Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения
Methods of the synthesis of hydrogelic nanoreactors to obtain nanosize particles of silver, magnetite, and hydroxyapatite have been developed. New composite materials can be used in medicine as antiburn dressings and magnetically responsive dosage forms and for the prosthetics of bone defects.
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1625 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения / Ю.М. Самченко, Н.А. Пасмурцева, З.Р. Ульберг // Доп. НАН України. — 2007. — N 2. — С. 146-150. — Библиогр.: 7 назв. — рус. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1625 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-16252025-02-09T12:14:43Z Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения Самченко, Ю.М. Пасмурцева, Н.А. Ульберг, З.Р. Хімія Methods of the synthesis of hydrogelic nanoreactors to obtain nanosize particles of silver, magnetite, and hydroxyapatite have been developed. New composite materials can be used in medicine as antiburn dressings and magnetically responsive dosage forms and for the prosthetics of bone defects. 2007 Article Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения / Ю.М. Самченко, Н.А. Пасмурцева, З.Р. Ульберг // Доп. НАН України. — 2007. — N 2. — С. 146-150. — Библиогр.: 7 назв. — рус. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1625 541.182.644 ru application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Самченко, Ю.М. Пасмурцева, Н.А. Ульберг, З.Р. Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| description |
Methods of the synthesis of hydrogelic nanoreactors to obtain nanosize particles of silver, magnetite, and hydroxyapatite have been developed. New composite materials can be used in medicine as antiburn dressings and magnetically responsive dosage forms and for the prosthetics of bone defects. |
| format |
Article |
| author |
Самченко, Ю.М. Пасмурцева, Н.А. Ульберг, З.Р. |
| author_facet |
Самченко, Ю.М. Пасмурцева, Н.А. Ульберг, З.Р. |
| author_sort |
Самченко, Ю.М. |
| title |
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| title_short |
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| title_full |
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| title_fullStr |
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| title_full_unstemmed |
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| title_sort |
гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1625 |
| citation_txt |
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения / Ю.М. Самченко, Н.А. Пасмурцева, З.Р. Ульберг // Доп. НАН України. — 2007. — N 2. — С. 146-150. — Библиогр.: 7 назв. — рус. |
| work_keys_str_mv |
AT samčenkoûm gidrogelevyenanoreaktorymedicinskogonaznačeniâ AT pasmurcevana gidrogelevyenanoreaktorymedicinskogonaznačeniâ AT ulʹbergzr gidrogelevyenanoreaktorymedicinskogonaznačeniâ |
| first_indexed |
2025-11-25T23:09:51Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:09:51Z |
| _version_ |
1849805707255218176 |
| fulltext |
6. Пат. 1562327 СССР, кл. С 02 F 1/52, 1/72. Способ очистки сточных вод от поверностно-активных
веществ // В.И. Жаворонков, С. Н. Бурсова, Р.Ф. Моисеева, А.В. Куликова, И.К. Харин, Л.А. Са-
вина. – Заявл. 12.04.88; Опубл. 07.05.90 – Бюл. № 17.
7. Корнеев А.А., Криницын А.П., Стрихарь О.Л., Щербин В.Н. Жидкие радиоактивные отходы внут-
ри объекта “Укрытие” // Радиохимия. – 2002. – 44, № 6. – С. 545–552.
Поступило в редакцию 05.07.2006Институт биоорганической химии
и нефтехимии НАН Украины, Киев
УДК 541.182.644
© 2007
Ю.М. Самченко, Н. А. Пасмурцева, З. Р. Ульберг
Гидрогелевые нанореакторы медицинского назначения
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Г.А. Ковтуном)
Methods of the synthesis of hydrogelic nanoreactors to obtain nanosize particles of silver,
magnetite, and hydroxyapatite have been developed. New composite materials can be used in
medicine as antiburn dressings and magnetically responsive dosage forms and for the prostheti-
cs of bone defects.
В последние годы в фокусе интересов многих исследователей находятся проблемы полу-
чения и стабилизации наночастиц различных материалов. На многих физических, хими-
ческих и биологических объектах [1] продемонстрировано, что переход от макро- и мик-
роразмеров к размерам 1–10 нм приводит к появлению качественных изменений в физи-
ко-химических свойствах соответствующих соединений и получаемых на их основе систем.
Нанокомпозитные материалы с уникальными электрическими, магнитными, оптическими,
механическими, каталитическими и др. свойствами описаны в работе [2]. Так, было проде-
монстрировано, что нанокластеры и наноструктуры обладают высокой твердостью, соче-
тающейся со сверхвысокой пластичностью, для них характерно возрастание кулоновского
барьера и проявление эффекта гигантского магнетосопротивления [3]. Поскольку наночас-
тицы, в частности металлов, обладают аномально высокой реакционной способностью, их
существование в свободном виде, без взаимодействия с окружающей средой, возможно толь-
ко в вакууме. Поэтому проблема стабилизации наночастиц, прежде всего с использованием
полимеров различного состава, приобретает особую значимость [4]. В настоящем сообщении
впервые описаны способы получения и некоторые свойства высокодисперсных гидрогеле-
вых микрогранул на основе акриламида и акриловой кислоты, которые могут использо-
ваться в качестве нанореакторов для синтеза наночастиц различных химических веществ,
представляющих интерес, прежде всего, с точки зрения использования в медицине. Это,
в частности, наноразмерные благородные металлы, обладающие высокой бактерицидной
активностью (например, серебро), магнетит, позволющий осуществлять целенаправленный
транспорт наполненных им микрогранул к органу-мишени, гидроксиапатит, перспективный
с точки зрения формирования костной ткани, и ряд других.
Синтез микрогранул сополимерных гидрогелей на основе акриламида и акриловой кис-
лоты осуществляли путем диспергирования водных растворов соответствующих мономеров,
146 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
Рис. 1. Кривые распределения по размеру микрогранул для сополимерных гидрогелей на основе акриламида
и акриловой кислоты (АК):
Cмон = 15%, CМБА = 0,173%; 1 — 0% АК; 2 — 50% АК; 3 — 100% АК
сшивающего агента и компонентов инициирующей смеси среде несмешивающегося органи-
ческого растворителя. Через 30 мин гранулы гидрогеля, близкие к сферической форме,
отделяли, промывали от непрореагировавших остатков исходных веществ и высушивали.
Cоотношение мономеров в гидрогелях варьировали в диапазоне от гомополиакриламидного
геля до гидрогеля со 100%-м содержанием звеньев акриловой кислоты, а суммарное содер-
жание сшитого полимера в гидрогелях — в диапазоне от 5 до 25%. Концентрацию сшиваю-
щего агента (N, N′-метилен-бис-акриламида) варьировали в диапазоне от 0,0865 до 0,346%.
Эксперименты по набуханию гидрогелей осуществлялись по методике, детально описанной
ранее в статье [5].
Сорбцию паров воды гидрогелями изучали с помощью стандартной адсорбционной уста-
новки с весами Мак-Бена, системой термостатирования, вакуумирования, напуска паров
и измерения давления. Методология расчетов размеров порового пространства на основа-
нии сорбционных измерений детально описана в сообщении [6].
Синтезированные гидрогелевые нанореакторы охарактеризованы по их макроскопичес-
ким размерам (с помощью ситового метода) и по размеру присущих им пор, использующи-
хся в дальнейшем для синтеза разнообразных наночастиц.
Анализ кривых распределения по размеру микрогранул для синтезированных сополи-
мерных гидрогелей позволяет заключить, что для гелевых систем с высоким содержанием
полиакриламидных звеньев преобладающей является фракция с размером частиц около
0,16 мм, содержание которой достигает 35%. При этом кривая распределения почти идеаль-
ной гауссовой формы (рис. 1, кривая 1 ). По мере роста в гидрогелях содержания звеньев
акриловой кислоты наблюдается искажение формы кривой за счет возрастания содержания
более крупной фракции (кривая 2 ), а для гидрогелей на основе акриловой кислоты преоб-
ладающая фракция уже имеет размер частиц от 0,5 до 1 мм (кривая 3 ). Это может быть
объяснено слиянием и слипанием микрогранул на ранних стадиях сополимеризации в бо-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №2 147
Рис. 2. Кривые распределения по размеру пор для гомополиакриламидного геля (а) и гидрогеля, содержа-
щего 25% полиакриламидных звеньев и 75% звеньев полиакриловой кислоты (б )
лее крупные агрегаты вследствие повышенной когезии и образующихся между соседними
карбоксильными группами водородных связей.
Отметим, что получение гидрогелей в виде микрогранул позволяет значительно сокра-
тить время их отклика на изменения в окружающей их среде (например, время перехода из
сколлапсированного в набухшее состояние) и расширить сферу их применения в медицине
за счет использования пероральных лекарственных форм и безоперационного введения при
эндопротезировании (через иглу или катетор).
Поровое пространство в гидрогелевых микрогранулах было охарактеризовано на осно-
вании сорбционных измерений. Установлено, что в гомополимерах акриламида и акриловой
кислоты превалирующими являются более мелкие поры (около 2,5 нм), тогда как для со-
полимерных гидрогелей, вследствие их высокой гетерогенности, характерно присутствие
широкого диапазона пор различного диаметра, вплоть до 6–7 нм (рис. 2). Найденные вели-
чины хорошо коррелируют с данными, полученными нами ранее с использованием метода
ДСК на основании депрессии температуры плавления, заключенной в порах гидрогелей
воды [5], а также с результатами компьютерного моделирования с использованием про-
граммного пакета HyperChem (метод молекулярной механики).
Синтезированные и охарактеризованные гидрогелевые нанореакторы были использова-
ны для получения различных наночастиц, представляющих интерес с точки зрения приме-
нения в медицине. Так, формирование наночастиц благородных металлов в порах гидро-
гелевых нанореакторов осуществляли посредством набухания полимерной матрицы в во-
дных растворах соответствующих неорганических солей с последующим их восстановлени-
ем. Формирование наночастиц магнетита осуществляли посредством набухания гидрогелей
в смешанном растворе солей Fe2+ — Fe3+ с последующей обработкой 20%-м раствором
NaOH. Формирование наночастиц гидроксиапатита осуществляли путем последовательной
обработки гидрогелевой матрицы растворами (NH4)2HPO4 и Co(NO3)2. Как видно из при-
веденных на рис. 3 данных, после формирования наночастиц серебра и магнетита гидро-
гелевые микрогранулы сохраняют высокую сорбционную способность и поглощают (в за-
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
Рис. 3. Кинетика набухания мелкодисперсных сополимерных гидрогелей на основе акриламида и акрило-
вой кислоты (АК), наполненных наночастицами гидроксиапатита (1 ), коллоидного серебра (2–4) и магне-
тита (5 ):
1, 3 — CАК = 25%; 2 — CАК = 0%; 4, 6 — CАК = 100%; 5 — CАК = 75%; CМБА = 0,173%; 6 — ненаполенный
гидрогель; фракция микрогранул размером частиц 0,5 мм
висимости от соcтава) от 40 до 180 граммов воды на 1 грамм сухого веса. Гидрогели со
сформированными наночастицами гидроксиапатита обладают несколько меньшей сорбци-
онной способностью и поглощают (в зависимости от состава) от 5 до 15 граммов воды на 1
грамм сухого полимера.
Поскольку при проведении синтеза в гидрогелевых нанореакторах часть порового прост-
ранства гидрогелей заполняется ненабухающими элементами, их равновесное водосодер-
жание несколько снижается по сравнению с ненаполненным гидрогелем (200 г/г). Полу-
ченные нанокомпозитные материалы с наночастицами серебра и магнетита, обладающие
соответственно бактерицидными и магнитоуправляемыми свойствами, могут дополнитель-
но насыщаться широким спектром химиотерапевтических средств, особенно принимая во
внимание продемонстрированную нами ранее значительную пролонгирующую способность,
присущую гидрогелевым сополимерам акриламида и акриловой кислоты [7].
Таким образом, проведенные исследования позволили разработать методы синтеза и оха-
рактеризовать гидрогелевые нанореакторы для получения наночастиц благородных ме-
таллов, магнетита и гидроксиапатита. Гидрогелевые нанореакторы могут использоваться
в медицине для создания противоожоговых покрытий с повышенной бактерицидной актив-
ностью и магнитоуправляемых носителей лекарственных препаратов с их пролонгирован-
ным высвобождением, а также для заполнения дефектов костной ткани.
1. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М. Роко,
Р. Уильямса, П. Аливисатоса. – Москва: Мир, 2002. – 292 с.
2. Сергеев Г. Б. Нанохимия. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 2003. – 227 с.
3. Суздалев И.П., Суздалев П.И. Дискретность наноструктур и критические размеры нанокластеров //
Успехи химии. – 2006. – 75, № 8. – С. 715–752.
4. Бронштейн Л.М., Сидоров С.Н., Валецкий П.М. Наноструктурированные полимерные системы как
нанореакторы для формирования наночастиц // Там же. – 2004. – 73, № 5. – С. 542–558.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №2 149
5. Самченко Ю.М., Атаманенко И.Д., Полторацкая Т.П., Ульберг З. Р. Состояние воды в мелкодис-
персных гидрогелях на основе акриламида и акриловой кислоты // Коллоид. журн. – 2006. – 68,
№ 5. – С. 670–673.
6. Самченко Ю.М., Альтшулер М.А., Цирина В.В. О сорбционных свойствах (со)полимерных гидро-
гелей акриловой кислоты // Доп. НАН України. – 2003. – № 12. – С. 136–140.
7. Samchenko Yu., Ulberg Z., Pertsov N. Hydrogel medicinal systems of prolonged action // Progr. Coll. and
Polym. Sci. – 1996. – 102. – P. 118–122.
Поступило в редакцию 18.10.2006Институт биоколлоидной химии
им. Ф.Д. Овчаренко НАН Украины, Киев
УДК 539.211:546.824
© 2007
Л.С. Семко, П.П. Горбик, академiк НАН України О. О. Чуйко ,
Л.П. Сторожук, I. В. Дубровiн, О. I. Оранська, С.Л. Рево
Модифiкування магнетиту дiоксидом титану
та властивостi одержаних нанокомпозитiв
A technique of obtaining the nanocomposites on the basis of magnetite modified by titanium
dioxide is worked out. The TiO2 content varied from 0.1 to 0.5 g per 1 g of the magnetite.
N-butylorthotitanate was used as a modifying agent. The structure and magnetic properties of
the obtained nanocomposites are investigated.
Магнiтнi композити на основi нанорозмiрних частинок залiза та його оксидiв використо-
вуються для створення лiкарських препаратiв [1–5]. Здатнiсть магнiтних полiв спрямовано
доставляти, локалiзувати i утримувати магнiтнi частинки в певному мiстi живого органiз-
му, дозволяє пiдвищити концентрацiю лiкарського препарату в заданому мiстi, знизити
токсичну дiю лiкiв на весь органiзм [2–5]. Магнiтокерованi лiкарськi засоби використову-
ють у виглядi порошкiв, емульсiй, капсул, магнiтних рiдин для знищення пухлин, тром-
бiв, очистки кровi тощо [6–8]. Одним iз напрямiв використання таких магнiтних матерiа-
лiв є створення адсорбентiв з поверхневим шаром SiO2 й TiO2 [7, 8]. Такi адсорбенти
можуть мiстити на поверхнi оксидiв лiкарськi препарати. Перспективними матерiалами
для одержання магнiтокерованих адсорбентiв є нанокомпозити на основi магнетиту, покри-
того TiO2.
На сьогоднi iснує велика кiлькiсть робiт, присвячених вивченню оксидiв титану в рiзних
формах [9–11]. Проте до медичних засобiв ставиться ряд вимог: бiосумiснiсть з тканинами
живого органiзму, певний клас чистоти та безпечностi. Вiдомо [2, 3], що медичнi препарати
не повиннi мати шкiдливих продуктiв синтезу, тому для модифiкацiї магнiтних частинок
TiO2 доцiльне застосування алкiлортотитанатiв, якi розкладаються в процесi термооброб-
ки [10–12]. Рацiональним методом для одержання плiвок та порошкiв на основi (TiO2)x
є золь-гель технологiя [7, 11, 12]. Однак процеси модифiкування магнетиту оксидами мета-
лiв iз застосуванням цiєї технологiї недостатньо вивченi. Не з’ясовано, який краще вибрати
компонент для модифiкування магнетиту оксидом титану, як забезпечити мiцний зв’язок
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
|