Dong J, Qian W // Coll. Surf. A Phys. Chem. Aspects - 2008. - V.330. - P. 234-240.

[17] Tomasko D, A Review of C02 Applications in the Processing of Polymers [Текст] / David L. Tomasko D, Li H, Liu D, Han X, Maxwell J, Wingert L, Lee J, Koelling К // Ind. Eng. Chem. Res. - 2003. - V.42 (25). - P. 6431-6456.

[18] Kumar M. A review of chitin and chitosan applications [Текст] / Kumar M // React. Funct. Polym. - 2000. - V. 46(1). - P. 1-27.

[19] Rinaudo M, Chitin and chitosan: properties and applications. [Текст] / Rinaudo M. // Prog. Polym. Sci. - 2006. - V.31. - P.603-632.

[20] Горовой JI, Сорбционные свойства хитина и его производных. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. [Текст] / Горовой Л., Косяков В. Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихревой, В.П. Варламова - Изд. «Наука». -М. - 2006. - С.368. - ISBN 5-02-006435-1.

[21] Khor Е, Chitin: fulfilling a biomaterials promise. [Текст] / Khor E. - Изд. «Elsevier Science». -Amsterdam. - 2001. - C. 148. - ISBN 978-0080440187.

[22] Austin P, Chitin: new facets of research. [Текст] / Austin P, Brine C, Castle J, Zikakis J // Science. - 1981. - V.212. -P.749-53.

[23] Muzzarelli R, Modified chitosans and their chemical behavior. [Текст] / Muzzarelli R//Polym. Prep. (Am. Chem. Soc. Div. Polym. Chem.). - 1990. V.31. -P.626.

[24] Khor E, Implantable applications of chitin and chitosan. [Текст] / Khor E, Lim L // Biomaterials. - 2003. -V.24. - P.2339-49.

[25] Muzzarelli R, Methods for the determination of the degree of acetylation of chitin and chitosan. [Текст] / Muzzarelli R, Rocchetti R, Stanic V, Weckx M. In: Muzzarelli RAA, Peter MG, editors. - Изд. «Chitin handbook». - Italy: Atec. - 1997. P. 109-119.

[26] Rinaudo M, Main properties and current applications of some polysaccharides as biomaterials. [Текст] / Rinaudo M // Polym. Int. - 2008. -V.57. -P.397-430.

[27] Clark G, X-ray diffraction studies of chitin, chitosan, and derivatives. [Текст] / Clark G, Smith A. // J. Physic. Chem. - 1936. - V.40. - №7. - P.863-879.

[28] Kawahara M, Fourth 3D structure of the chitosan molecule: conformation of chitosan in its salts with medical organic acids having a phenol group. [Текст] / Kawahara M, Yui T, Oka K, Zugenmaier P, Suzuku S. // Biosci. Biotechnol.Biochem. - 2003. - V.67. - №.7. - P.1545-1550.

[29] Cartier N, Single crystals of chitosan. [Текст] / Cartier N, Domard A, Chanzy H. // Int. J. Biol. Macromol. - 1990. - V.12. - P.289-94.

[30] Roberts G, Chitin chemistry [Текст] / Roberts G. - «Macmillan Press» - London. - 1992. - C.368.-ISBN 978-0333524176.

[31] Yi, H. Biofabrication with chitosan. [Текст] / Yi H, Wu L, Bentley W, Ghodssi R, Rubloff G, Culver J. // Biomacromolecules. - 2005, - V.6, - P.2881-94.

[32] Rinaudo M, Influence of acetic acid concentration on the solubilization of chitosan. [Текст] / Rinaudo M, Pavlov G, Desbrieres J. //Polymer. - 1999. - V.40.

- P.7029-32.

[33] Rinaudo M, Solubilization of chitosan in strong acid medium. [Текст] / Rinaudo M, Pavlov G, Desbrieres J. // Int. J. Polym. Anal. Charact. - 1999. - V.5

- P.267-276.

[34] Aiba S, Studies on chitosan: 3. Evidence for the presence of random and block copolymer structures in partially Nacetylatedchitosans. [Текст] / Aiba S. // Int. J. Biol. Macromol. - 1991. - V. 13. - P.40-44.

[35] Chenite A, Novel injectable neutral solutions of chitosan form biodegradable gels in situ. [Текст] / Chenite A, Chaput C, Wang D, Combes C, Buschmann MD, Hoemann CD. // Biomaterials - 2000. - V.21. - P.2155-2161.

[36] Chenite A, Rheological characterization of thermogelling chitosan/glycerol-phosphate solutions. [Текст] / Chenite A, Buschmann M, Wang D, Chaput C, Kandani N. // Carbohydr. Polym. - 2001. - V.46. - P.39-47.

[37] Molinaro G, Biocompatibilityof thermosensitive chitosan-based hydrogels: an invivo experimental approach to injectable biomaterials. [Текст] / Molinaro G, Leroux JC, Damas J, Adam A. // Biomaterials. - 2002. - V.23. - P.2717-22.

[38] Kienzle-Sterzer C, Dilute solution behavior of a cationic polyelectrolyte. [Текст] / Kienzle-Sterzer C, Rodriguez-Sanchez D, Ma C. // J. Appl. Polym. Sci.

- 1982. - V.27 - P.4467-4470.

[39] Mazeau K, Predicted influence of N-acetyl group content on the conformational extension of chitin and chitosan chains. [Текст] / Mazeau K, Perez S, Rinaudo M. //J. Carbohydr. Chem. - 2000. - V. 19. - P. 1269-1284.

[40] Mazeau K, The prediction of the characteristics of some polysaccharides from molecular modelling. Comparison with effective behaviour. [Текст] / Mazeau K, Rinaudo M. // Food Hydrocolloids. - 2004. - V. 18(6). - P.885-98.

[41] Schatz C, Typical physicochemical behaviors of chitosan in aqueous solution. [Текст] / Schatz C, Viton C, Delair T, Pichot C, Domard A. // Biomacromolecules - 2003. - V.4. - P.641-648.

[42] Pa J, Light scattering study of chitosan in acetic acid aqueous solutions. [Текст] / Pa J, Yu T. // Macromol. Chem. Phys. - 2001. - V.202. - P.985-991.

[43] Brugnerotto J, Overview on structural characterization of chitosan molecules in relation with their behavior in solution. [Текст] / Brugnerotto J, Desbrie'res J, Heux L, Mazeau K, Rinaudo M. // Macromol. Symp. - 2001. -V.168. - P.1-20.

[44] Franklin T, Biochemistry of antimicrobial action. Franklin, T. J., & Snow, G. A. - Изд. «Chapman & Hall» - London. - 1981. - C. 182. - ISBN 0387225544, 9780387225548

[45] Takemono K, Sunamoto, J., & Akasi, M. 1989.// Polymers & medical care.

- 1989 Tokyo: Mita (chap. IV).

[46] Chung Y, Relationship between antibacterial activity of chitosan and surface characteristic of cell wall. [Текст] / Chung Y, Su Y, Chen C, Jia G, Wang H, Wu J, et al. // Acta Pharmacolog. Sinica. - 2004. -V. 27. P.932-936.

[47] Hclander I, Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of gram-negative bacteria.[Текст] / Helander I, Nurmiaho-Lassila E, Ahvenainen R, Rhoades J, Roller S. // Int. J. Food Microbiol. - 2001. - V.71. - P.235-244.

[48] Vishu K, Low molecular weight of chitosans: Preparation with the aid of papain and characterization. [Текст] / Vishu K, Varadaraj M, Lalitha R, Tharanathan R. // Biochimic. Biophysic. Acta. - 2004. - V. 1670(2). - P. 137146.

[49] Young D, Effect of chitosan on membrane permeability of suspension-cultured glycine max and phaseolus vulgaris cells. [Текст] / Young H, Kohle H, Kauss H. // Plant Physiol. -1982. - V. 70. -P. 1449-1454.

[50] Tokura S, Molecular weight dependent antimicrobial activity of chitosan. [Текст] / Tokura S, Ueno S, Miyazaki N. // Macromol. Symp. - 1997. - V.120. -P. 1-9.

[51] Papineau A, Antimicrobial effect of water-soluble chitosans with high hydrostatic pressure. [Текст] / Papineau A, Hoover D, Knorr D, Farkas D. // F.Food Biotech. - 1991.- V.5. -P. 45-57.

[52] Tharanathan R, Chitin—The undisputed biomolecule of great potential. [Текст] / Tharanathan R, Kittur S. // Critic. Rev. Food Sci Nutr. -2003. - V. 43. -P. 61-87.

[53] Cuero R, N-carboxymethyl chitosan inhibition of aflatoxin production: role of zinc. [Текст] / Cuero R, Osuji G, Washington A. // Biotech. Let. - 1991. -V.13(6).-P. 441-444.

[54] Coma V, Bioactive packaging materials from edible chitosan polymer. [Текст] / Coma, V, Deschamps A, Martial-Gros A. // J. Food Sci. - 2003. V. 68(9). P. 2788-2792.

[55] Vishu К,Characterization of chito-oligosaccharides prepared by chitosanolysis with theaid of papain and pronase and their bactericidal action against Bacillus cereus and Escherichia coli. [Текст] / Vishu K, Varadaraj C, Gowda L, Tharanathan R. //Biochem. -2005. -V. 391(2). - P. 167-175.

[56] Li X, Chitosan kills Escherichia coli through damage to be of cell membrane mechanism. [Текст] / Li X, Feng X, Yang S, Fu G, Wanga T, Su Z. // Carbohydr. Polym. - 2010. - V.79. - P.493-499.

[57] Feng Q, Self-assembly and characterization of polyelectrolyte complex films of hyaluronic acid/chitosan. [Текст] / Feng Q., Zeng G., Yang P., Wang C., Cai J. //Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. - 2005. - V. 257-258. - P. 85-88.

[58] Assis O, AFM characterization of chitosan self-assembled films - Chitosan Polyelectrolyte Complexes. [Текст] /Assis O.B., Bernarders-Hilho R. // Int. J. Мої. Sci. - 2002. - V. 51. - P. 633-638.

[59] Fernandes S, Novel materials based on chitosan and cellulose. [Текст] / Fernandes S, Freire C, Silvestre A, Neto C, Gandini A. // Polym Int. — 2011.— V.60.-P. 875-882.

[60] Petrova V, Specific features of chitosan-montmorillonite interaction in an aqueous acid solution and properties of related composite films. [Текст] / Petrova V, Nud'ga L, Bochek M, Yudin V, Gofman I, Elokhovskii V, Dobrovol'skaya I. // Polymer Sci. Ser. A. — 2012. — V. 54(3). —P. 224-230.

[61] Леменовский Д, Вторая молодость известного явления. [Текст] / Леменовский Д.А, Брусова Г.П, Тимофеев В.В, Юрин С.А, Баграташвили В.Н, Попов В.К. // Природа. - 2006. - № 6. - С. 23-25.

[62] Francis A, Liquid-Liquid Equilibriums. [Текст] / Francis А. // J.Phys.Chem. - 1954.-V. 58.-Р.1099.

[63] Dardin A, Fluorocarbons dissolved in supercritical carbon dioxide. NMR evidence for specific solute-solvent interactions. [Текст] / DeSimone, J.M.; Samulski, E.T.//J. Phys. Chem. B. - 1998.-V. 102.-P. 1775.

[64] Kazarian, Specific intermolecular interaction of carbon dioxide. Effect on CH Activation. [Текст] / S.G.,Vincent, M.F., Bright, F.V., Liotta, Ch.L., Eckert Ch.A. // J.Am.Chem.Sos. - 1996. -V. 118.-P. 1729.

[65] Kim J., Ultrathin Film Deposition by Liquid C02 Free Meniscus Coatings Uniformity and Morphology. [Текст] / Kim J., Novick B.J., DeSimone J.M., Carbonell R.G. //Langmuir. - 2006, - V. 22, - P. 642-657.

[66] Puniredd S, Tribological properties of nano-particle laden ultra-thin films formed by molecular assembly in supercritical carbon dioxide. [Текст] / Puniredd S.R., Srinivasan M.P. // J. Colloid Interface Sei. - 2007, - V. 306, - P. 118-123.

[67] Kim J., Ultrathin Film Deposition by Liquid C02 Free Meniscus Coatings Uniformity and Morphology. [Текст] / Kim J., Novick B.J., DeSimone J.M., Carbonell R.G. //Langmuir. - 2006, - V. 22, - P. 642-657.

[68] Kim J., Deposition of poly[2-(perfluorooctyl)ethyl acrylate] from liquid C02 high-pressure free meniscus coating — Uniformity and morphology. [Текст] / Kim J., Carbonell R.G. // J. Supercrit Fluids. - 2007, - V. 42, - P. 129-141.

[69] Gallyamov M, Self-assembly of (perfluoroalkyl)alkanes on a substrate surface from solutions in supercritical carbon dioxide. [Текст] / Gallyamov M.O., Mourran A., Tartsch В., Vinokur R.A., Nikitin L.N., Khokhlov A.R., Schaumburg К., Möller M. // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2006, -V. 8, - P. 2642-2649.

[70] Gallyamov M.O., Conformational dynamics of single molecules visualized in real time by scanning force microscopy: macromolecular mobility on a substrate surface in different vapours. [Текст] / Gallyamov M.O., Tartsch В., Khokhlov A.R., Sheiko S.S., Borner H.G., Matyjaszewski K., Möller M. // J. Microsc. - 2004, - V. 215, - P. 245-256.

[71] Gallyamov M, High-Quality Ultrathin Polymer Films Obtained by Deposition from Supercritical Carbon Dioxide As Imaged by Atomic Force Microscopy. [Текст] / Gallyamov M.O., Vinokur R.A., Nikitin L.N., Said-

Galiyev E.E., Khokhlov A.R., Yaminsky I.V., Schaumburg K. // Langmuir. -2002.-V. 18,-P. 6928-6934.

[72] Shumilkina N, Synthesis and Properties of Fluorinated Derivatives of Carbosilane Dendrimers of High Generations. [Текст] / Shumilkina N.A., Myakushev V.D., Tatarinova E.A., Buzin M.I., Voronina N.V., Laptinskaya T.V., Gallyamov M.O., Khokhlov A.R., Muzafarov A.M. // Polymer Sci. A - 2006. -V. 48,-P. 1240-1247.

[73] Carvallo R., Solubility of chitosan in supercritical carbon dioxide. [Текст] / Carvallo R., Aslam N., Sunol A. // AIChE Annual Meeting Conference Proceedings. - 2005. - P. 4759.

[74] Otake K., One-step preparation of chitosan-coated cationic liposomes by an improved supercritical reverse-phase evaporation method. [Текст] / Otake K., Shimomura Т., Goto Т., Imura Т., Furuya Т., Yoda S., Takebayashi Y., Sakai H., Abe M. // Langmuir. - 2006. - V. 22, - P.4054-4058.

[75] Meredith J.C., Quantitative equilibrium constants between C02 and Lewis bases from FTIR spectroscopy. [Текст] / Meredith J.C., Johnston K.P., Seminario J.M., Kazarian S.G., Eckert C.A. // J. Phys. Chem. - 1996. - V. 100, - P. 1083710842.

[76] Aresta M., The kinetics and mechanism of the reaction between carbon dioxide and a series of amines. Observation and interpretation of an isokinetic effect. [Текст] / Aresta M., Dibenedetto A., Quaranta E., Boscolo M., Larsson R. // J. Mol. Catal. A: Chem. - 2001. - V. 174. - P. 7-12.

[77] Sumi T, A cooperative phenomenon between polymer chain and supercritical solvent: Remarkable expansions of solvophobic and solvophilic polymers. [Текст] / Sumi T, Sekino FI. // J. Chem. Phys. - 2005. - V.122 (194910). - P.1-11.

[78] Sumi T, Anomalous behavior of a polymer chain in supercritical solvents:A remarkable expansion of solvophobic polymer. [Текст] / Sumi T, Sekino H. // Chem. Phys. Lett. - 2005. - V.407. - P.322-326.

[79] Sumi T, Critical casimir effect in a polymer chain in supercritical solvents. [Текст] / Sumi T, Imazaki N, Sekino H. // Phys. Rev.E. - 2009. - V.79 - P. 1-4.

[80] Koga T, Generality of anomalous expansion of polymer chains in supercritical fluids. . [Текст] / Koga T, Gin P, Yamaguchi H, Endoh MK, Asada M, Sendogdular L, Kobayashi M, Takahara A, Akgun B, Satija SK, Sumi T. // Polymer. - 2011. - V.52. - P.4331-6.

[81] Dua A, Polymer collapse in supercritical solvents. [Текст] / Dua A, Cherayil B. // J. Chem. Phys. - 1999. - V. 111 (7). - P.3274-3277.

[82] Vasilevskaya V, Conformation of a polymer chain near the solvent critical region.I. The integral equation theory. [Текст] / Vasilevskaya V, Khalatur P, Khokhlov A. //J. Chem. Phys. - 1998. - V. 109(12). -P.5108-5118.

[83] Vasilevskaya V, Conformation of a polymer chain near the solvent critical region.II. Monte Carlo simulation. [Текст] / Vasilevskaya V, Khalatur P, Khokhlov A. // J. Chem. Physics. - 1998. - V. 109(12). - P.5119-5125.

[84] Li S, Advances in conformations and characterization of fungi polysaccharide. [Текст] / Li S, Xu S, Zhang L. // Acta. Polymer. Sin. - 2010. -V.12. - P.1359-75.

[85] Chandran P, Probing interactions between aggrecan and mica surface by the atomic force microscopy. [Текст] / Chandran P, Dimitriadis E, Basser P, Horkay F. // J. Polym. Sci. В Polym. Phys. - 2010. - V.48(24). - P.2575-81.

[86] Morris V, Using AFM and force spectroscopy to determine pectin structure and (bio) functionality. [Текст] / Morris V, Gromer A, Kirby A, Bongaerts R, Gunning P. // Food Hydrocoll. - 2011. - V.25(2). - P.230-237.

[87] Popa I, Large mechanical response of single dendronized polymers induced by ionic strength. [Текст] / Popa I, Zhang B, Maroni P, Schluter A, Borkovec M. // Angew. Chem. Int. Ed. - 2010. - V.49(25). - P.4250-4253.

[88] Cowman M, Extended, relaxed, condensed conformation of hyaluronan observed by atomic force microscopy. [Текст] / Cowman M, Spagnoli C, Kudasheva D, Li M, Dyal A, Balazs A. // Biophysical Journal. - 2005. - V.88. -P.590-602.

[89] Balnois E, Conformations of succinoglycan as observed by atomic force microscopy. [Текст] / Balnois E, Stoll S, Wilkinson K, Buffle J. // Macromolecules. - 2000. - V.33. - P.7440-7447.

[90] Kocun M, Single molecule atomic force microscopy and force spectroscopy of chitosan. [Текст] / Kocun M, Grandbois M, Ciccia L. // Col. Surf. B: Biointerfaces. - 2011. - V. 82. - P. 470^176.

[91] Лидин P, Реакции неорганических веществ: справочник [Текст] / Лидин Р, Молочко В, Андреева Л, / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — 637 с. —ISBN 978-5-358-01303-2.

[92] Culberson С, Effect of pressure on carbonic acid, boric acid, and the pH in seawater. [Текст] / Culberson C, Pytkowicz M. // Limnol. Ocean. - 1968. -V.13(3). -P.404-417.

[93] Sounders J, The hydrogen-ion concentration of natural waters. The relation of pH to the pressure of carbon dioxide. [Текст] / Sounders J. // Zoologic. Lab., Cambridge. - 1926. -P.46-72.

[94] Toews K, Smart N. Ph-defining equilibrium between water and supercritical CO2, influence on SFE of organic and metal chelates. [Текст] / Toews K, Shrol R Wai C. // An. Chem. - 1995. - V.67. - P. 4040-4043.

[95] Parton T, UV-VIS spectroscopy for the determination of diffusion coefficient and pH in aqueous solutions/ SC-C02 systems. [Текст] / Parton T, Spilimbergo S, Elvassore N, Berucco A. // High-Pressure in Venice 4th

International Symposium on High Pressure Process Technology and Chemical Engineering.- 2002. - Venice, Italy.

[96] Schaev H, Direct measurements of ph and dissolved CO2 in Н20-С0г brine mixtures to supercritical conditions. [Текст] / Schaev H, McGrail B. // Pacific Northwest National Laboratory - P.O. Box 999. - Richland.- WA. - 99352 USA.

[97] Manakov A, Phase diagram and high-pressure boundary of hydrate formation in the carbon dioxide-water system. [Текст] / Manakov A, Dyadin Y, Ogienko A, et. al. // J. Phys. Chem. B. - 2009. - 113. -P. 7257-7262.

[98] Wendland M, Experimental pressure-temperature data on three- and four-phase equilibria of fluid, hydrate, and ice phases in the system carbon dioxide-water. [Текст] / Wendland M, Hasse H; Maurer G. // J. Chem. Eng. Data. - 1999. -V.44.-P. 901-906.

[99] Spycher N, C02-H20 mixtures in the geological sequestration of C02. I. Assessment and calculation of mutual solubilities from 12 to 100°C and up to 600 bar. [Текст] / Spycher N, Pruess K, Ennis-King J. // Geochim. Cosmochim. Acta. - 2003. - V 67(16). - P. 3015-3031.

[100] Anderson K, Solubility of carbon dioxide in water under incipient clathrate formation conditions. [Текст] / Anderson K. // J. Chem. Eng. Data. - 2002. -V.47.-P.219-222.

[101] Sakai Y, Chitosan-Coating of Cellulosic Materials Using an Aqueous Chitosan-C02 Solution. [Текст] / Sakai Y, Hayano K, Yoshioko H, FujiedaT, Saito K. // Polymer J. - 2002. - V. 34(3). - P. 144—148.

[102] Ellis J, Supercritical C02 sterilization of ultra-highmolecular weight polyethylene. [Текст] / Ellis JL. // J. Supercrit. Fluids. - 2010. - V.52. - P.235-240.

[103] Bertoloni G, A study on the inactivation of micro-organisms and enzymes by high pressure C02. [Текст] / Bertoloni G, Bertucco A, De Cian V, Parton T. // Biotechnol. Bioeng. - 2006. - V.95. -P. 155-160.

[104] Cinqucmani С, Inactivation of microbes using compressed carbon dioxide—an environmentally sound disinfection process for medical fabrics. [Текст] / Cinquemani C, Boyle C, Bach E, Schollmeyer E. // J. Supercrit. Fluids.

- 2007. - V.42. - P.392-397.

[105] Parton T, A continuous plant for food preservation by high pressure C02. [Текст] / Parton T, Bertucco A, Elvassore N, Grimolizzi L. // J.Food Eng. - 2007.

- V.79. - P. 1410-1417.

[106] Parton T, High pressure C02 inactivation of food: a multi-batch reactor system for inactivation kinetic determination. [Текст] / Parton T, Elvassore N, Bertucco A, Bertoloni. // J. Supercrit. Fluids. - 2007. - V. 40. - P.490-496.

[107] Qiu Q-Q, Inactivation of bacterial spores and viruses in biological material using supercritical carbon dioxide with sterilant. [Текст] / Qiu Q-Q, Leamy P, Brittingham J, Pomerleau J, Kabaria N, Connor J. // J. Biomed. Mater. Res. В Appl. Biomater. - 2009. - V.91B. - P.572-578.

[108] Panaek A, Silver colloid nanoparticles: synthesis, characterizationand their antibacterial activity. [Текст] / Panaek A, Kvitek, L.; Prucek, R.; Kolar", M.; Veervova, R.; Pizurova, N.; Sharma, V. K.; Nevevna, Т.; Zborvil, R. // J. Phys. Chem. В - 2006. - V. 110. - P. 16248-16253.

[109] Morones J, The bactericidal effect of silver nanoparticles. [Текст] / Morones J, J.L.Elechiguerra, A.Camacho, K.Holt, J.B.Kouri, J.T.Ramirez, M.J.Yacaman. // Nanotechnology. - 2005. - V. 16. - P. 2346-2353.

[110] Sambhy V, Silver bromide nanoparticle polymer composites: Dual action tunable antimicrobial materials. [Текст] / Sambhy V, MacBride M; Peterson B, Sen A. // J. Am. Chem. Soc. - 2006. - V. 128. - P.9798-9808.

[111] Brett D, A discussion of silver as an antimicrobial agent: alleviating the confusion. [Текст] / Brett D, Ostomy W. // Wound Manag. - 2006. - V.52. -P.34-41.

[112] Huang H, Preparation and characterization of metal-chitosan nanocomposites. [Текст] / Huang H, Yuan Q, Xiurong Yang X. // Coll. Surf. B: Biointerfac. - 2004. -V. 39. - P. 31-37.

[113] Murugadoss A, A 'green' chitosan-silver nanoparticle composite as a heterogeneous as well as micro-heterogeneous catalyst. [Текст] / Murugadoss A, Chattopadhyay A. //Nanotechnology. - 2008. -V. 19. -P. 015603/1-015603/9.

[114] Wei D, Facile synthesis of Ag and Au nanoparticles utilizing chitosan as a mediator agent [Текст] / Qian W, Wei D. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2008. - V.62. - P. 136-142.

[115] Крутиков Ю, Синтез и свойства наночастиц: достижения и перспективы. [Текст] / Крутяков Ю, Кудринский А, Оленин А, Лисичкин Г. // Успехи химии. - 2008. - V.77. - №.3. - Р.242-265

[116] Wei D, Chitosan as an active support for assembly of metal nanoparticles and application of the resultant bioconjugates in catalysis. [Текст] / Wei D, Ye Y, Jia X, Yuan C, Qian W. // Carbohydr. Res. - 2010. - V.345. - P. 74-81.

[117] Wei D, The synthesis of chitosan-based silver nanoparticles and their antibacterial activity. [Текст] / Dongwei W, Wuyong S, Weiping Q, Yongzhong Y, Xiaoyuan M. // Carbohydr. Res. - 2009. - V. 344. - P. 2375-2382.

[118] Fratzl P, Collagen: Structure and Mechanics. [Текст] / Ed. P. Fratzl. - Изд. «Springer». - London. - 2008. - C.516. - ISBN 978-0387739052.

[119] Дзязько Ю, Изменение иерархической структуры коллагеновой матрицы при модифицировании поверхности. [Текст] / Дзязько Ю, Мокроусова Е, Вольфкович Ю, Никольская Н, Сосенкин В. // XiM. Ф1з. Технол. Поверхн. - 2011. - Т. 2(4). - С. 443-450.

[120] Siddiqui R, Bioprosthetic heart valves: modes of failure. [Текст] / Siddiqui R, Abraham J, Butany J. // Histopathology. - 2009. - V.55. -V. 135-144.

[121] Edmunds H, Thrombotic and bleeding complication of prosthetic heart valves. [Текст] / Edmunds H. // An. Thoracic Surg. - 1987. - V.44(4). -P. 430445.

[122] Cannegieter S, Thromboembolic and bleeding complications in patients with mechanical heart valve prosthetic. [Текст] / Cannegieter S, Rosendaal F, Briet E. // Circulation. - 1994. - V.89. - P.635-641.

[123] Rahimtoola S, Choice of prosthetic heart valve for adult patients. [Текст] / Rahimtoola S.//J. Am. Coll. Cardiol. - 2003. - V.41.- P.893-904.

[124] Пат. 4759758 США, A61F 224. Prosthetic heart valve. / S. Gabbay, Medical Development, Inc; Заявлено 07.12.84; Опубл. 26.07.88. - 4 с.

[125] Пат. 6610088 США, A61F 224. Biologically covered heart valve prosthesis. / S. Gabbay, Medical Development, Inc; Заявлено 03.05.2000; Опубл. 26.08.2003.-4 с.

[126] Schoen F, Calfication of bovine pericardium used in cardiac valve bioprostheses. [Текст] / Schoen F, Jack W, Levy I. // Am. J. Pathol. - 1986. -V.123. - P.134-145.

[127] Chanda J, Anticalcification treatment of pericardial prostheses. [Текст] / Chanda J. // Biomaterials. - 1994. - V. 15(6). - P.465-469.

[128] Kildeeva N, About mechanism of chitosan cross-linking with glutaraldehyde. [Текст] / Kildeeva N, Penninov P, Vladimirov L, Novikov V, Mikhailov M. // Russ. J. Bioorganic Chem. — 2009. —V. 35 (3).— P. 360-369.

[129] Gamzazade A, The study of the relationship between intrinsic viscosity and molecular weight of chitosan and its carboxymethyl ether. [Текст] / Gamzazade A, M. Chlenov, A. Kriger, E. Frontchek / / Chitin and chitosan, Ed. by H. Struszczyk, H. Pospieszny, A. Gamzazade. Polish Chitin Society, Series N 1. -1999.

[130] Gamzazade A, Some features of chitosane obtaining. [Текст] / Gamzazade AI, Sklyar AM, Rogozhin SV. // Vysokomol. Soedin. A. - 1985. - V.27(6). -P. 1179-84.

[131] Nemtsev S, Deacetylation of chitin under homogeneous conditions. [Текст] / Nemtsev S, Gamzazade A, Rogozhin S, Bykova V, Bykov V. // Appl. Biochem. Microbiol. - P.2002. - V.38(6). - P.521-526.

[132] Bezerra U, The effect of latex and chitosan biopolymer on concrete properties and performance. [Текст] / Bezerra U, Ferreira R, Castro-Gomes J. // Key Eng. Mater. - 2011. - V.466. - P.37-46.

[133] Herrera-Robledo M, Chitosan/albumin/CaC03 as mimics for membrane bioreactor fouling: genesis of structural mineralized-EPS-building blocks and cake layer compressibility. [Текст] / Herrera-Robledo M, Arenas С, Morgan-Sagastume J, Castaño V, Noyola A. // Chemosphere. - 2011. - V.84. - P. 191198.

[134] Guibal E, Interactions of metal ions with chitosan-based sorbents: a review. [Текст] / Guibal E. // Sep. Purif. Technol. - 2004. - V.38. - P.43-74.

[135] Press W, Numerical Recipes in С. [Текст] / Press W, Teukolsky S, Vetterling W, Flannery B. // Cambridge: Cambridge University Press. - 2002.

[136] Галлямов, M.O. Сканирующая силовая микроскопия полимерных структур на подложке. [Текст] : дис. докт. физ.-мат. наук : 02.00.06 : защ. 16.09.09 : утв. 11.12.09 / Галлямов Марат Олегович. - М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2009. - 452 е..

[137] Deacon М, Atomic force microscopy of gastric mucin and chitosan mucoadhesive systems. [Текст] / Deacon M, McGruck S, Roberts C, Williams P, Tendler S, Davies M, Davis S, Harding S. // Biochem. J. - 2000. - V.348(3). -P.557-63.

[138] Rinaudo M, Characterization of chitosan. Influence of ionic strength and degree of acetylation on chain expansion. [Текст] / Rinaudo M, Milas M, Dung P. // Int. J. Biol. Macromol. - 1993. - V. 15(5). - P.281-285.

[139] Гросберг А, Статистическая физика макромолекул. [Текст]: учеб. рук./ Гросберг А, Хохлов А. - Изд. «Наука». -Москва. - 1989. - С.344. - ISBN 502-014055-4.

[140] Langevin D, Interfacial rheology of polyelectrolytes and polymer monolayers at the air-water interface. [Текст] / Langevin D, Monroy F. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. - 2010. - V. 15. -P. 283-93.

[141] Meyer H, The structure factor of dense two-dimensional polymer solutions. [Текст] / Meyer H, Schulmann N, Zabel J, Wittmer J. // Comput. Phys. Commun. -2011. V.182. P.1949-53.

[142] Wittmer J, Algebraic displacement correlation in two-dimensional polymer melts. [Текст] / Wittmer J, Meyer H, Johner A, Kreer T, Baschnagel. // J. Phys. Rev. Lett. - 2010. V. 105. - P.378-385.

[143] Meyer H, Statistical properties of polymer melts in two dimensions. [Текст] / Meyer H, Wittmer J, Kreer T, Johner A, Baschnagel J. // J. Chem. Phys. - 2010. - V.132. P. 184-189.

[144] Khokhlova M, Chitosan macromolecules on a substrate: deposition from solutions in SC C02 and reorganisation in vapours. [Текст] / Khokhlova M, Chaschin I, Grigorev T, Gallyamov M. // Macromol. Symp. - 2010. - V.296(l). P.531-540.

[145] Aiba S, Studies on chitosan: 3. Evidence for the presence of random and block copolymer structures in partially N-acetylated chitosans. [Текст] / Aiba S. // Int. J. Biol. Macromol. - 1991. - V.13(l). -P.40-44.

[146] Saldana M, Apparent solubility of lycopene and b-carotene in supercritical CO2, CO2 + ethanol and CO2 + canola oil using dynamic extraction of tomatoes.

[Текст] / Saldana М, Temelli F, Guigard S, Tomberli B, Gray C. // J. Food. Eng. - 2010. -V.99(l). - P.1-8.

[147] Kirby C, Phase behavior of polymers in supercritical fluid solvents. [Текст] / Kirby C, McHugh M. //Chem. Rev. - 1999. - V.99. - P.565-602.

V

[148] Skerget M, Solubility of solids in sub- and supercritical fluids: a review. [Текст] / Skerget M, Knez Z, Knez-Hrncvicv M. // J. Chem. Eng. Data. - 2011. -V.56. - P.694-719.

[149] Luna-Barcenas G, Relationship between polymer chain conformation and phase boundaries in a supercritical fluid.[Текст] / Luna-Barcenas G, Meredith J, Sanchez I, Johnston K, Gromov D, de Pablo JJ. // J. Chem. Phys. -1997. - V.107(24)-P. 10782-10792.

[150] Lisal M, Conformations of attractive, repulsive, and amphiphilic polymer chains in a simple supercritical solvent: molecular simulation study. [Текст] / Lisal M, Nezbeda I. // J. Chem. Phys. - 2003. - V. 119(7). - P.4026-4034.

[151] Lisal M, Conformations of homopolymer chains and their phase behavior in a simple supercritical solvent. [Текст] / Lisal M, Nezbeda I. // Fluid Phase Equilib. - 2004. V.222-223. P.247-254.

[152] Khokhlova M, Chitosan nanostructures deposited from solutions in carbonic acid on a model substrate as resolved by AFM. [Текст] / Khokhlova M, Gallyamov M, Khokhlov A. // Colloid Polym. Sci. - 2012. - V. 290 (15). - P. 1471-1480.

[153] Faikrua A, Properties of glycerol phosphate/collagen/chitosan blend scaffolds for application in skin tissue engineering. [Текст] / Faikrua A, Jeenapongsa A, Sila-asna M, Viyoch J. // Science Asia. - 2009. - V. 35. -P. 247254.

[154] Hulmes D, Building collagen molecules, fibrils, and suprafibrillar structures. [Текст] / Hulmes D. // J. Struct. Biol. - 2002. - V.137. P. 2-10.

[155] Hulmcs D, The collagen superfamily—diverse structures and assemblies. [Текст] / Hulmes D. //Essays Biochem. - 1992. —V.27. P.49-67

[156] Cui L, Contribution of a thickened cell wall and Its glutamine nonamidated component to the vancomycin resistance expressed by staphylococcus aureus Mu50. [Текст] / Cui L, Murakami II, Kawahara-Arai K, Hanaki H, Hiramatsu K. // Antimicrob. Ag. Chemeoterap.—2000. — V.44(9).— P.2276-2285.

[157] Nunes A, Heterogeneous resistance to vancomycin in Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus and Staphylococcus warned clinical strains: characterisation of glycopeptide susceptibility profiles and cell wall thickening. [Текст] / Nunes A, Teixeira L, Iorio N, Bastos C, de Sousa Fonseca L, Souto-Padron T, dos Santos K. // Int. J. Antimicrob. Ag. — 2006. —V.27. — P.307-315.

[158] Matias V, Cryo-Transmission Electron Microscopy of Frozen-Hydrated Sections of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. [Текст] / Matias V, Al-Amoudi A, Dubochet J, Beveridge T. // J. Bacteriol. — 2003. —V. 185(20). — P.6112-6118.

[159] Elsabee M, Chitosan based edible films and coatings: A review. [Текст] / Elsabee M, Abdou E. // Mat. Sci. Eng.C. — 2013. —V.33. — P. 1819-1841.

[160] Raafat D, Chitosan and its antimicrobial potential—a critical literature survey. [Текст] / Raafat D, Sahl H. // Microbial Biotechnol. — 2009. — V.2. — P. 186-201.

[161] Huang J, Antibacterial activity evaluation of quaternary chitin against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. [Текст] / Huang J, Jiang H, Qiu M and et.al. // Int. J. Biol. Macromol. —2013. — V.52. —P.85-91.

[162] Raafat D, Insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound. [Текст] / Raafat D, Bargen K, Haas A, Sahl H. // Appl. Environmen. Biol. — 2008. — V.74. — P.3764-3773.

[163] Geisberger G, Chitosan-thioglycolic acid as a versatile antimicrobial agent. [Текст] / Geisberger G, Gyenge E, Hinger D, Kach A, Maake C, Patzke G. // Biomacromolecules. — 2013. —V. 14. —P. 1010-1017.

[164] Kumar A, Characterization of chitooligosaccharides prepared by chitosanolysis with the aid of papain and pronase, and their bactericidal action against Bacillus cereus and Escherichia coli. [Текст] / Kumar A, Varadaraj C, Gowda R, Tharanathan N. //Biochem. J. — 2005. — V. 391. — P. 167-175.

[165] Terada A, Bacterial adhesion to and viability on positively charged polymer surfaces. [Текст] / Terada A, Yuasa A, Kushimoto T, Tsuneda S, Katakai

A, TamadaM. //Microbiology. - 2006. - V.152. -P.3575-3583.

[167] Bet M, Cell adhesion and cytotoxicity studies over polyanionic collagen surfaces with avariable negative charge and wettability. [Текст] / Bet M, Goissis G, Silva S, Araujo H. // Biomaterials. - 2002. - V.24. - P.27-34.

[168] Goissis G, Preparation and characterization of an acellular bovine pericardium intended for manufacture of valve bioprostheses. [Текст] / Goissis G, Giglioti A, Braile D. // Artifi. Organs. - 2011. -V. 35(5). - P.484-489.

[169] Способ химической обработки ксеноперикарда: пат. 2384348 Рос. Федерация : МПК7 А 61 L 27/36, А 61 F 2/24 / Л.А. Бокерия, Н.П. Бакулева,

B.Т. Костава, А.И. Гамзазаде, М.О. Галлямов, А.Р. Хохлов; заявитель и патентообладатель Государственное учреждение Научный центр сердечнососудистой хирургии им. А.Н. Бакулева Российской академии медицинских наук. - № 2008112997/15; заявл. 07.04.2008 ; опубл. 20.03.2010, Бюл. № 8. -12с

[170] Chen Р, Synthesis of silver nanoparticles by y-ray irradiation in acetic water solution containing chitosan. [Текст] / Chen P, Song L, Liu Y, Fang F. // Radiat. Phys. Chem. —2007. — V.76. —P. 1 165-1168.