Проекты

Комплексные и композиционные полисахаридные криоструктураты биомедицинского назначения

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Химия и биохимия»

Направление работы: Химия высокомолекулярных соединений
Авторы работы: ГБОУ города Москвы лицей № 1535
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 12–14 апреля 2018 года

Введение

Полимерные криогели и криоструктураты – макропористые полимерные системы, при формировании которых роль порогенов выполняют поликристаллы замороженного растворителя.

В последние годы постоянно возрастает как научный, так и практический интерес к этим объектам. Благодаря уникальной пористости и сообщающемуся характеру макропор, а также относи-тельной простоте технологии получения такие полимерные матрицы перспективны в плане их использования в качестве биомедицинских материалов, например, как «депо» лекарственных веществ, кровоостанавливающих средств и др.

Цель

Криохимическое получение макропористых биомедицинских материалов на основе полисахаридов.

Задачи

1.      Поиск «оптимальных» условий получения губчатых криоструктуратов (концентрация исходного раствора, температура криообработки).

2.      Определение степени набухания криоструктуратов и размеров их пор.

3.      Наполнение губчатых криоструктуратов частицами металлов и антибиотиками.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

В работе без дополнительной очистки использовались следующие вещества: альгинат натрия (BDH Chemicals Ltd, Англия), ацетат хитозана, хлорид кальция (безводный, «Panreac», Испания), серная кислота (хч, ООО «Иреа2000», Россия), водный раствор аммиака (чда, ООО «Сигма Тек», Россия), 95%-й этиловый спирт (ректификат), гидроксид натрия («Chemapol», Чехия), соляная кислота 38% («Реахим», Россия), физиологический раствор (ОАО «Биохимик», Россия), дистиллированная вода, коллоидные растворы наноразмерных частиц серебра «Наноколлоид-1», «Наноколлоид-2», «AgБион-2» (ЗАО «Концерн наноиндустрия», Россия).

Замораживание образцов осуществляли в одноразовых медицинских пластиковых чашках Петри (ОАО «Медполимер», Россия) в камере криостата Proline RP 1840 («Lauda», Германия).

Для удаления растворителя из замороженных структуратов использовали лиофилизатор Alpha 1-2 LD plus («Martin Christ», Германия). Макропористую морфологию альбуминовых криогелей изучали с помощью Eclipse 55i (Nikon, Япония) и оптического стереомикроскопа SMZ1000 (Nikon, Япония), оборудованного системой цифровой записи изображения MMC_50C_M (MMCSoft, РФ). Линейные размеры макропор измеряли с помощью программного обеспечения MMCatalog Multimeter v.2.2 того же производителя. Степень набухания полимерной фазы (стенок макропор) широкопористых полисахаридных криоструктуратов определяли гравиметрическим методом.

Выводы

1. Были найдены «оптимальные» условия формирования губчатых альгинатных и хитозановых криоструктуратов: концентрация исходного раствора в воде – 3 масс.%, температура криообработки: – 20°С.

2.  Была определена степень набухания губчатых образцов и показано, что она зависит от концентрации полисахарида в исходном растворе и мало зависит от температуры замораживания.

3. Проведено исследование поведения Ca-альгинатных криоструктуратов в четырёх различных средах. Показано, что образцы сохраняют свою целостность в воде, физиологическом растворе и 0,1М растворе HCl более 20 суток, в то время как в 0,1М растворе щелочи к 20-му дню эксперимента образец практически полностью растворяется.

4.  Путём обработки полученных криоструктуратов коллоидными растворами наночастиц серебра и раствором антибиотика ванкомицина были получены композиционные и комплексные материалы. Микробиологические испытания показали перспективность данных наполненных криоструктуратов в качестве депо-форм лекарственных препаратов