КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-73-20167
НазваниеТермо- и pH-чувствительные микрогели на основе взаимопроникающих сеток для создания покрытий и мембран для биомедицинских приложений.
Руководитель Кожунова Елена Юрьевна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-302 - Структура и свойства полимеров, многокомпонентных полимерных систем
Ключевые слова Термочувствительные полимеры, полиэлектролиты, микрогели, взаимопроникающие сетки, полимерные пленки, антибактериальные покрытия, микрофазное расслоение, компьютерное моделирование, синтез полимеров
Код ГРНТИ31.25.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В последние годы полимерные микрогели, в особенности термо- и pH-чувствительные, привлекают большое внимание в научном мире [1]. В первую очередь интерес вызван уникальными свойствами этих объектов: с одной стороны, микрогели способны формировать стабильный к агрегации раствор микрочастиц, каждая из которых, по сути, является сшитой одиночной макромолекулой; с другой стороны, эти частицы представляют собой достаточно хорошо охарактеризованный микроскопический объект, размером и свойствами которого можно управлять, меняя условия внешней среды. Такие свойства открывают широкие перспективы для создания функциональных объектов и материалов – суперабсорбентов, стабилизирующих поверхностно-активных добавок, носителей лекарственных препаратов, фотонных кристаллов. При этом применяемые методики синтеза микрогелей (осадительная полимеризация, эмульсионная полимеризация) в большинстве случаев относительно просты и могут быть достаточно легко масштабированы до опытного производства, а получаемые объекты имеют узкое распределение по размерам.
С точки зрения возможных практических применений, перспективным представляется использование чувствительных к условиям внешней среды микрогелей для получения полимерных пленок и покрытий. Преимущество использования микрогелей перед макрогелями заключается в том, что в силу своих малых размеров микрогели обычно гораздо быстрее реагируют на внешние стимулы. Можно ожидать, что макроскопические материалы, созданные на основе компактно упакованных в пространстве микрочастиц, будут демонстрировать короткие времена отклика (по аналогии с пористыми материалами). Кроме того, это открывает широкие перспективы по управлению внутренней структурой материала и механическими свойствами.
С точки зрения управления структурой и прочностью, полезно вспомнить о тех уникальных свойствах, которые были продемонстрированы макрогелями на основе двух взаимопроникающих сеток (ВПС). ВПС [2, 3] – это более или менее однородная система двух или более сшитых полимеров, которые удерживаются вместе благодаря формированию физических зацеплений без образования ковалентных связей между сетками. Преимущества таких систем обусловлены возможностью создания более равномерной структуры сетки и большей подвижностью субцепей каждой из подсеток, по сравнению с однокомпонентной сеткой с такой же объемной плотностью сшивок, что увеличивает доступное конформационное пространство.
В этом проекте мы впервые предлагаем изучить возможность применения полимерных пленок и покрытий на основе микрогелей, состоящих из взаимопроникающих сеток, для создания материалов для биомедицинских приложений. Сосуществование в объеме одного микрогеля двух подсеток различной природы будет способствовать приданию пленкам и покрытиям механической прочности, и даcт дополнительные перспективы по иммобилизации в таких пленках различных веществ (например, лекарственных препаратов) и их управляемому высвобождению. Предлагаемые нами ВПС-микрогели будут состоять из сетки термочувствительного поли-N-изопропилакриламида (как гомополимера, так и сополимера с варьируемым содержанием ионогенных групп) и сетки полиакриловой кислоты. В данной системе при нагревании будет происходить коллапс термочувствительной подсетки, что будет способствовать выделению растворителя с функциональными веществами. При этом вторая сетка, образующая несущую матрицу пленки, практически не будет менять свое конформационное состояние и сохранит макроскопические размеры образца. Мы полагаем, что пленки на основе микрогелей с взаимопроникающими сетками более перспективны по сравнению с пленками на основе обычных сополимерных микрогелей, так как именно подобная структура позволяет влиять на свойства одной из сеток, практически не затрагивая свойства другой. Это будет способствовать сохранению механической стабильности материалов при внешних воздействиях.
Важно отметить, что одновременно планируется проводить как экспериментальную работу, направленную на синтез и изучение структуры микрогелей на основе взаимопроникающих сеток, а также получению из них полимерных пленок и покрытий, так и вести исследования с помощью методов компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование синтеза микрогелей методом осадительной полимеризации в объеме и на поверхности методом диссипативной динамики частиц еще не проводилось.
Дополнительная литература:
1. Ballauff M., Lu Y.; Polymer 2007, 48(7), 1815–1823.
2. Sperling L.H.; Interpenetrating Polymer Networks and Related Materials, Plenum Press: New York, 1981.
3. Gong J.P.; Science, 2014, 344(6180), 161–162.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ