Технология получения текстильных и гидрогелевых депо-материалов с радиопротекторными свойствами (1095146), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Облучали растворы в присутствии и в отсутствии кислорода. Удаление кислорода проводили путем насыщения системы газом аргоном.Доза облучения составляла 450 Гр. Результаты исследования представлены в таблице 34 и нарисунке 54.139Таблица 34 – Влияние добавок на изменение вязкости раствора альгината натрия, ММ 337 кДаУсловия облучениядобавкинасыщение газомБез добавокАргонКислородИзопропанолАргонКислородФормиат натрияАргонКислородАцетонАргонКислородВремя истечения необлученногоОтносительнаяраствора, связкость, %159,120159,127247,868247,87853,87253,899167,849167,846Относительная вязкость, %Рисунок 54 – Изменение относительной вязкости альгината натрия с ММ 337кДа в присутствииразличных добавок в среде аргона и молекулярного кислорода, доза облучения 450 ГрОтсутствие заметного влияния воздуха на эффективность деструкции, наиболее вероятно, вызвано плотной кристаллической упаковкой макромолекул полимера, что затрудняет диффузию кислорода к реакционным центрам [302].Проведение процесса в среде инертного газа, как показано на рисунке 55, не эффективно.Полученные данные свидетельствуют о том, что образующиеся при радиолизе этанолагидроксиалкильные радикалы также вызывают деструкцию альгината натрия.Таким образом, деструкция альгината натрия вызывается участием как электрона, так ирадикалов ОН , Н , О .
Это означает, что данный полимер может эффективно захватывать всекомпоненты радиолиза воды. Способностью альгината натрия к структурированию воды (гелеобразованию), а, следовательно, к «захвату» радикалов воды «на расстоянии», возможно, обусловлена его эффективность в качестве радиопротектора.140Относительная вязкость, %Рисунок 55 – Изменения относительной вязкости водного раствора альгината натрия,ММ 337кДа в зависимости от введения в систему 5 % раствора этанола и от наличия илиотсутствия в системе молекулярного кислорода, насыщения аргоном, доза облучения – 450 ГрОбобщая полученные результаты, можно сделать вывод о том, что деструкцию альгината натрия вызывают преимущественно углерод-центрированные радикалы и гидроксильныйрадикал; другие активные формы кислорода (супероксидный анионрадикал, гидроперекисныйрадикал) малоэффективно разрушают альгинат натрия.
Полученные данные свидетельствуют овысокой деструктирующей эффективности свободных радикалов, образующихся при радиолизеводы, входящей в состав облучаемых объектов и инициирующих радиодеструкцию и необходимости «перехватывать» эти радикалы для защиты гидрогелевой системы при стерилизации.Перспективным вариантом защиты гидрогелевой альгинатной системы, основываясь наполученных результатах, является введение в полимерную матрицу различных добавок, ингибирующих протекание радикально-цепных процессов.
Добавки, вводимые в гидрогелевую систему, должны иметь разрешение на применение в медицине и, желательно, обладать лечебнымисвойствами. Изучению данных аспектов, а именно, влияния низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ на радиационную устойчивость водных растворов альгината натрия, будутпосвящены следующие разделы экспериментальной части.3.3.1.4 Разработка способов ингибирования радиолиза альгината натрияКак было нами показано в предыдущем разделе, увеличение концентрации полимера висходной композиции не является эффективным способом уменьшения степени его радиодеструкции и снижения вязкости.
Другими методами, которые могут быть применены для достижения этого необходимого нам результата, являются введение в композицию добавок низкомолекулярных веществ-антиоксидантов, нивелирующих негативное воздействие свободныхрадикалов (это могут быть как выбранные нами ЛП-радиопротекторы, так и фитоэкстракты, а141также другие соединения), или введение высокомолекулярных веществ, повышающих в процессе стерилизации вязкость полимерных композиций за счет сшивки макромолекул полимера.Исследованию влияния применения вышеуказанных методов на радиационную устойчивостьальгината натрия посвящен данный раздел экспериментальной части.Процесс радиозащиты биополимера может быть реализован за счет протекания в системе двух основных механизмов: конкуренции веществ-радиопротекторов за радикалы (отвечаютза радиолиз), образующиеся из воды, и механизма действия ингибиторов свободнорадикальных реакций [200].Реализациямеханизмаконкуренциизарадикалыводымеждувеществом-радиопротектором и биополимером зависит от возможности соблюдения условий преимущественного протекания реакций радикалов воды с веществом-радиопротектором.
Так, например, вслучае окислительного гидроксильного радикала, для этого должно соблюдаться следующеесоотношение [200]:КОНРПОНРПКОНБПОНБП ,(33)где КОНРП– константа скорости реакции радикала ОН с радиопротектором;КОНБП– константа скорости реакции радикала ОН с биополимером.Аналогичным образом может осуществляться радиозащита биополимера от действия нанего восстановительной компоненты радиолиза воды – гидратированного электрона (егидр) и Н.Реализация механизма ингибирования свободнорадикальных реакций осуществляется последующим реакциям свободнорадикального замещения [200]:,где,,(34)– радикал ингибитора;,,– радикалы оснований.Вклад каждой из этих реакций в суммарный эффект радиозащиты неодинаков и определяется условиями процесса.3.3.1.4.1 Разработка способов ингибирования радиолиза альгината натрия сиспользованием низкомолекулярных веществЦелью данного исследования являлось изучение способности выбранных нами ЛПрадиопротекторов и БАВ (раздел 3.1 экспериментальной части) ингибировать протекание радикально-цепных реакций с участием свободных радикалов и повышать за счет этого радиационную устойчивость альгината натрия.
В качестве объекта исследования из числа низкомолекулярных веществ нами был также выбран сорбат калия (ранее нами была показана актуальностьприменения данного соединения в качестве ингибиторов микробной контаминации альгината142натрия, представляло интерес в связи с этим исследовать влияние сорбата калия на радиационную устойчивость биополимера), который, как мы рассчитывали, будет оказывать, таким образом, двойное защитное действие. Для получения сравнительных данных были изучены дибунол, используемый в пищевой промышленности для ингибирования протекания окислительныхпроцессов, и дигидрокверцетин, обладающий, согласно литературным данным, высокой АРАпо отношению к гидроксильному, пероксильному радикалам [240, 256, 303].Результаты исследования влияния выбранных добавок на радиационную устойчивостьальгината натрия представлены на рисунке 56.Alg-Na 7%Alg-Na 8%Alg-Na7%+Деринат0,5%Alg-Na7%+Деринат1%Alg-Na7%+Дибунол0,5%Alg-Na7%+Дибунол1%Alg-Na7%+Дигидрокверцетин0,5%Alg-Na7%+Дигидрокверцетин1%Alg-Na7%+Димексид0,5%Alg-Na7%+Димексид1%Alg-Na7%+Мексидол0,5%Alg-Na7%+Мексидол1%Alg-Na7%+Метилурацил0,5%Alg-Na7%+Метилурацил1%Alg-Na7%+Сорбат калия0,5%Alg-Na7%+Сорбат калия1%1,52,83,34,62,52,83,84,14,95,95,77,05,86,68,811,60123456789101112Эффективная вязкость, Па∙сРисунок 56 – Влияние добавок ЛП и вспомогательных веществ на вязкость раствора альгинатанатрия (ММ 142кДа) после стерилизации (6 кГр, = 5 с-1)Как видно из данных рисунка 56, введение в гидрогель альгината натрия добавки мексидола и сорбата калия способствуют значительному повышению устойчивости величины еговязкости в условиях стерилизации.
На рисунке 57 представлены результаты облучения гидрогелей различными дозами. Полученные результаты (Рисунок 57) подтверждают повышение стабильности изучаемых систем в условиях стерилизации и при увеличении ее дозы.Радиозащитный эффект, мексидола, как уже было отмечено нами ранее, обусловлен, вероятно, его АОА, характерной для соединений ряда 3-оксипиридинов [264].
Согласно полученным нами экспериментальным данным об антирадикальных свойствах сорбата калия, характеризуемых величиной относительной константы скорости его взаимодействия с супероксидныманионрадикалом и гидроксильным радикалом, которые составили соответственно 1,15 и 2,4,данное вещество не проявляет значительной АРА. Однако, именно это соединение оказалосьнаиболее эффективно защищающим гель от разрушения.Эффективная вязкость, Па∙с143353025200 кГр156 кГр1012 кГр518 кГр0Alg-Na 7%Alg-Na 8%Alg-Na7%+Alg-Na7%+Мексидол0,5% Мексидол1%Alg-Na7%+Сорбаткалия0,5%Alg-Na7%+Сорбаткалия1%Рисунок 57 – Влияние дозы облучения на эффективную вязкость раствора альгината натрия вприсутствии стабилизирующих добавок ( = 5с-1)Причины радиозащитного эффекта сорбата калия, предположительно, могут быть связаны с химическим строением, а именно, наличием двойных связей данного соединения, полярностью которых определяется реакционная способность мономера.
Под воздействием облучения в молекулах ненасыщенных органических соединений непрерывно происходят процессыперемещения, или осцилляции, связей [304]. В результате протекания окислительновосстановительных процессов в системе образующимися свободными радикалами инициируется радикальная полимеризация.
При взаимодействии мономера с компонентами реакционнойсреды в системе возможно образование донорно-акцепторных комплексов (π-комплексов) мономеров и радикалов при непосредственном участии π-электронов или неспаренного рэлектрона, а также за счет водородных связей [305]. Наличие ненасыщенных связей может приводить к образованию межмолекулярных полостей (микропустот, аморфных областей) в структуре полимера [141], в которых происходит сшивка, что приводит к повышению радиационнойустойчивости системы.В таблице 35 представлены данные о влиянии добавки сорбата калия на изменение молекулярной массы альгината натрия в процессе гамма-стерилизации гидрогелей.Таблица 35 – Влияние добавки сорбата калия на устойчивость гидрогелей альгината натрия(ММ 142 кДа) к гамма-стерилизацииСостав гидрогеляММ, кДа6 кГрАльгинат натрия 7%Альгинат натрия 7% + Сорбат калия 0,5%Альгинат натрия 7% + Сорбат калия 1 %Альгинат натрия 8%15 кГр47,8125,0130,766,523,328,739,042,5Как видно из таблицы 35, молекулярная масса альгината натрия после облучения (величина ее до облучения составляла 142 кДа) снизилась на 53,2 – 66,3 % в зависимости от концен-144трации альгината натрия в растворе при использовании дозы 6 кГр и на 70,1 – 83,6 % – для 15кГр.
В присутствии сорбата калия молекулярная масса полимера снижается на 8,0 – 12,0 % взависимости от содержания сорбата калия при облучении системы дозой 6 кГр и на72,5 – 79,8 % – для 15 кГр. Таким образом, для гидрогелей альгината натрия в присутствии сорбата калия допускается облучение дозой, используемой для облучения гидрогелевых материалов с преимущественным сохранением молекулярной массы полимера.При стерилизации необходимо обеспечить облучение всего объема продукта требуемойдозой облучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
