Технология получения текстильных и гидрогелевых депо-материалов с радиопротекторными свойствами (1095146), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Как было показано нами ранее, все образцы пектина,кроме пектина № 1, не обладают способностью храниться более 2 суток. Как видно из рисунка60, пектин № 1 имеет определенную устойчивость к радиационной деструкции. Таким образом,можно ожидать, что введение добавки пектина № 1 в раствор альгината натрия будет способствовать ингибированию процесса радиолиза.
Подтверждающие результаты представлены на рисунке 61.149Alg-Na 8%Alg-Na7%+Пектин5 1%Alg-Na7%+Пектин4 1%Alg-Na7%+Пектин3 1%Alg-Na7%+Пектин2 1%Alg-Na7%+Пектин1 1%Alg-Na 7%2,82,55,13,43,27,11,50,01,02,03,04,05,06,07,08,0Эффективная вязкость, ПасРисунок 61 – Влияние добавки пектина на вязкость раствора альгината натрия (ММ 142кДа)после стерилизации (6 кГр, = 5 с-1)В качестве объектов исследования нами также были выбраны такие высокомолекулярные соединения, как полиэтиленгликоль (ПЭГ) различной молекулярной массы (300 – 40000Да), поливиниловый спирт (ПВС), поливинилпирролидон (ПВП), КМЦ, имеющие применение вмедицинской практике. Однако, было установлено, что введение добавок ПВС, ПВП и КМЦ неоказывает существенного влияния на сохранение вязкости раствора альгината натрия.Согласно данным литературного источника [306], посвященного исследованию радиолиза (60Co, дозы облучения 4 – 96 кГр) водных растворов ПВС (степень полимеризации 1750 ± 50,начальная концентрация 0,25 г/л) методами газовой хроматографии, ЯМР, фурье-ИКС, электронной спектроскопии поглощения и вискозиметрии, главным газовым продуктом радиолизаполимера является H2.
По результатам исследования был сделан вывод о том, что первичнымпроцессом разложения полимера является отрыв атомов водорода, после чего протекают процессы разрыва главной полимерной цепи [306].Исследование, посвященное изучению влияния импульсного радиолиза, инициируемогодействием излучения, на изменения в водном растворе в КМЦ разной степени замещения, представленное в работе [307], показало, что гидроксильные радикалы очень быстро реагируют сКМЦ (константа скорости 1∙109 дм3/моль∙с) независимо от степени замещения КМЦ, способствуя развитию процесса деструкции основной и боковой цепей полимера. Гидратированныеэлектроны практически не образуют макрорадикалы вследствие низкой константы скорости реакции с КМЦ (4 – 5∙106 дм3/моль∙с). Период полураспада макрорадикалов, составлял, как правило, десятки минут.
При уменьшении рН среды рекомбинация макрорадикалов увеличивается[307].Нами был исследован радиолиз растворов альгината натрия в присутствии ПВП, обладающего дезинтоксикационными свойствами и используемого в медицине, в частности, в качестве кровезаменителя, и метакриловой кислоты (МАК) (Рисунок 62), которая не разрешена кприменению в медицине и была выбрана нами исключительно для иллюстрации результатоввозможной эффективности соединений данного химического строения для снижения степени150радиационной деструкции биополимера. Выбор МАК обусловлен наличием в литературныхданных сведений о протекании реакции радикальной сополимеризации N-винилпирролидона иакриловых кислот (ПВП, полиакриамид относятся к радиационно-сшивающимся полимерам).Замещение в акрилате водорода в α-положении метильной группой приводит к увеличениюплотности электронов на двойной связи в метакрилатах.
Большая активность метилакрилатовпо сравнению с акрилатами при облучении обусловлена стабильностью образующегося метакрилатного радикала, в котором осуществляется сверхсопряжение как с атомами водорода ме-Эффективная вязкость, Па∙стильной группы, так и с карбоксильной группой [305].504540353025201510500 кГр6 кГр12 кГрAlg-Na4%+МАКAlg-Na4%+МАК+ПВПAlg-Na7%+ПВПAlg-Na7%+МАКAlg-Na7%+МАК+ПВПРисунок 62 – Вязкость полимерных композиций на основе альгината натрия (Alg-Na) с МАК иПВП до и после облучения ( = 5 с-1)Как следует из рисунка 62, введение в биополимерную систему ПВП не оказывает значительного влияния на сохранение ее вязкости при стерилизации.
Представляется интереснымотметить тот факт, что при исследовании нами массопереноса ЛП-мексидола из ТМ (трикотажного и нетканого хлопко-вискозного полотен), напечатанных полимерной композицией данногосостава (на основе альгината натрия и ПВП), установлено существенное увеличение скоростимассопереноса (в два раза) и равновесной концентрации (0,63 мг/см2) ЛП во внешней среде относительно использования композиции на основе альгината натрия или его смеси с пектином(0,38 – 0,42 мг/см2) (Раздел 3.2.2.7), что может свидетельствовать о более быстром набухании ирастворении полимерной матрицы, содержащей ПВП.Введение МАК в раствор альгината натрия, во-первых, существенно повышает вязкостькомпозиции до стерилизации (на 54,4 % в сравнении с раствором альгината натрия 7 % и на26,7 % по сравнению с раствором альгината натрия 8 % (Рисунок 50) при введении МАК в 7 %раствор альгината натрия) и, во-вторых, способствует ее снижению под воздействием облучения (падение вязкости композиции состава «Альгинат натрия 7 % + МАК» составляет 19,3 %при облучении дозой 6 кГр и 53,6 % при облучении дозой 12 кГр).
Установленные в отношениивязкости закономерности сохраняются и при исследовании разбавленного (4 %) раствора аль-151гината натрия. При массопереносе ЛП-мексидола из ТМ (трикотажного и нетканого хлопковискозного полотен), напечатанных полимерной композицией на основе альгината натрия иМАК, десорбция протекает, в среднем, аналогично использованию при печати альгинатной илиальгинатно-пектиновой композиции (Раздел 3.2.2.7).При облучении композиций на основе альгината натрия в присутствии МАК и ПВП происходит увеличение вязкости композиции при ее облучении в дозе 6 кГр – на 102,0 % для 4 %раствора альгината натрия и на 16,2 % для 7 % раствора альгината натрия, что свидетельствуето протекании процесса сшивки макромолекул полимера.
Можно предположить, что данныйфакт обусловлен образованием за счет межмолекулярных водородных связей интерполимерного комплекса – полимерного продукта с высокой молекулярной массой [308]. МассопереносЛП-мексидола из ТМ, напечатанных данным составом, не выявил существенных отличий отрезультатов, полученных при использовании при печати ТМ полисахаридов (альгината натрияи пектина) (Раздел 3.2.2.7), что свидетельствует об отсутствии влияния возможно образующегося комплекса на десорбцию ЛП.Однако уже через 2 недели вязкость данных композиций начинает снижаться (Рисунок63) – на 18,4 % для 4 % альгинатной композиции с МАК и ПВП, облученной дозой 6кГр, и на2,9 % для 7 % раствора альгината натрия.
Через полтора года падение вязкости достигает соот-Эффективная вязкость, Па∙светственно значений 68,9 % и 49,8 % для дозы 6 кГр и 70,1 % и 59,1 % для дозы 12 кГр.50454035302520151050Alg-Na4%+МАКAlg-Na4%+МАК+ПВПAlg-Na7%+МАКAlg-Na7%+МАК+ПВП6 кГр6 кГр 0,5 мес 6 кГр 16 мес12 кГрУсловия облучения и хранения12 кГр 16 месРисунок 63 – Изменение вязкости растворов гидрогелей при хранении ( = 5 с-1)Падение вязкости гидрогелей при хранении можно объяснить, по-видимому, протеканием в системе радиационно-химических процессов после облучения, т.е. наличием постэффектов, вызванных преимущественно реакциями захваченных свободных радикалов, которыемогут сохраняться в кристаллических областях полимера длительное время, с химически активными молекулами, диффундирующими в образец после прекращения облучения.
Послерадиационные превращения полимера обусловлены также действием продуктов радиолиза, образующихся при облучении и постепенно выделяющихся в процессе хранения [141].152Так, например, пострадиационные эффекты облучения полисахарида, обуславливаемыепротеканием радикально-цепных процессов окислительной деструкции, могут заключаться внакоплении и разложении пероксидных соединений (Н2О2, RООН, RООR), в полимерных цепяхвозникают разрывы и сшивки, в составе полимера – карбоксильные и карбонильные группы,образуются низкомолекулярные альдегиды, кетоны и кислоты [200].Следует предположить, что падение вязкости исследуемых систем при хранении обусловлено, вероятно, увеличением кислотности раствора, вызванным превращениями пероксидных радикалов, возникающих в уже модифицированных карбоксильными группами мономерных звеньях [200].
При высокой концентрации протонов происходит усиление степени деструкции, что объясняется каталитическим действием протонов на мономолекулярный распадпервичных макрорадикалов [302]. Таким образом, можно сделать вывод о том, что в данномслучае выход («эффективность») разложения биополимера в результате протекания пострадиационных процессов оказывается соизмеримым со значениями выхода радиолитических процессов. Для сравнения следует отметить тот факт, что исследование устойчивости вязкости прихранении в течение 6 месяцев стерильных гидрогелевых материалов, содержащих сорбат калия,не выявило изменения данного показателя.Хорошие показатели в отношении радиационной защиты гидрогелей альгината натриядостигаются при введении в систему добавки ПЭГ, разрешенного к использованию в медицинеи продуктах питания, причем более высокое значение молекулярной массы ПЭГ обеспечиваетлучшую эффективность защиты (Рисунок 64).
Представляет интерес более подробно остановиться на данном аспекте.Напряжение сдвига, дин/см2Alg-Na 0кГрAlg-Na 8кГрAlg-Na+глицерин 8кГрAlg-Na+ПЭГ 300 8кГрAlg-Na+ПЭГ 4000 8кГрAlg-Na+ ПЭГ40000 8кГрAlg-Na+глицерин 0кГрAlg-Na+ПЭГ 2000 8кГрРисунок 64 – Кривые течения 3 % растворов альгината натрия (ММ 142 кДа) в присутствии 3 %добавок акцепторов153Низкотемпературный (77 К) радиолиз водных растворов полиэтиленоксида был исследован методом ЭПР в работе [309]. В качестве основных парамагнитных продуктов радиолизабыли идентифицированы стабилизированные электроны, радикалы Oи -CH2-CH-O-.
Приувеличении концентрации полимера в растворе происходит рост числа стабилизированныхэлектронов и -CH2-CH-O- макрорадикалов, а гибель OH-радикалов происходит при 110 – 115 Ки сопровождается образованием -CH2-CH-O- макрорадикалов и частичной рекомбинацией. Придействии видимого света электроны практически количественно превращаются в макрорадикалы типа -CH2-CH-O-.Нами были изучены защитные свойства ПЭГ и глицерина, относительно которого ранеенами было показано наличие акцепторной активности (Рисунок 53). На первом этапе исследование защитных свойств ПЭГ и глицерина проводили на гидрогеле альгината натрия с концентрацией полимера 3 %.Полученные результаты свидетельствуют о повышении вязкостной стабильности гидрогелевой системы в присутствии выбранных акцепторов свободных радикалов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
