ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА I. ПРИРОДНЫЕ БИОПОЛИМЕРЫ 9
1.1. Значение биополимеров 9
1.2. Хитин и хитозан 10
1.2.1. Источники получения и основные физико-химические
характеристики хитозана 11
1.3. Биоразлагаемые полимеры 11
1.3.1. Полилактаты 13
1.3.2. Полигидроксиоксаноаты 14
1.3.3. Биополимеры на основе крахмала 16
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 19
2.1. Химические свойства хитозана 19
2.2. Синтез И-2-фторид-4-нитрофенилхитозана 24
ГЛАВА III. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 26
3.1 Краткие сведение оба элективных курсах 26
3.2. Элективный курос «Биополимерный» 29
ВЫВОДЫ 66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 67
ПРИЛОЖЕНИЯ 71
Биополимеры активно используются в области биотехнологии и медицины. Они находят свое применение в качестве инструментов для решения биомедицинских проблем, таких как системы доставки лекарств, конструирование биосенсоров, применение в тканевой инженерии, регенеративной медицине [3]. Синтетические полимеры обладают тем преимуществом, что их состав и структуру легко контролировать, однако перспективными для использования в биомедицинской области являются, природные биополимеры, благодаря их биосовместимости и способности к биодеградации. Важное место среди природных биополимеров занимает хитозан, получаемый реакцией деацетилирования хитина. Хитозан имеет большой потенциал за счет своих свойств, таких как высокая адсорбционная способность, биодеградация, биосовместимость, низкая токсичность [4]. Наличие гидроксильных и аминогрупп позволяет модифицировать молекулу хитозана путем введения различных функциональных заместителей, с получением отличающихся по свойствам производных, что значительно расширяет области применения данного биополимера, благодаря возможности направленного изменения его свойств. Производные хитозана, растворимые в воде при значениях рН близких к нейтральному, обращают на себя повышенное внимание ввиду возможности их применения в разных областях химии и биологии [7]. Универсальность и широкие возможности применения водорастворимых производных хитозана делают их интересными и актуальными объектами исследования.
Цель работы - разработка элективного курса по теме «Биополимеры» для обучающихся 10 классов, с использованием экспериментальных данных по модификации природных биополимеров на примере хитозана.
Задачи:
1) изучить литературные источники по теме исследования;
2) провести химический эксперимент по получению новых функционализированных производных на основе хитозана;
3) разработать элективный курс по теме: «Биополимеры» для обучающихся 10 классов.
Научная новизна. Природные полимеры широко изучаются и находят свое применение в повседневной жизни, а также используются в промышленности, благодаря своим уникальным свойствам. Среди природных полимеров, полисахариды являются наиболее широко изучаемыми и используются в системах доставки лекарств, тканевой инженерии, в составе перевязочных средств благодаря таким свойствам, как биосовместимость, биоразлагаемость и низкая токсичность.
Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные по синтезу биополимеров на основе хитозана использованы в разработке темы: «Полисахариды. Хитин и хитозан.», которая входит в программу элективного курса «Биополимеры» для обучающихся 10 класса, интересующихся химией, биологией и медициной.
Апробация работы. Результаты выпускной квалификационной работы были представлены на конференциях различного уровня:
• XVIII Всероссийская научно-практическая конференция «Теория и
методика естественнонаучного образования: проблемы и
перспективы», 23 апреля 2019 г.
• VIII Межрегиональная научно-практическая конференция
«Химическая наука и образование Красноярья», 16 мая 2019 г.
• Открытый конкурс научно-исследовательских работ «Научный дебют» 21 марта, 2019 г.
Публикации. По теме дипломной работы опубликованы тезисы и материалы 2 докладов:
1. Сурнина Е.В. Организация научно-исследовательской работы в старшей школе на примере темы «Биополимеры» // Химическая наука и образование Красноярья: мат. XII межрегион. науч.-практ. конф., посвященной 150-летию открытия Периодического закона химических элементов Д.И. Менделеевым. Красноярск, 2019. С. 135-138.
2. Сурнина Е.В. Изучение строения крахмала в рамках элективного курса «Биополимеры» // Теория и методика естественнонаучного образования: проблемы и перспективы: Сб. науч. тр. - Красноярск, 2019.
По. результатам работы, можно, сделать, следующие выводы:
1. Эффективным способом получения производных хитозана является
взаимодействие исходного соединения (хитозана) с различными
электрофильными субстратами в кисло, среде.
2. В результате проведенного химического эксперимента был получен новы, биополимер. - П-2-фтор-4-нитрофенилхитозан, перспективны, для дальнейшей функционализации.
3. Элективный курс «БиополимернЫ» с межпредметным содержанием под
химии и биологии для обучающихся 10 класса включает темы: «Полисахариды. Хитозан. Хитин.», «Полисахариды. Крахмал», «Белки. Химические свойства». Элективный курс «Биополимерны» рассчитан на 17 часов (1 час в неделю). Данный элективный курс может быть использован в школах при подготовке к ЕГЭ, для подготовки к олимпиадам и научно-исследовательских работ, на уроках в 10 классе под теме: «Дисахариды и полисахариды», и «Полимеры». Материал элективного курса был апробирован в МАОУ лицее № 6
«Перспектива» г. Красноярск. при подготовке научно
исследовательских работ обучающимися 10 класса.
