РЕФЕРАТ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Полигидроксиалканоаты как природные биоразрушаемые полиэфиры. 6
1.1.1 Структура и разнообразие полигидроксиалканоатов 6
1.1.2 Биосинтез полигидроксиалканоатов 7
1.1.3 Физико-механические свойства полигидроксиалканоатов 8
1.2 Методы улучшения свойств полигидроксиалканоатов 11
1.2.1 Химические реакции сложных эфиров как основа для направленной
модификации полиэфирных изделий 11
1.3 Современные подходы направленной модификации полиэфиров и
изделий из них 15
1.3.1 Химические реакции, характерные для биополиэфиров,
применяемые для их направленной модификации 15
1.3.1.1 Реакции переэтерификации 15
1.3.1.2 Обработка непредельных полигидроксиалканоатов 16
1.3.1.3 Галогенирование 17
1.3.1.4 Термическая деструкция полигидроксиалканоатов 18
1.3.1.5 Гидроборирование сложных эфиров, карбоновых кислот, алкенов
с помощью NaBHj/I^ системы 19
1.3.2 Поверхностная модификация полимерных изделий 20
1.3.2.1 Физическая модификация полимеров 20
1.3.2.2 Химическая модификация полимеров 21
1.4 Характеристики поверхности полимерных изделий 24
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 27
2.1 Материалы 27
2.2 Поверхностный гидролиз полигидроксибутирата 27
2.3 Восстановление сложноэфирных связей с помощью LiAlH 28
2.4 Аминирование третичными аминами 28
2.5 Аммонолиз сложноэфирных групп диаминами 29
2.6 Анализ поверхностных характеристик 29
2.7 Оценка биосовместимости модифицированных пленок в МТТ-тесте. 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
ВЫВОДЫ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 34
Важным направлением регенеративной медицины и тканевой инженерии является разработка изделий из биополимеров, которые подвержены биоразрушению и являются биосовместимыми с тканями организма. Это преимущество используется для создания имплантатов временного действия. К числу таких биополимерных материалов для таких изделий относятся полигидроксиалканоаты (ПГА) - полиэфиры гидроксипроизводных жирных кислот микробиологического происхождения. Однако для эффективной адгезии клеток, их пролиферации и высокой жизнеспособности часто требуется увеличение гидрофильности поверхности таких материалов, а также введение в биополимеры активных компонентов. Реакция организма на биоматериал тесно связана с его поверхностными свойствами, которые можно улучшить с помощью физико-химических методов обработки, направленных, в том числе, на увеличение гидрофильности поверхности полимера, способствующей взаимодействию биоматериала с внутренними средами организма и улучшению адгезии клеток. Исследования в этом направлении включают: разработку методов модификации поверхности полимерных материалов, анализ химических и физических характеристик модифицированного биополимера, а также оценку биосовместимости полученных изделий. [1]
Методы модификации биополимеров можно рассмотреть на одном из наиболее изученных представителей ПГА - поли-3-гидроксибутирате (П3ГБ), который обладает высокой кристалличностью, прочностью, и высокой температурой плавления, в отличие от остальных ПГА. Более простое получение и низкая себестоимость делают этот вид ПГА широко распространённым. П3ГБ перспективен для применения в пищевой промышленности (упаковочные и антиоксидантные материалы), сельском хозяйстве (обволакиватели семян, удобрении, пестицидов, разрушаемые пленки, тара для тепличных хозяйств), медицине (конструирование биоискусственных органов на основе биоразрушающихся полимерных материалов с функционирующими клетками органов и тканей) и фармакологии (контролируемые системы доставки лекарственных средств). [2]
Цель: исследование закономерностей изменения гидрофильности поверхности и биосовместимости изделий из поли-3-гидроксибутирата в процессе их химической обработки.
В задачи работы входило:
1. изучить научную литературу по теме полигидроксиалканоаты и методы их модификаций
2. провести поверхностную обработку пленок из П3ГБ методами поверхностного гидролиза, восстановления и аминирования
3. оценить изменение краевых углов смачиваемости и поверхностную энергию пленок в результате их обработки
4. в МТТ-тесте оценить биосовместимость полученных образцов
Гидрофильность и гидрофобность является начальным параметром, влияющим на адсорбцию белка. Хорошо известно, что гидрофобная поверхность способствует адсорбции белков из водного раствора, но может вызвать необратимую денатурацию белка и изменение его конформации, с другой стороны, сильно гидрофильная поверхность ингибирует белок, поэтому обе очень гидрофильные и гидрофобные поверхности не хорошо влияют на прикрепление клеток, а, поверхности с умеренной смачиваемостью способны адсорбировать надлежащее количество белков, и в то же время сохранять их природную конформацию, что приводит к положительной реакции клеток. Поскольку большинство синтетических биоразлагаемых полимеров гидрофобные, усилия, таким образом, были посвящены в направлении увеличение гидрофильности биополимера. [17] Очень часто поли-3-гидроксиалканоаты подвергают основному гидролизу [18], в данной работе было найдено оптимальное соотношение растворителя этанол:вода для увеличения адсорбционных свойств полимера. Так как поли-3-гидроксибутират является бактериальным полиэфиром, были применены способы поверхностной модификации, основанные на свойствах сложных эфиров, с целью образовать на поверхности полимера полярные группы. Так, например, в одной из статей описано, что при получении спиртов часто используют комплексные гидриды металлов для восстановления ими сложных эфиров. [19] Эта методика была использована для дальнейшего аминирования поверхности. Также аминирование поверхности было достигнуто аммонолизом П3ГБ, который применялся в статье [17] для дальнейшего прикрепления коллагена, при этом использовался диаминогексан. В данной работе метод аммонолиза был модифицирован заменой реагента на этилендиамин, имеющий наименьшую длину углеродной цепи. Все эти способы химической обработки показали изменение краевых углов смачивания и расчеты ПСПЭ. Увеличение гидрофильности образцов коррелировало с повышением уровня пролиферации клеток. Но оптимум роста на пленках, обработанных щелочью, не всегда совпадал с оптимумом ПСПЭ, на это могло повлиять разная концентрация 3-гироксибутирата и кротоната, образовавшихся на поверхности, что является объектом дальнейшего исследования.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
