Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОКОМПОЗИТОВ ХИТОЗАНА, ПОЛИВИНИЛПИРРОЛИДОНА И ПОЛИАКРИАЛАМИДА С НАНОЧАСТИЦАМИ ЗОЛОТА/СЕРЕБРА

Работа №77093

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

химия

Объем работы79
Год сдачи2020
Стоимость4840 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
105
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 5
Цель и задачи работы 7
Литературный обзор 8
Хитозан 8
Свойства хитозана 11
Применение хитозана 15
Поливинилпирролидон 22
Свойства поливинилпирролидона 23
Применение поливинилпирролидона 25
Полиакриламид 26
Свойства полиакриламида 27
Применение полимеров акриламида 32
Получение нанокомпозитов 37
Получение НЧ: химические методы восстановления 39
Восстановление в полимерной матрице 41
Получение НЧ: физические методы восстановления 42
Экспериментальная часть 44
Используемые вещества 44
Получение полиакриламида 47
Формирование наночастиц золота и серебра 48
Измерение динамической вязкости растворов 49
Приготовление пленок нанокомпозитов 50
ИК-спектроскопия 50
Измерение размерных характеристик наночастиц 50
Определение размеров наночастиц методом DLS 51
Определение размеров наночастиц методом СЭМ 51
Определение размеров наночастиц методом РМУ 51
Исследование физико-механических свойств пленок 52
Результаты и их обсуждение 53
Выводы 71
Список литературы

В настоящее время интенсивно развивающимся направлением химии и физики высокомолекулярных соединений является синтез и исследование полимерных нанокомпозитов (НК). На их основе создаются разнообразные новые функциональные материалы, катализаторы, препараты для биотехнологии и различных отраслей промышленности. В таких материалах полимеры выступают в качестве стабилизаторов наночастиц (НЧ). Изменение природы полимера, его структуры и молекулярной массы (ММ) позволяет управлять размерными характеристиками НЧ, их формой и устойчивостью во времени, обусловливающих уникальные свойства НК. Кроме того, включение НЧ в традиционные полимеры приводит к образованию материалов с принципиально новыми качественными функциональными свойствами.
Актуальной задачей нанотехнологий является получение композиционных материалов на основе полимеров, содержащих НЧ благородных металлов, что обусловлено наличием у последних уникальных химических, физических и биологических свойств, а также эффектом поверхностного плазмонного резонанса [1-2]. НЧ золота, как известно, обладают каталитическими, ферромагнитными, настраиваемыми оптическими свойствами, способностью к самосборке. Они хорошо поглощают и рассеивают свет, нетоксичны, химически стабильны и биосовместимы. Что касается НЧ серебра - его цитотоксичность может стать определенным ограничением для применения в биомедицинских целях, однако серебро обладает существенно большим (по сравнению с золотом) сечением резонансного поглощения и ярко выраженными бактерицидными свойствами.
Перспективным является синтез НЧ с использованием в качестве стабилизатора поливинилпирролидона (ПВП) или природного полисахарида хитозана (ХТЗ), в связи с их биосовместимостью и гипоаллергенностью. Широкое применение полиакриламида (ПАА) обусловлено его особенными химическими свойствами, в частности способностью к гелеобразованию. НЧ серебра и золота в настоящее время широко применяются в системах доставки лекарственных средств и в составе ранозаживляющих материалов.
Для использования НК в описанных выше областях важно знать размерные характеристики НЧ, влияющих на свойства конечного продукта, и факторы, которые влияют на размеры НЧ.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


1. Синтезирован высокомолекулярный ПАА с ММ ~ 1.17 х 106;
2. Получены нанокомпозиты
ХТЗ-НЧ серебра и ХТЗ-НЧ золота;
ПВП-НЧ серебра и ПВП-НЧ золота;
ПАА-НЧ серебра и ПАА-НЧ золота;
3. Исследована кинетика формирования НЧ золота и серебра в растворах полимеров при УФ-облучении. Показано, что ионы золота и се¬ребра полностью восстанавливаются до НЧ в течение 2-х часов.
4. Определены функциональные группы полимеров, участвующих в стабилизации НЧ: аминогруппы, гидроксильные группы у ХТЗ, N-H группа ПВП, карбонильные группы у ПАА.
5. Определены размеры НЧ в полученных нанокомпозитах ХТЗ, ПАА и ПВП методами СЭМ и РМУ. По результатам первого метода средний диаметр НЧ серебра составил 120-155 нм, золота — 110-210 нм. По результатам РМУ диаметр НЧ серебра варьируется от 10 до 30 нм, для золота 1-30 нм
6. Исследованы физико-механические свойства пленок нанокомпозитов. Прочность на растяжение и эластичность нанокомпозитов выше, чем чистого полимера, в среднем на 20%.



1. Н.О. Якимович, Л.А. Смирнова, Т.А. Грачева, К.С. Клычков, Н.М. Битюрин, А.П. Александров. Синтез наночастиц Au, стабилизированных хитозаном, с регулируемыми размерами // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2008. Т. 50. № 9. С. 1717-1722.
2. К.В. Апрятина, А.Е. Мочалова, Т.А. Грачева, Т.А. Кузьмичева, О.Н. Смирнова, Л.А. Смирнова. Влияние молекулярной массы хитозана на размерные характеристики наночастиц серебра //Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2015. Т. 57. № 2. С.154-158.
3. Майгуров А., Солнцев А., Большаков И. с соавт. Применение хитозана в лечении воспалительных заболеваний ротовой полости. Современные перспективы исследовании хитина и хитозана. // Материалы VIII международной конференции. М.: ВНИРО. - 2006.
4. Камская В.Е. Хитозан: структура, свойства и использование // Научное обозрение. Биологические науки. - 2016. - № 6. - С. 36.
5. Shakeel Ahmed, Saiqa Ikram. Chitosan Based Scaffolds and Their Applications in Wound Healing // Achievements in the Life Sciences. - 2016. - V. 10. - Is. 1. - P. 27.
6. Э.Т. Крутько, Н.Р. Прокопчук, А.И. Глоба Технология биоразлагаемых полимерных материалов. Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет» Минск 2014 С. 56-57
7. Н.В. Сокол, Л.В. Донченко, Е.А. Красноселова. Пищевая химия. Гидроколлоиды. 2-е изд., испр. и доп. Учебное пособие для СПО. Москва 2018 Юрайт С. 175
8. Э.Т. Крутько, Н.Р. Прокопчук, А.И. Глоба Технология биоразлагаемых полимерных материалов. Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет» Минск 2014 С. 63-65.
9. Хитозан: сб. ст. Под ред. К.Г. Скрябин и др. - М.: Центр "Биоинженерия", - 2013. - 591 с.
10. Quinones J. P. Chitosan Based Self-Assembled Nanoparticles in Drug Delivery. J. P. Quinones, Hazel Peniche, C. Peniche // Polymers. - 2018. - V.
10. - № 3. - P. 235.
11. Wang J. Mechanism of Surface Charge Triggered Intestinal Epithelial Tight Junction Opening Upon Chitosan Nanoparticles for Insulin Oral Delivery.
J. Wang, M. Kong, Z. Zhou, D. Yan, X. Yu, X. Chen, C. Feng,; Y. Liu, X. Chen // Carbohydr. Polym. - 2017. - V. 157. P.596.
12. Canepa C. Development of a Drug Delivery System Based on Chitosan Nanoparticles for Oral Administration of Interferon-a. Canepa C, Imperiale J. C., Berini C. A., Lewicki M., Sosnik A., Biglione M. M. // Biomacromolecules. - 2017. - V. 18. - № 10. - P. 3302.
13. Huang G. Chitosan and its derivatives as vehicles for drug delivery. G. Huang, Y. Liu, L. Chen // Journal Drug Delivery. - 2017. - V. 24. - № 2. - P. 108.
14. Foda N.H.; El-Iaithy, M.; Tadros, I. Implantable biodegradable sponges: Effect of interpolymer complex formation of chitosan with gelatin on the release behavior of tramadol hydrochloride // Drug Dev. Ind. Pharm. - 2007.
- V 33. - P. 7.
15. Dhanaraj S.A.; Selvadurai, M.; Santhi, K.; Hui, A.L.S.; Wen, C.J.; Teng, H.C. Targeted drug delivery system: -formulation and evaluation of chitosan nanospheres containing doxorubicin hydrochloride // Int. J. Drug Deliv.
- 2014. - V 6. - P. 186.
16. Makhlof. A., Tozuka. Y., Takeuchi. H. Design and evaluation of novel pH- sensitive chitosan nanoparticles for oral insulin delivery // Eur. J. Pharm. Sci. - 2011. - 42. - P. 445.
17. Chavana C. Cross-linked chitosan-dextran sulphate vehicle system for controlled release of ciprofloxaxin drug: An ophthalmic application. C. Chavana, P. Bala, K. Pal, S.N. Kale // OpenNano. - 2017. - V. 2. - P. 28.
18. Lin H.-Y. Controlled release of pentoxifylline from porous chitosan¬pectin scaffolds / H.-Y. Lin, C.-T. Yeh // Drug Delivery. - 2010. - V. 17. - Р. 313.
19. Wu T. Chitosan-based composite hydrogels for biomedical applications. T. Wu, Y. Li, D. S. Lee // Macromolecular Research. - 2017. - V.
25. - № 6. - Р. 480. 16.
20. Liu H. A functional chitosan-based hydrogel as a wound dressing and drug delivery system in the treatment of wound healing. H. Liu, C. Wangab, C. Li, Y. Qina, Z. Wanga, J. Wang // RSC Adv. - 2018. - V. 8. - P. 7533.
21. Murakami K. Hydrogel blends of chitin/chitosan, fucoidan andalginate as healing-impaired wound dressings. K. Murakami, H. Aoki, S. Nakamura, M. Takikawa, M. Hanzawa, S. Kishimoto, H. Hattori, Y. Tanaka, M. Ishihara // Biomater. - 2010. - V. 31. - P.83.
22. Shen E.C. Tetracycline release from tripoly phosphate-chitosan cross¬linked sponge: a preliminary in vitro study. E. C. Shen, C. Wang, E. Fu, C. Y. Chiang, T. T. Chen, S. Nieh // J. Periodontal Res. - 2008. - V. 43. - P. 642.
23. Boddohi S. Polysaccharide-based polyelectrolyte complex nanoparticles from chitosan, heparin, and hyaluronan. S. Boddohi, N. Moore, P. A. Johnson, M. J. Kipper // Biomacromolecules. - 2009. - V. 10. - P.1402.
24.Il’ina A. V. Chitosan-based polyelectrolyte complexes: a review. A. V. Il’ina, V. P. Varlamov. // Appl. Biochem. Microbiol. - 2005. - V. 41. - P. 5.
25. Lian Q. Fabrication and in vitro evaluation of calcium phosphate combined with chitosan fibers for scaffold structures. Q. Lian, D. Li, Z. Jin, J. Wang, A. Li, Z. Wang, Z. Jin // J. Bioact. Compat. Polym. - 2009. - V. 24. -
P. 113.
26. Di Martino A. Chitosan: a versatile biopolymer for orthopaedic tissue¬engineering. A. Di Martino, M. Sittinger, M.V. Risbud // Biomaterials. - 2005. - V. 26. - P. 5983.
27. Hu Q. Preparation and characterization of biodegradable chitosan/hydroxyapatite nanocomposite rods via in situ hybridization: a potential material as internal fixation of bone fracture. Q. Hu, B. Li, M. Wang, J. Shen // Biomaterials. - 2004. - V. 25. - P. 779.
28. Wu Y. Chitosan/alginate multilayer scaffold encapsulating bone marrow stromal cells in situ on titanium. Y. Wu, N. Chen, L. K. Liu, H. Yuan,
Q. L. Li, S. H. Chen. // J. Bioact. Compat. Polym. - 2009. - 24. - P. 301.
29. Chevrier A. Chitosan-glycerol phosphate/blood implants increase cell recruitment, transient vascularization and subchondral bone remodeling in drilled cartilage defects. A. Chevrier, C. D. Hoemann, J. Sun, M. D. Buschmann // Osteoarthr Cartil. - 2007. - V. 15. - P.316.
30.Ilbasmis-Tamer S. Multiwalled Carbon nanotube-Chitosan Scaffold: Cytotoxic, apoptotic, and necrotic effects on chondrocyte cell lines. S. Ilbasmis- Tamer, H. Qift^i, M. R. Tu, T. Degim, U. Tamer // Curr Pharm Biotechnol. -
2017. - V. 18. - № 4. - P. 327-335.
31. Ribeiro J. C. V. Versatility of Chitosan-Based Biomaterials and Their Use as Scaffolds for Tissue Regeneration. J. C. V. Ribeiro, R. S. Vieira, I. M. Melo, V. M. A. Araujo, V. Lima // The Scientific World Journal. - 2017. - V.
2017. - P. 1.
32. Pogorielov V. M. Chitosan as a Hemostatic Agent: Current State. Pogorielov V. M., V. Z. Sikora P. // Article (PDF Available). - 2015. - P. 1-16.
33. Yang Y. Bacterial inhibition potential of quaternised chitosan-coated VICRYL absorbable suture: An in vitro and in vivo study. Y. Yang, S.-B. Yang, Y.-G. Wang, S.-H. Zhang, Z.-F. Yu, T.-T. Tang // Journal of Orthopaedic Translation. - 2017. - V. 8. - P. 49-61.
34.Shakeel A. Chitosan Based Scaffolds and Their Applications in Wound Healing. A. Shakeel, I. Saiqa // Achievements in the Life Sciences. -
2016. - V. 10. - № 1. - P. 27.
35. Cruz R. С. Effect of different carboxylic acids as solvent on chitosan fibers production by wet spinning. R. С. Cruz, L. G. Diniz, H. M. Lisboa, M. V. Fook // Materia. - 2016. -V. 21. - №2. - P. 525.
36. Li X.-Q. Crosslinked and Dyed Chitosan Fiber Presenting Enhanced Acid Resistance and Bioactivities. X.-Q. Li, R.-C. Tang. // Polymers. - 2016. - V. 8. - P. 119.
37. Ylitalo R. Cholesterol-lowering properties and safety of chitosan. Ylitalo R, Lehtinen S, Wuolijoki E, Ylitalo P, Lehtimaki T. // Arzneimittelforschung. - 2002. - V. 52. - № 1. - P.1.
38. Tuma J. Chitosan Derivatives as Bile Acid and Cholesterol Sorbents / J. Tuma, M. Marounek, D. Duskova, J. Copikova, A. Synytsya // J. Chitin Chitosan. - 2011. - V. 16. - № 4. - P. 262.
39. Patent US 8236781B2 Int. Cl. A6 IK3I/722, A6 IK 8/02. Hydrogel of chitosan carboxyalkylamide, preparation thereof and cosmetic and dermatological use thereof / E. Laugier, F. Gouchet, J.-P. Perraud. - Pub. Date: 15.06.2009.
40. Aranaz I. Cosmetics and Cosmeceutical Applications of Chitin, Chitosan and Their Derivatives / I. Aranaz, N. Acosta, C. Civera, B. Elorza, J. Mingo, C. Castro, M. L. Gandia, A. H. Caballero // Polymers. - 2018. - V. 10. - № 2. - P. 213 73. US3953608 A.
41. Васюкова Н. И. Механизм действия хитозана при индуцировании устойчивости картофеля. Н. И. Васюкова, Я. С. Панина, Г. И. Челенко, Н. Г. Герасимова, С. М. Придворова, О. Л. Озерецковская // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана: Материалы восьмой международной конференции. - М.: Изд-во ВНИРО. - 2006. - С. 321.
42. Байрамбеков Ш. Б. Биостимулятор на основе низкомолекулярного хитозана из панциря раков для предпосевной обработки семян томатов. Ш. Б. Байрамбеков, Е. В. Полякова, М. Д. Мукатова, Н. А. Киричко // Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство. - 2012. - №1. - С. 181.
43. Сафронова Т. М. Применение хитозана в производстве пищевых продуктов. Т. М. Сафронова // Хитин и хитозан. Получение, свойства, применение. - М.: Наука. - 2002. - С. 346.
44. Chitosan in the Preservation of Agricultural Commodities // Edited by: Silvia Bautista-Banos, Gianfranco Romanazzi and Antoinio Jimenez-Aparicio: - Academic Press. - 2016. - P. 384.
45. Топурия Г. М. Ветеринарно-санитарная оценка продуктов убоя утят при применении хитозана / Г. М. Топурия, Л. Ю. Топурия, В. П. Корелин, М. Б. Ребезов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 3. - С. 95.
46. Юдаков А. А. Особенности применения флокулянтов и сорбентов для очистки технологической воды и производсственных стоков / А. А. Юдаков, Д. В. Червонецкий, Перфильев А.В. // Горный информационно¬аналитический бюллетень. - 2014. - № 4. - С. 126.
47. Быкова В. М. Некоторые аспекты использования хитина и хитозана в качестве флокулянтов / В. М. Быкова, Е. А. Ежова, С. В. Немцев // Аграрная Россия. - 2004. - №5. - С. 30.
48. Мочалова А.Е., Круглова Е.Н., Юнин П.А., Апрятина К.В., Смирнова О.Н., Смирнова Л.А. // Высокомолекулярные соединения. Б. -
2015. - Т. 57. - № 2. - С.99.
49. Т. А. Байбурдов, А. Б. Шиповская. Синтез химические и физико¬химические свойства полимеров акриламида // ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского». Учебное пособие для бакалавров Института химии СГУ. Саратов. 2014. С. 3-7.
50. Т. А. Байбурдов, А. Б. Шиповская. Синтез химические и физико¬химические свойства полимеров акриламида // ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского». Учебное пособие для бакалавров Института химии СГУ. Саратов. 2014. С. 11-15.
51. Т. А. Байбурдов, А. Б. Шиповская. Синтез химические и физико¬химические свойства полимеров акриламида // ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского». Учебное пособие для бакалавров Института химии СГУ. Саратов. 2014. С. 39-43.
52. В.В. Пальчикова, Т.И. Кузнецова, М.Г. Гордиенко, С.В. Каленов. Исследование антибактериального эффекта губок, содержащих наночастицы серебра // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т.
30. № 9. С. 20-22.
53. П. М. Бычковский. А. А. Кладиев, С. О. Соломевич, С. Ю. Щеголев. Золотые Наночастицы. Синтез, свойства, биомедицинское применение. Российский биотерапевтический журнал. Минск. 2011. Т. 10. № 3. С. 37-46.
54. M. Kuruppuarachchi, H. Savoie, A. Lowry, C. Alonso, R. W. Boyle Polyacrylamide Nanoparticles as a Delivery System in Photodynamic Therapy. Molecular pharmaceutics. 2011.
55. Yang S., Wang Y., Wang Q., Zhang R., Ding B.UV irradiation induced formation of Au nanoparticles at room temperature: The case of ph values // Colloids Surf., A. 2007. V. 301. № 13. P. 174-183.
ММ достигает 106 , Тстекл ~ 200 °С, плотность 1.302 г/см3.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




© 2008-2022 Cервис помощи студентам в выполнении работ