Спосіб одержання рн-залежних гідрогелів на основі кополімерів хітозану, закріплених на поверхні бавовняної тканини

Спосіб одержання рН-залежних гідрогелів на основі кополімерів хітозану, закріплених на поверхні бавовняної тканини, що включає взаємодію хітозану і вінільного мономера з одержанням кополімеру у вигляді гідрогелю у присутності агента зшивання N,N'-метиленбісакриламіду та ініціатора, просочування одержаним кополімером бавовняної тканини та закріплення гідрогелю взаємодією з поверхнею бавовняної тканини, який відрізняється тим, що як вінільний мономер використовують N-вініл-2-піролідон, як ініціатор використовують трет-бутилпероксиметилмалеїнат, взаємодію хітозану і вінільного мономера здійснюють одночасно з просочуванням бавовняної тканини та закріпленням гідрогелю. Винахід стосується органічних високомолекулярних полісахаридів, хітину, його похідних, зокрема, одержання кополімерів хітозану і N-вініл-2піролідону і може бути використаний для одержання рН-залежних гідрогелів, закріплених на поверхні бавовняної тканини як носіїв біологічноактивних та лікарських речовин у фармації, медицині, ветеринарії, косметиці. Відомий спосіб одержання рН-залежних гідрогелів на основі суміші 50,0% хітозану, 20,0% карагенану та 30,0% натрій карбоксиметилцелюлози, що розміщені на бавовняній тканині [D. Jocic, P. Glampedaki, A. Navarro, M.M.C.G. Warmoeskerken Developing "smart" cotton fabric by coating with biopolymer-based hydrogel Il International Conferenct Intelligent Textiles & Mass Customisation. - 2007. - Casablanka - Магоссо]. рН-залежні гідрогелі одержували змішуванням за 353К двох розчинів, один з яких одержували розчиненням 3,8% хітозану у 2% водному розчині оцтової кислоти, у який додавали 5,7% натрій хлориду. Другий розчин одержували розчиненням 2,3% натрій карбок симетилцелюлози у воді за 353К з наступним розчиненням у цьому розчині 1,5% карагенану та 5,7% натрій хлориду, після чого формували гідрогель протягом 24 годин за 281К, який поміщали у дистильовану воду і видаляли натрій хлорид екстрагуванням протягом 96 годин за 281К. Одержаний гідрогель металічним ножем наносили на одну із сторін зразку бавовняної тканини і висушували за кімнатної температури. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб одержання рН-залежних гідрогелів на основі кополімерів хітозану, закріплених на поверхні бавовняної тканини, що включає одержання кополімеру хітозану і вінільного мономеру у вигляді гідрогелю у присутності агенту зшивання N,N'метиленбісакриламіду та ініціатора, просочування ним бавовняної тканини та закріплення гідрогелю взаємодією з поверхнею бавовняної тканини, який здійснюють нанесенням попередньо синтезованих гідрогелевих мікрочастинок хітозан-ко-полі-(Nізопропілакриламіду) на попередньо карбоксиметильовану поверхню бавовняної тканини та їх вза UA (11) 90987 (13) (21) a200912929 (22) 14.12.2009 (24) 10.06.2010 (46) 10.06.2010, Бюл.№ 11, 2010 р. (72) БУДІШЕВСЬКА ОЛЬГА ГРИГОРІВНА, СОЛОМКО НАДІЯ ЮРІЇВНА, ПОПАДЮК АНДРІЙ ІГОРОВИЧ, ВОРОНОВ АНДРІЙ СТАНІСЛАВОВИЧ, КОГУТ АНАНІЙ МИХАЙЛОВИЧ, ВОРОНОВ СТАНІСЛАВ АНДРІЙОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" (56) UA, 19498, U, 15.12.2006 UA, 25641, A, 30.10.1998 SU, 729197, A, 28.04.1980 RU, 2346442, C1, 20.02.2009 US, 20040224021, A1, 11.11.2004 CN, 1417248, A, 14.05.2003 C2 2 (19) 1 3 ємодією з поверхнею [D. Jocic, A. Tourrette, P. Glampedaki and M.M.C.G. Warmoeskerken Application of temperanure and pH responsive microhydrogels for functional finishing of cotton fabric Il Materials Technology. - 2009. - vol. 24. - N 1. - P. 14-23]. Однак, у цьому способі утворюється кополімер у вигляді гідрогелевих мікрочастинок, процес створення і закріплення рН-залежного гідрогелю є багатостадійним і складним, а кополімер хітозанко-полі(N-ізопропілакриламід) не містить фрагментів, що могли би забезпечити абсорбуючі властивості. В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб одержання рН-залежних гідрогелів на основі кополімерів хітозану, закріплених на поверхні бавовняної тканини, у якому використання хітозану та нових мономеру та ініціатору забезпечило би можливість одночасного здійснення стадії одержання кополімеру хітозану та вінільного мономеру, просочування ним бавовняної тканини та закріплення гідрогелю взаємодією з поверхнею бавовняної тканини з отриманням однорідного шару рН-залежного гідрогелю тривимірної структури, здатного до абсорбції лікарських засобів та біологічно-активних речовин та їх десорбції при зміні рН середовища, або перенесенні його у інше водне середовище, що дозволить використовувати його у медицині як засіб для транспортування ліків з одночасною абсорбцією токсинів. Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання рН-залежних гідрогелів на основі кополімерів хітозану, закріплених на поверхні бавовняної тканини, що включає взаємодію хітозану і вінільного мономеру з одержанням кополімеру у вигляді гідрогелю у присутності агенту зшивання N,N'-метиленбісакриламіду та ініціатора, просочування одержаним кополімером бавовняної тканини та закріплення гідрогелю взаємодією з поверхнею бавовняної тканини, згідно з винаходом, як вінільний мономер використовують N-вініл2-піролідон, як ініціатор використовують третбутилпероксиметилмалеїнат, взаємодію хітозану і вінільного мономеру, здійснюють одночасно з просочуванням бавовняної тканини та закріпленням гідрогелю. Це забезпечує створення в одну стадію однорідного шару рН-залежного гідрогелю тривимірної структури, закріпленого на поверхні бавовняної тканини. Закріплення забезпечується утворенням тривимірної сітки кополімеру хітозан-ко-полі-(Nвініл-2-піролідону) та радикальними реакціями передачі ланцюга та рекомбінації за участю макромолекул целюлози поверхні бавовни та хітозану і хітозан-ко-полі(N-вініл-2-піролідону), які ініційовані ініціатором трет-бутилпероксиметилмалеїнатом, що дозволить використовувати його у медицині як засіб для транспортування ліків з одночасною абсорбцією токсинів. Для одержання рН-залежних гідрогелів на основі кополімерів хітозану, закріплених на поверхні бавовняної тканини були використані: хітозан (Хіт) (полі- -1,4-(2-дезокси-2-аміно-Dглюкоза) (Aldrich) середньої молекулярної маси зі ступенем дезацетилюванння 75%, який викорис 90987 4 товували без додаткового очищування. N-вініл-2-піролідон (ВП) (Aldrich) вміст основної речовини > 99%, використовували без додаткового очищування. Трет-бутилпероксиметилмалеїнат (ПМ) синтезували за методикою [Соломко Н.Ю. Синтез пероксидних похідних хітозану для створення полімерних композиційних матеріалів. Дис. к.х.н./Львів.: 2007. - 159с] формули: Агент зшивання N,N'-метиленбісакриламід (МбAM) (Aldrich), використовували без додаткового очищування. Бавовняну тканину, 100% бавовна, (BANDE, CALICOT, WINDSEL, 0,10x5m, Франція), з питомою вагою 124г/м2. Взірці бавовняної тканини готували триразовим кип'ятінням у свіжих порціях дистильованої води протягом 30 хвилин, після чого їх висушували пасивним сушінням на повітрі за кімнатної температури. Водний розчин Хіт одержували розчиненням 1,0г Хіт в присутності 0,041-0,082г ПМ у 86,4486,34г дистильованої води, підкисленої оцтовою кислотою, за перемішування і кімнатної температури. Концентрація Хіт у водних розчинах становила 1,16%. Вихідну реакційну суміш одержували за перемішування водного розчину Хіт та ПМ з ВП та МбАМ за концентрації ВП 13,2% мас та МбАМ 0,26% мас за кімнатної температури протягом 1 години, після чого проводили дегазування за пониженого тиску. Суть винаходу пояснюється прикладами. Приклад 1 Взірець бавовняної тканини нерухомо закріпляли у затискачах у скляному реакторі, який виконаний у формі паралелепіпеду з площиннопаралельними протилежними сторонами, розміри якого відповідали розмірам взірців бавовняної тканини та товщині шару гідрогелю. 50г дегазованої реакційної суміші, що містить 0,5г (1,0%) Хіт, 0,011г (0,022%) ПМ, 6,59г (13,2%) ВП, 0,13г (0,26%) МбАМ та воду (таблиця, п. 1) завантажували у реактор із закріпленою бавовняною тканиною, барботували аргон протягом 30 хвилин, щільно закривали реактор та термостату вали реакційну суміш за 333К протягом 4 годин, після чого реактор відкривали. Одержаний рН-залежний гідрогель на основі кополімеру Хіт-ПВП, закріплений на поверхні бавовняної тканини очищували від гомополімеру ПВП та залишків ВП екстрагуваням дистильованою водою за 298К. Склад гелеутворюючого кополімеру Хіт-ПВП визначали гравіметрично. Вміст фрагментів Хіт у гелеутворюючому кополімері Хіт-ПВП Хіт обчислювали за формулою: ХІТ = Гг СХІТ / Екс.сух, % мас, де Гг - маса наважки вологого гідрогелю, взятої після синтезу, г; СХіт - концентрація Хіт у вихідній реакційній суміші, % мас; 5 90987 6 ній суміші, % мас. Вміст фрагментів прищепленого ПВП у гелеутворюючому кополімері Хіт-ПВП ПВП прищ обчислювали за формулою: ПВП прищ = 100,0 Хіт МбАМ, % мас. Екс.сух = - маса наважки гідрогелю після її очищування екстрагуванням і висушування до постійної маси, г. Вміст фрагментів МбАМ у гелеутворюючому кополімері Хіт-ПВП МбАМ обчислювали за формулою: МбАМ = Гг CМбАМ / Екс.сух, % мас, де СМбАМ - концентрація МбАМ у вихідній реакцій Таблиця Умови синтезу і склад гелеутворюючого кополімеру Хіт-ПВП № прикладу 1 2 3 Концентрація реагентів у вихідній реакційній суміші, % мас Хіт ПМ ВП МбАМ 1,0 1,0 1,0 0,022 0,034 0,051 13,2 13,2 13,2 Склад гелеутворюючого кополімеру Хіт-ПВП (сухого), % мас Фрагменти Фрагменти Фрагменти Хіт ПВП МбАМ 30,9 60,9 8,2 28,7 63,8 7,5 27,6 65,1 7,3 0,26 0,26 0,26 Приклад 2 Взірець рН-залежного гідрогелю на основі кополімеру хітозану, закріпленого на поверхні бавовняної тканини одержували аналогічно прикладу 1, вміст ПМ у вихідній реакційній суміші складав 0,017г (0,034%) (таблиця, п. 2). Очищування рН-залежного гідрогелю, закрпленого на поверхні бавовняної тканини проводили аналогічно прикладу 1. Склад гелеутворюючого кополімеру Хіт-ПВП визначали аналогічно прикладу 1. Приклад 3 Взірець рН-залежного гідрогелю на основі кополімеру хітозану, закріпленого на поверхні бавовняної тканини одержували аналогічно прикладу 1, вміст ПМ у вихідній реакційній суміші складав 0,026г (0,052%) (таблиця, п. 3). Очищування рН-залежного гідрогелю, закрпленого на поверхні бавовняної тканини проводили аналогічно прикладу 1. Склад гелеутворюючого кополімеру Хіт-ПВП визначали аналогічно прикладу 1. Приклад 4 Взірець рН-залежного гідрогелю на основі кополімерів Хіт-ПВП, закріпленого на поверхні бавовняної тканини, підготовленого за прикладом 1, поміщали у водний розчин модельного антибіотику цефазоліну натрію (ЦН) концентрацією 1,5 103 моль/л з рН 4,0 і проводили абсорбцію ЦН гідро Комп’ютерна верстка А. Крулевський гелем протягом 24 годин за температури 280К. Абсорбція складала 120мг ЦН/1г сухого гідрогелю. Концентрацію ЦН у водному середовищі і його абсорбцію гідрогелем контролювали УФспектроскопічно. По завершенні абсорбції гідрогель з абсорбованим ЦН, закріплений на поверхні бавовняної тканини видаляли з водного розчину, висушували за кімнатної температури пасивним сушінням. Сухий гідрогель з адсорбованим ЦН, закріплений на бавовняній тканині, поміщали у водне середовище з рН 5,0 за температури 280К і проводили набухання гідрогелю з одночасною десорбцією з нього ЦН. Концентрацію ЦН у водному середовищі і його десорбцію з гідрогелю контролювали УФ-спектроскопічно. Десорбція ЦН з гідрогелю протягом 50 годин складала 22% від кількості ЦН, абсорбованого гідрогелем. Приклад 5 Взірець сухого рН-залежного гідрогелю на основі кополімерів Хіт-ПВП, закріпленого на поверхні бавовняної тканини, підготовленого за прикладом 4, поміщали у водне середовище з рН 8,0 і проводили набухання гідрогелю з одночасною десорбцією з нього ЦН. Концентрацію ЦН у водному середовищі і його десорбцію з гідрогелю контролювали аналогічно прикладу 4. Десорбція ЦН з гідрогелю протягом 50 годин складала 5% від кількості ЦН, абсорбованого гідрогелем. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601