24 апреля 2016г.
В настоящее время аминополисахарид хитозан и сополимеры на его основе находят широкое применение в различных областях. Это обусловлено широким спектром его полезных свойств, в том числе полной биосовместимостью с тканями человеческого организма и биодеградируемостью. Хитозан используется в качестве шовных материалов, основы рано- и ожогозаживляющих повязок, гелей и порошков, входит в состав мазей и лечебных препаратов, а также носителей лекарственных средств [1, 3, 5].
Общим этапом в получении промышленных препаратов хитозана (растворы, гели, плёнки, волокна и нановолокна, капсулы и нетканое полотно) является стадия растворения в водных растворах кислот разной природы и концентрации. Однако особенностью кислых растворов хитозана является заметное падение вязкости во времени при хранении. Причины этого явления до конца ещё не выяснены [4], одни исследователи предполагают деструкцию макромолекул хитозана, другие — перестройку системы водородных связей и другие физико-химические и конформационные процессы, не связанные с деструкцией.
Ранее явление старения растворов хитозана изучалось методами вискозиметрии, ионного зонда [2], светорассеяния и др. Нами предлагается использовать для этой цели сравнение физико-механических свойств плёнок, отливаемых из растворов хитозана с разным сроком хранения.
Готовили 4% растворы хитозана в лимонной (ЛК, 4%), гликолевой (ГК, 2%), аскорбиновой (АК, 2%) и янтарной (ЯК, 2%) кислотах. В мерную колбу наливали половину расчётного объёма растворителя, засыпали порошок полимера при перемешивании и оставляли для набухания на несколько часов при комнатной температуре. После этого растворение продолжали на магнитной мешалке Для получения плёночных образцов удовлетворительного качества после 30–40 минут перемешивания добавляли метилцеллюлозу (1 %) и глицерин (1 %) в качестве структурообразователя и пластификатора соответственно. После полного растворения реагентов раствор оставляли на 1 сут без доступа солнечного света.
Колбы с растворами, предназначенными для старения, плотно закрывали пробкой и помещали в тёмное место, хранили в статических условиях при температуре 22 ± 2°С в течение 2–3 месяцев.
30 мл полимерного раствора поливали на подложку при комнатной температуре. Формирование пленок проходило от 48 до 96 ч. Полноту испарения растворителя фиксировали визуально, по откреплению готовой плёнки от полиэтиленовой подложки. Удалось получить однородные, без недостатков структуры образцы, близкие по гомогенности, пластичности и прочности к упаковочным полимерным плёнкам бытового назначения.
Плёнки испытывали на разрывной машине Tinius Olsen. Разрывную нагрузку определяли из последних точек экспериментальной кривой нагрузка–удлинение. Хранение растворов хитозана приводило к увеличению разрывного напряжения и уменьшению деформации при разрыве (Рисунок 1).
Известно, что добавление к высокомолекулярному хитозану небольшого количества его низкомолекулярной фракции приводит к резкому снижению прочности плёнок. Поскольку в нашем случае этого не происходило, наоборот, прочность повышалась, это свидетельствует против гипотезы о деструкции цепей, то есть в пользу гипотезы о конформационных изменениях.
Значение деформации при разрыве говорит о том, насколько могут развернуться при растяжении свёрнутые макромолекулы, прежде чем потеряют связь друг с другом.
Сорбционные свойства исследовали посредством выдерживания образца в паровой среде над водой и над водным 0.5 н раствором соляной кислоты (выбрана в качестве среды, моделирующей раневой экссудат, ввиду возможного медицинского применения получаемых материалов).
Процесс сорбции
не
подчинялся закону Фика, и кривые набухания
аномальны (Рисунки 2, 3). Набухание было неограниченно для обоих сорбатов, и степень сорбции не достигала равновесного значения. Воздушно- сухие плёнки хитозана после 24–32 ч нахождения в парáх сорбционных сред приобретали консистенцию эластичного геля, а после 48–72 ч начинали растворяться. Наибольшее сродство к плёнкам имели пары воды. Однако начальный этап (около двух часов) сорбирования паров воды и соляной кислоты для всех образцов был практически одинаков. Различия в кинетике и степени сорбции начинали проявляться при более продолжительном выдерживании плёнок в парáх сорбата.
Влияние выдержки растворов хитозана перед отливкой плёнок менее заметно, чем влияние природы кислоты-растворителя, и набор кривых чётко делится на отдельные части, соответствующие каждой кислоте. Для каждой отдельно взятой кислоты сорбционная способность плёнок уменьшалась по мере хранения их формовочных растворов. Это согласуется с нашим предположением об уменьшении степени переплетённости макромолекул при хранении растворов хитозана.
Список литературы
1. Алексеева Т.П., Рахметова А.А., Богословская О.А. и др. Новые ранозаживляющие средства на основе производных хитозана // Вестник «Здоровье и образование в XXI веке». — 2012. — Т. 14, № 5. — С. 48– 49.
2.
Бойко И.С.,
Подколодная О.А.,
Лысачок С.Г., Шмаков С.Л. Вязкостная
деградация кислотных растворов хитозана и её изучение методом ионного зонда // Известия Саратовского университета. Новая серия. Сер. Химия. Биология. Экология.
— 2015. — Т.15, №4. — С. 21–30.
3. Гальбрайх
Л.С.
Хитин и хитозан: строение, свойства, применение // Соросовский образовательный журнал. – 2001. — Т. 7, № 1. — С. 51–56.
4. Миронов А.В., Вихорева Г.А., Кильдеева Н.Р., Успенский С.А. Причины нестабильности вязкостных свойств уксуснокислых растворов хитозана // Высокомолек. cоед. – 2007. – Т. 49Б, № 1. – С. 136–138.
5. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. – М.: Наука, 2002. – 368 с.
