Новые композиционные полимерные материалы на основе поли(3-гидроксибутирата) для контролируемого высвобождения лекарственных веществ (1091722), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Решение уравнения (4) распадается на два случая: для большихвремен экспериментов и для малых.Для малых времен при условии изменения относительной массы,высвободившегося антисептика (Mt/Moo≤0,5), следуетD = π ∗ l 2 ∗ (tgα ) 162идлябольшихD = l 2 ∗ tgβ π 2временпри(10А)другом условииMt/Moo>0,5(10Б)Результаты этих расчетов сгруппированы на рис.15а и 15б.Исходя из результатов, представленных на рис. 16, можно видеть, чтозависимость характеристического параметра от состава смеси имеет минимум вобласти соотношения ПГБ/ПА близкой к 1:1.
Возможное объяснение этогоэффекта заключается в природе взаимодействия полимерных компонентов. Какмы уже отмечали ранее, взаимодействие сложного полиэфира (ПГБ) иполиамида может осуществляться путем образования водородных связей посхеме:Отметим, что в чистом ПГБ не могут образовываться|водородные связи, т.к. его молекулы не имеют доноров0протонов. Поэтому водородные связи формируются для||пары ПГБ-ПА. В присутствии ПГБ частота колебанийамидной группы должна смещаться в область болееC = 0······HNнизких частот.
Измерения спектров чистого полиамида и||его композиции с ПГБ показывают смещение максимумаС= 0CH2полосы амид2 в область низких частот от значения 1554см1для исходного ПА к значению 1538 см-1 для ПА в смеси с||ПГБ. Смещение это максимально при соотношениикомпонентов 1:1 и не зависит от концентрации введенного фурацилина.Учитывая сложный характер системы и возможность образованиякристаллических фаз фурацилина и ПГБ, результаты рис.
15 показывают, чтолимитирующей стадией высвобождения остается не растворение кристаллов,подчиняющееся кинетическому механизму, но диффузия фурацилина изполимерных смесей различного состава. Следовательно, молекулы антисептика(фурацилина) иммобилизуются во всех композициях только благодаря физикохимическим взаимодействиям и высвобождаются из них по физическомузакону диффузии.На рис. 16 показаны результаты расчетов коэффициентов диффузиифурацилина. Как видно из рисунка кривые имеют ярко выраженный минимум вобласти 0,5÷0,6. Наличие минимума на кривой свойство−составсвидетельствует о взаимодействии компонентов путем образованияводородных связей.
В области минимума при соотношении компонентов 1:121сетка водородных связей между компонентами становится более плотной и этопрепятствует транспорту лекарственного вещества.0,620,0M/Moo40,5lnMt/Moo554-0,220,43-0,40,3-0,630,2-0,80,1-1,00,002468101214161801002000.5300400500t, часt , часАБРис. 15. А - Кинетика высвобождения антисептика (фурацилина) из полимерныхкомпозиций различного состава (ПА:ПГБ), обработанная в координатах уравнения 10.2−ПА:ПГБ=7:3, 3−ПА:ПГБ=0:1, 4-−ПА:ПГБ=3:7, 5−ПА:ПГБ=1:1. Б - Кинетикавысвобождения антисептика (фурацилина) из полимерных композиций различногосостава (ПА:ПГБ). Расчет произведен на конечном участке кинетической кривой(Mt/M∞› 0.5) по уравнению 10.
2−ПА:ПГБ=7:3, 3−ПА:ПГБ=0:1, 4-−ПА:ПГБ=3:7,5−ПА:ПГБ=1:1.-18Рис. 16. Полулогариф-мическаязависимость коэффициентовдиффузии фурацилина от составасмесевых композиций ПГБ−ПА.Концентрация фурацилинаравна:0,5%(3), 0,75% (2), 1% (1).2LnD, [см /сек]-20-2212-243-260,00,20,40,60,81,0Доля ПГБ в смеси ПГБ-ПАСопоставление коэффициентов диффузии рассчитанных двумя разнымиспособами, показывает, что они близки друг другу. Особенно эта близостьпроявляется при низком содержании ПГБ для обеих ветвей кривых диффузия состав. С ростом содержания ПГБ различия в диффузионных параметрах,измеренных при условии Mt/Moo≤0,5 и при Mt/Moo>0,5 становится болеезаметным. Объяснить эти расхождения можно, если учесть, что, каксвидетельствуют микрофотографии (раздел 3), пористость системы возрастает сростом концентрации ПГБ в системе.Рисунок 16 показывает не только экстремальную зависимость от состава,но и зависимость коэффициентов диффузии от концентрации фурацилина,подобно тому, как это наблюдалось для чистого ПГБ на рис.
11А.22Таким образом, исследование характера диффузии в полимерныхкомпозициях ПГБ-ПА позволяет регулировать скорость десорбции(высвобождения) антисептика в пределах 2 – десятичных порядков, чтоявляется необходимым при регулированиискорости десорбциинизкомолекулярного компонента и следовательно при создании матричныхпролонгированныхсистемдляконтролируемоговысвобождениялекарственных веществ.Выводы1.С целью создания нового класса биодеградируемых полимерныхкомпозиций на лабораторном уровне впервые разработаны технологическиепринципы получения пленок смесевых композиций поли(3-гидроксибутирата)(ПГБ) и сополимера полиамида 54С (ПА) как из расплава прессованием, так ииз раствора последовательным испарением комбинации растворителей(хлороформ, диоксан, этиловый спирт).2.Используякомплексфизико-химическихметодов,полученыхарактеристики структуры смесей ПГБ-ПА на химическом уровне методомФурье ИК-спектроскопии, на кристаллическом уровне методами рентгеноструктурного анализа (РСА) и дифференциальной сканирующей калориметрии,на микроуровне формирования пор методами сканирующей электронноймикроскопии и малоуглового РСА.
Метод ТГА использовался, чтобыхарактеризовать состав смесевых композиций и их термостойкость.3.На основе этих исследований впервые показана принципиальнаявозможность использования этих смесей в качестве матричных систем длядлительной(болеемесяца)контролируемойдоставкимодельноголекарственного вещества (антисептика - фурацилина) с постоянной ирегулируемой скоростью высвобождения.4.Одновременно методами измерения диффузии (вакуумная гравиметрия иУФ-спектроскопия) установлено, что фактором, ответственным за скоростьконтролируемого высвобождения антисептика из смесевых пленок, являетсясопряжение диффузии и деструкции ПГБ. Представлена модель этого процессаи измерены коэффициенты диффузии антисептика , а также скоростьгидролитической деструкции ПГБ.5.Методом ИК-фурье спектроскопии показано, что диффузионный процессв композициях ПГБ-ПА различного состава контролируется взаимодействиемполимерных компонентов путем образования водородных связей.Сформулирован критерий взаимодействия, определяемый как интенсивностьсмещения полосы поглощения амидной связи в области (Амид II : 1554 см-1).Методами ДСК, ТГА и фурье- ИК спектроскопии показана совместимостьполимерных компонентов в аморфной фазе и их взаимное влияние в процессахкристаллизации и плавления.
Проанализирована роль пористости в процессахсорбции воды и транспорта антисептика.6.Впервые дан количественный анализ диффузии и сорбции воды всмесевых композициях ПГБ-ПА различного состава. Анализ показал, чтозависимость диффузионной подвижности воды экспоненциально возрастает ссодержанием в системе более гидрофильного компонента - полиамида.237.Характер изотермы сорбции воды определяетсяа) замещением сложноэфирных функциональных групп, принадлежащих ПГБ иобладающих низким сродством к молекулам воды, на более гидрофильныегруппы (амидные), принадлежащие полиамиду;б) существованием микропор, образующихся при смешении в растворе,в) сорбцией на функциональных группах антисептика.Автор выражает благодарность к.х.н.
А.Н. Щеголихину за помощь присъемкеиинтерпретациирезультатовДСКиТГАанализов;к.х.н. А.В. Кривандину за содействие при получении кривых РСА, а также зарасчеты пористости по уравнениям Порода и Гинье. Особенную благодарностьавтор выражает проф. В.А.Шершневу за ценные замечания и помощь прианализе результатов работы.24Список опубликованных работ по теме диссертации.1.А.L.Iordanskii, Yu.N.Pankova, R.Yu.Kosenko, A.A.Ol'khov andG.E.Zaikov Transport of water as structurally sensitive progress characterizingmorphology of biodegradable polymer systems. In: Chemical Reaction in CondensedPhase The Quantitative level. (eds Zaikov G.E. et al.) 2006 Ch8.
pp.139-1512.В.С. Маркин, Ю.Н. Панкова, В.А.Шершнев, А.Л.Иорданский,Е.Э.Потапов. Транспорт воды в полимерных смесях поли(3-гидроксибутирата).Каучук и Резина 2006, №6, 8 -15с.3.А.Л. Иорданский, Ю.Н. Панкова, Р.Ю. Косенко, А.А. ОльховТранспорт воды как структурно-чувствительный процесс, характеризующийморфологию биодеградабельных полимерных систем. Химическая ибиологическая кинетика. Новые горизонты. Т.1: Химическая кинетика: Сб.обзорных статей.
М. Химия. 2005. с. 640-657.4.A.L.Iordanskii, Yu.N.Pankova, V.V.Yakovlev et al. Impact ofMorphology upon Physical Properties in Environmentally Friendly Blends ofBacterial Poly(3-hydroxybutyrate). Chapter 1 in Book “Polymer analysis,degradation and Stabilization.” (Eds. G.E. Zaikov, A.Jimenez) Nova SciencePublishers, New York, (USA) 2005, pp. 1 – 14.5.A. L.
Iordanskii , A. A. Ol’khov, Yu. N. Pankova, A. P. Bonartsev,G. A. Bonartseva, and V. O. Popov. Hydrophilicity impact upon physical propertiesof the environmentally friendly poly(3-hydroxybutyrate) blends : modification viablending. Macromol. Symposium. 233, 108 – 116 pp., 2005.6.A.L.Iordanskii,V.V.Yakovlev,A.A.Ol’khov,Yu.N.Pankova.Hydrophilicity impact upon physical properties of environmentally friendly blendsof bacterial poly(3-hydroxybutyrate): modification via blending. Euroblends andEurofillers.
2005 Brugge Belgium, p. 65-66. Extended Abstracts7.Ю.Н. Панкова, Р.Ю. Косенко, А.Л. Иорданский, В.А. Шершнев“Контролируемое высвобождение антисептика из полимерных терапевтическихсистем на основе полигидроксибутирата и полиамидов. 4я Ежегоднаямолодежная конференция ИБХФ РАН – вузы. Биохимическая физика. Октябрь2004г. Москваб ИБХФ РАН.8.A.L.
Iordanskii, R.Yu. Kosenko, O.D. Santo, Yu.N. Pankova Controlleddrug release modulated by component ratio in green-petro polymer blends. Thesisesof 2nd Workshop on Polymer and Biopolymer Analysis, Degradation andStabilisation. 24-26 Sept. 2003. Alicante University. P. 33.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
