Структурированные гели поливинилового спирта, содержащие заряженные группы

• Автор: Голунова, Анна Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

1 .Введение
2.Обзор литературы
2.1. Полимерные гидрогели - основные понятия
2.2.1 Физические гидрогели
2.2.2 Химические гидрогели
2.2 Вода в гидрогелях
2.3 Структура пористых полимерных материалов
2.4 Процессы криоструктурирования
2.5 Поливиниловый спирт
2.5.1 Структурообразоваиие в растворах поливинилового спирта
2.5.2 Использование для создания полимерных гидрогелей химически модифицированного поливинилового спирта
2.6 Применение макропористых гидрогелей
2.6.1 Модели полимерных матриц
2.6.2 Матрицы для доставки клеток и белков
2.6.3 Факторы, влияющие на формирование матриксов для тканевой инженерии
3 Обсуждение результатов
3.1 Исследование закономерностей гелеобразования в криоусловиях
3.1.1 Влияние концентрации сомономеров в реакционной системе
3.1.2 Влияние концентрации инициатора в реакционной системе
3.1.3 Влияние температуры
3.1.4 Влияние соотношения сомономеров в реакционной системе
3.2 Исследование набухания синтезированных полимерных макропористых гидрогелей
3.2.1 Исследование зависимости набухания от pH
3.2.1 Исследование зависимости набухания гидрогелей от концентрации ЫаС1 в растворе
3.3 Исследование пористой структуры полимерных гидрогелей
3.4 Исследование сорбции альбумина на поверхности гидрогелей

3.5 Исследование биосовместимости
3.5.1 Заряд (^-потенциал) иа поверхности гидрогелей
3.5.2 Исследование цитотоксичности гидрогелей
3.5.3 Исследование 3D роста клеток различного типа на гидрогелях
4 Экспериментальная часть
4.1 Характеристика исходных веществ
4.2 Исследование процесса гелеобразования
4.2.1 Модификация поливинилового спирта
4.2.2 Анализ состава модифицированного поливинилового спирта
4.2.3 Синтез полимерных макропористых гидрогелей
4.2.4 Анализ состава полимерных макропористых гидрогелей
4.3 Определение равновесной степени набухания гидрогелей
4.4 Исследование морфологии поверхности полимерных гидрогелей
4.5 Исследование сорбции белка па поверхности макропористых гидрогелей
4.6 Изучение биосовместимости полученных гидрогелей
4.6.1. Измерение ^-потенциала
4.6.2 Исследование гидрогелей in vitro иа культурах клеток: цитотоксичность и 3D рост
4.6.3 Изучение биодеградации гидрогелей in vivo
5 Выводы
6. Список литературы

1 .Введение.
Материалы на основе полимерных гидрогелей известны уже почти полвека и находят широкое применение в различных областях, в том числе, связанных с биотехнологией и медициной. На сегодняшний день получены гидрогели на основе множества полимеров и их композиций. Особое место среди них занимают трехмерные полимерные системы с порами размером в десятки и сотни микрометров, так называемые макро- и суперпористые полимерные гидрогели. Они используются в качестве компонентов систем с контролируемым выделением активного вещества, материалов для имплантатов, а также в качестве подложек для выращивания клеток и тканей в тканевой инженерии.
Так называемые криогели поливинилового спирта, которые являются широко известными представители такого рода материалов. Так, например, для их стабилизации необходимо вводить в гели вещества, фиксирующие структуру трехмерной сетки, которые зачастую являются токсичными. Таким образом снижается возможность использования такого рода систем.
Ранее методом химической сшивки были получены гидрогели поливинилового спирта, устойчивые к внешним факторам. Однако низкая клеточная адгезия, присущая этим гелям, не давала возможности использовать их в качестве подложек для выращивания клеток.
Введение заряженных групп на поверхность полученного гидрогеля, согласно литературным данным, повышает клеточную адгезию и, следовательно, дает возможность использования таких систем в клеточной инженерии, а также позволяет легче покрывать поверхность гелей различными белками, тем самым модифицируя их поверхность для различных биотехнологических целей.
В связи с вышеприведенными фактами исследование введения на поверхность макропористых полимерных гидрогелей заряженных групп представляет высокий практический интерес.

60 120 180 240 300
время, мин.
Рисунок 4 - Зависимость выхода макропористых полимерных гидрогелей от времени при различных концентрациях реакционной смеси. (•)-12, (о)-8, (А)-10, (с)-6 г/100 мл. Температура синтеза минус 15 °С, концентрация ДЭАЭМА 15 мольн.%, концентрация инициатора 0,35 мг/мл.
Такая картина, вероятно, может объясняться происходящим при замораживании системы концентрированием реагирующих веществ в жидких включениях, существующих в твердом замороженном растворителе [49, 99].
Практический интерес представляет интервал суммарных концентраций сомономеров от 6 до 12 г/100 мл., так как системы, образующиеся в растворах, имеющих концентрацию менее 4 г/100 мл, обладали низкой механической прочностью, при достижении же концентрации полимера 14^-16 г/100 мл, вероятно, имело место частичное структурирование полимера за счет межмолекулярных взаимодействий, то есть образование физических криогелей поливинилового спирта, до начала процесса сшивки, что отрицательно сказывалось на физико-химических свойствах образующихся гидрогелей.
3.1.2 Влияние концентрации инициатора в реакционной системе Известно, что концентрация инициатора влияет на пористую структуру [34], а также осмотические свойства [96] пористых гидрогелей,