Полимерные гидрогели на основе сшитого поливинилового спирта тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Пашкова Людмила Ивановна

ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ

НА ОСНОВЕ СШИТОГО ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА

02.00.06 - Высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва-2012

Работа выполнена в УНЦ «Биоматериалы» Российского химико-технологического университета имени Д.И.Менделеева

доктор химических наук, профессор Штиль ман Михаил Исаакович

доктор химических наук, профессор Ямсков Игорь Александрович, зав. лабораторией физиологически активных биополимеров Института элементорганических соединений имени А.Н.Несмеянова РАН

доктор химических наук, профессор Паписов Иван Михайлович,

профессор кафедры химии Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета

Ведущая организация: Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова

Защита диссертации состоится 24 октября 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.204.01 при Российском химико-технологическом университете имени Д.И.Менделеева (125047, гор. Москва, Миусская пл.т д.9) в конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре Российского химико-технологического университета имени Д.И.Менделеева.

Автореферат разослан 24 сентября 2012 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 212.204.01

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Будницкий Ю.М.

1. Введение

Актуальность работы. Полимерные гидрогели в силу ряда уникальных свойств, позволяющих использовать их в различных областях, связанных с медициной и биотехнологией, привлекают в последние десятилетия все большее внимание исследователей. В литературе описаны примеры применения таких гелей как компонентов систем с контролируемым выделением лекарственного вещества, подложек для клеточной инженерии, материалов для имплантатов и пломбировочных материалов в хирургии, и т.п.

Как правило, полимерные гидрогели получают посредством радикальной полимеризации низкомолекулярных мономеров в присутствии бифункционального сшивающего агента, либо сшивкой высокомолекулярных полимеров низкомолекулярными многофункциональными сшивающими агентами. В обоих случаях существенной проблемой является очистка готовых гидрогелей от токсичных низкомолекулярных веществ (мономеров и/или сшивающих агентов). Данный факт значительно увеличивает риск возможных осложнений при использовании готовых гидрогелей с живыми объектами, а также снижает спектр возможных применений этих полимерных систем, например, исключает возможность формирования гидрогеля in vivo.

Одним из возможных способов устранения этого и ряда других недостатков является использование для получения гидрогелей ненасыщенных производных биосовместимых полимеров, способных к сшивке в присутствии нетоксичных инициаторов радикальной полимеризации. Преимуществом такого подхода является отсутствие в реакционной системе токсичных низкомолекулярных веществ (мономеров или сшивающих агентов). Это в значительной степени упрощает и удешевляет технологию получения гидрогелевых систем, а также существенно увеличивает число возможных сфер их применения.

Поэтому разработка методов и подходов, позволяющих получать гидрогели на основе биосовместимых полимеров по такой схеме, представляет

значительный интерес.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования являлось получение полимерных гидрогелей на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта и изучение их свойств.

Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи: синтез модифицированного полимера на основе поливинилового спирта, в боковую цепь которого входят группы, содержащие кратные связи, в количестве, достаточном для образования трехмерной пространственной структуры в результате сшивки по свободно-радикальному механизму в присутствии инициаторов радикальной полимеризации при незначительном изменении физико-химических и токсикологических свойств модифицированного полимера по сравнению с исходным поливиниловым спиртом; исследование процесса модификации поливинилового спирта;

изучение влияния различных факторов на процесс образования сшитых макропористых гидрогелей на основе модифицированного поливинилового спирта в водных растворах и выявление оптимальных путей их синтеза; исследование свойств и строения образующихся гидрогелей; исследование токсикологических характеристик полученных гидрогелей, изучение возможности их практического применения.

Научная новизна. В работе синтезированы изотропные полимерные гидрогели на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта. Исследован процесс их сшивки под воздействием жесткого излучения и в присутствии инициаторов радикальной полимеризации, выявлено влияние условий синтеза на строение образующихся систем, изучены деформационные свойства, и проведена оценка параметров пространственной сетки полученных гидрогелей. Продемонстрирована высокая биосовместимость полученных гидрогелевых систем.

Практическая значимость работы. Разработан метод синтеза полимерных гидрогелей, позволяющий исключить наличие в системе

2

мономеров и токсичных сшивающих агентов. Показана возможность формирования таких гидрогелей in vivo, продемонстрирована принципиальная возможность их использования для создания систем с контролируемым выделением, а также для создания композитных материалов на основе биокерамики, обладающих улучшенными свойствами.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на Всероссийском совещании «Биоматериалы в медицине», конференциях: 1st Russian - «Hellenic Symposium on Polymeric Biomaterials and Bionanomaterials: Recent Advances Safety and Toxicology Issues» (Ираклион, Крит, Греция, 2010, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ (2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, и 3 тезисов докладов на российских международных конференциях).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 131 странице, состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы; содержит 19 таблиц, 37 рисунков, 108 библиографических ссылок.

Полученные результаты и их обсуждение.

Объекты исследования

В данной работе были изучены некоторые подходы к синтезу и применению изотропных (непористых) полимерных гидрогелей, получаемых сшивкой в растворах ненасыщенных производных поливинилового спирта при положительных температурах.

1. Изучение процесса модификации поливинилового спирта.

На первом этапе работы было проведено исследование процесса модификации поливинилового спирта (ПВС) глицидилметакрилатом (ГМА). Реакции проводили в среде диметилсульфоксида в присутствии серной кислоты в качестве катализатора в интервале температур 70-110 °С и концентраций

полимера от 2 до 10 мае. % при соотношениях ГМА и ПВС от 1/50 до 1/10 моль/моль-эквивалент.

-СН-г-СН-" I

ОН-1

О

сн,оосс=сн, " I

СН3

он о

га

СН2

но-сн2 сн2

о-с-с=сн2 II I О СН3

Состав образующегося модифицированного полимера подтверждается данными ПМР и ИК-спектроскопии.

2 3 Время, ч.

Рис.1. Зависимость степени замещения от времени при различном соотношении реагентов. Соотношение ГМА/ПВС 1-1/50, 21/25. 3-1/16.7. 4-1/12,5, 5-1/10 1 моль/осново-моль. концентрация ПВС 6 мас.%. температура синтеза 90 °С.

По результатам проведенных исследований были построены кривые конверсии для реакций, протекающих в различных условиях (пример типичной зависимости показан на рис.1), выявлены оптим&тьные условия, позволяющие получать полимер с заданной степенью замещения ОН-групп.

2. Изучение процесса раднационно-химического синтеза гидрогелей.

Применение радиационного облучения считается весьма удобным инструментом для формирования гидрогелей, в том числе, и гидрогелей на основе ПВС, С целью изучения закономерностей влияния различных факторов на процесс формирования сшитых гидрогелей на основе модифицированного поливинилового спирта был проведен ряд синтезов при различных

концентрациях реакционной системы и температурах. Реакцию полимеризации проводили при температурах 0 и 20 °С при интенсивности облучения 0,1 Гр/с.

Изучение динамики процесса показало, что в данных условиях реакции сшивки протекают достаточно эффективно. Уже на ранних стадиях процесса образуется гидрогель, иммобилизующий всю содержащуюся в системе воду.

При проведении процесса при более высокой температуре скорость процесса гелеобразования закономерно растет, однако при меньшей температуре достигается более высокое содержание гель-фракции. Облучение раствора исходного немодифицированного ПВС в тех же условиях (температура и концентрация) не приводит к образованию сшитых структур. В этом случае облученная система представляет собой раствор существенно меньшей вязкости, что свидетельствует о деструкции цепей полимера.

При практически приемлемых временах облучения достичь значений выхода гель-фракции, превышающего 50 %, не удалось. Основной причиной этого, очевидно, является устанавливающееся в системе динамическое равновесие между процессами сшивки с участием кратных связей боковых цепей и деструкции основных цепей ПВС.

Рис.2. Зависимость выхода сшитого полимера от концентрации реакционной системы

Интенсивность облучения - 0,1 Гр/с. Время облучения 180 минут. Температура 0 °С. Степень замещения полимера: (•)- 1,75 мольн.%, (о)- 2,5 2 4 6 8 мольн.%, (А)-4,2 мольн.%

0

Концентрация реакционной системы, г/100 мл.

На рис. 2 представлена зависимость выхода сшитого полимера от концентрации модифицированного ПВС в реакционной системе. При концентрациях менее -2,5 г/100 мл в реакционной системе трехмерная сетка (макрогель) не образуется. С другой стороны, в узком диапазоне концентраций

(от 2 до 3 г/100 мл), хорошо соотносящимся с расчетным значением концентрации перекрывания клубков и неизменном для всех использованных степеней замещения полимера происходит резкое возрастание выхода гель-фракции, причем при дальнейшем увеличении концентрации реакционной системы выход гель-фракции практически не меняется.

3. Изучение процесса синтеза гидрогелей при вещественном инициировании.

Поскольку при радиационно-химическом синтезе не удавалось достигнуть высоких значений выхода гель-фракции, проводилось изучение гелеобразования в растворах синтезированного модифицированного поливинилового спирта в присутствии инициаторов радикальной полимеризации.

В работе были использованы несколько инициирующих систем:

1) Инициирующая система персульфат калия - Ы,Ы,МЪ!'-тетраметапэтилендиамин (ПСК-ТМЭД)

2) Инициирующая система перекись водорода - аскорбиновая кислота (ПВ-АК) В этих случаях сшивка проводилась при комнатной температуре.

Кроме того, проводилось изучение сшивки в присутствии персульфата калия (ПСК) при повышенных температурах.

Изучение динамики процесса показало, что в используемых условиях реакции сшивки протекают достаточно эффективно и время сшивки изменяется, в зависимости от условий от нескольких до десятков минут.

Причем, если в случае радиационно-химической сшивки уже на ранних стадиях процесса образовывался сшитый продукт, иммобилизующий всю содержащуюся в системе воду, то в случае вещественного инициирования на начальных стадиях процесса до определенного момента макрогель не образовывался, а имело место нарастание вязкости системы, после чего происходила потеря системой текучести и быстрое нарастание выхода гель-

фракции.

Характерно, что зачастую лишь часть воды, имеющейся в реакционной системе, была иммобилизована в массе гидрогеля, то есть наблюдался, своего рода синерезис. В случае низких концентраций реакционной системы наблюдалось также образование нескольких «очагов» гелеобразования, в которых система теряла текучесть, объединяющихся впоследствии в монолитный гидрогель.

к" к

3

о X

100 п

0 2 4 6 8 10 Концентрация реакционной

системы, г/100 мл.

Рис.3. Зависимость выхода сшитого полимера от концентрации реакционной системы

Инициирующая система ПСК-ТМЭД, концентрация инициатора 3 г/л. Время реакции 20 минут. Температура 20 °С. Степень замещения полимера: (•)- 1,75 мольн.%, (о)- 2,5 мольн.%, (▲) - 4,2 мольн.%

Как и в случае радиационно-химической сшивки, зависимость выхода гель-фракции от концентрации реакционной смеси имела критический характер. Однако, в случае вещественного инициирования наблюдаемая критическая концентрация, ниже которой не происходило образование макрогеля, была выше (рис.3) и зависела от степени замещения макромера. Заметно шире был и диапазон, в котором происходит возрастание выхода гель-фракции.

Подобная картина подтверждает значительное влияние на образование сшитого гидрогеля процессов деструкции полимерных цепей при радиационно-химической сшивке, которые, очевидно, и вносят существенный вклад в межмолекулярную сшивку при достижении концентрации перекрытия клубков даже при недостаточном для эффективной сшивки количестве кратных связей в реакционной системе.

Для всех использованных инициаторов (инициирующих систем) имелось

некоторое критическое содержание инициатора в смеси, ниже которого не происходило образование гидрогеля. Что может быть объяснено отсутствием числа узлов сшивки, достаточного для образования трехмерной сшитой сетки гидрогеля.

По достижении критического значения концентрации инициатора происходил достаточно быстрый рост выхода гель-фракции, что вполне очевидно и объясняется законом действующих масс. Однако, если в случае использования в качестве инициатора персульфата калия (как в случае использования ускорителя распада, так и в его отсутствие) зависимость выхода от содержания выходила на «плато», то в случае использования системы «перекись водорода - аскорбиновая кислота» данная зависимость имела экстремальный характер.

4. Оценка параметров структуры сетки полимерных гидрогелей

Характер взаимодействия полимерного гидрогеля с организмом, например срок его биодеградации, проницаемость для различных веществ и клеток и т.п., его механические физико-химические свойства в значительной степени определяются характером трехмерной полимерной сетки, образующейся при формировании гидрогеля. Поэтому его изучение представляет значительный практический и теоретический интерес.

В силу этого, в данной работе была проведена оценка характера полимерной сетки гидрогелей, полученной путем радикального сшивания в водных системах модифицированного поливинилового спирта.

Для определения параметров структуры сетки (концентрации межузловых цепей пс и длины - степени полимеризации межузловых цепей 14) был использован подход, основанный на предсказаниях теории упругости полимерных сеток. Исходными данными служили результаты измерения равновесного модуля упругости (модуля сдвига) полимерных гидрогелей.

Концентрации межузловых цепей в сухой сетке пс рассчитывали из

измеренных значений модуля упругости гидрогелей в состоянии приготовления

8

Gprep по формуле:

nc=_G£Iîp_ ^

RT<t>prep

Из величины nc, предполагая, что сетка является совершенной, т.е. не имеет структурных дефектов (висящих цепей, циклов), рассчитывали среднюю степень полимеризации межузловых цепей N. Вычисления проводили по соотношению:

N = 4- (2)

ncVm

Пример полученных экспериментальных данных представлен в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики степени сшивания исследованных гидрогелей (Gptep-модуль упругости гидрогеля, N- степень полимеризации межузловых цепей, пс- концентрации межузловых цепей в сухой сетке)

Полимеризация в присутствии инициатора (ПСК-ТМЭД)

Концентрация Степень Концентрация пс х 10', моль/см3 N

макромера, г/100мл замещения, мольн.% инициатора, г/л из Gprep из степени замещения

6 4,2 2 2,744 828 24

8 4,2 2 3,804 597 24

10 4,2 2 4,421 514 24

20 4,2 2 7,587 300 24

8 4,2 1 4,742 479 24

8 4,2 2 3,804 597 24

8 4,2 3 3,155 720 24

8 2,5 2 3,661 621 40

8 4,2 2 3,687 616 24

8 8,6 2 3,943 576 12

Радиационно-химическая полимеризация

Концентрация т, °С Степень Доза Пс х Ю5, моль/см3 N

макромера, г/100 мл замещения, мольн.% облучения, кГр из Gprep из степени замещения

8 0 4,2 1,08 65,421 35 24

8 20 4,2 1,08 125,609 18 24

Как видно из таблицы, определенные значения степени полимеризации

цепей, значительно превышают те, которые были рассчитаны по степени замещения модифицированного полимера, что свидетельствует о наличии большого количества различных дефектов, не участвующих в передаче напряжений в сетке, и не вносящих вклад в ее модуль упругости.

Интересным является сопоставление полученных данных с данными для гелей, синтезированных радиационно-химическим методом. Как видно, плотность сшивки гелей полученных при облучении, как минимум, на порядок выше таковой у гелей, полученных в присутствии инициаторов радикальной полимеризации. Что подтверждает сделанное предположение о существенном влиянии в этом случае процессов деструкции-сшивания основных цепей поливинилового спирта на образование сетки гидрогеля.

С целью определения влияния условий проведения процесса на характер сетки образующихся гидрогелей, был проведен ряд синтезов при различных условиях, и были исследованы зависимости модулей упругости гидрогелей от этих условий.

Рис.4. Зависимость модуля упругости гидрогелей в состоянии приготовления от концентрации инициатора ((•) -отс^, (А)-отс^""2) Концентрация макромера 8 г/100 мл., степень замещения макромера 4,2 мольн. %, молекулярная масса 14400

Было обнаружено, что для синтезированных образцов гидрогелей модуль

упругости линейно возрастает с повышением концентрации макромера, а

степень сшивания увеличивается при росте концентрации гидрогеля при

приготовлении выше критической. Очевидно, это связано с наличием в

трехмерной сетке гидрогеля большого числа дефектов, количество которых

уменьшается по мере роста концентрации реакционной системы.

10

0,4

0,6

б -¿4 -2 ■

0 ■

<ч

о. О

К

ч

2

С™, г/л

—]-1--т-

3 4

При изменении концентрации инициатора, модуль упругости при приготовлении несколько понижается по мере ее роста (рис.4). Это можно объяснить увеличением длины узловых цепей, т.е. их функциональности. Поскольку узлами в сетке являются полимерные цепи, растущие при радикальной полимеризации замещенных звеньев цепей поливинилового спирта, функциональность узлов сетки ^ определяется степенью полимеризации этих новых (узловых) цепей. Согласно же теории радикальной полимеризации, степень полимеризации цепей, растущих по механизму радикальной полимеризации, связана с концентрацией инициатора с|т соотношением: ~ с; 1/2

Поэтому, очевидно, что значения модуля упругости становятся выше при увеличении С|П|"1/2, что согласуется с сделанным предположением (рис.4).

Логичным является предположение о том, что рост числа замещенных звеньев должен вести к заметному увеличению модуля упругости, в силу возрастания плотности сшивки.

Таблица 2. Влияние степени замещения на параметры гидрогелей. (Оргер-модуль упругости гидрогеля, Ы- степень полимеризации межузловых цепей, пс-концентрации межузловых цепей в сухой сетке)

Степень замещения мольн. % ОрГер, кПа N

ИЗ Оргер из степени замещения

2,5 4,5 621 40

4,2 4,7 616 24

8,6 5,2 576 12

Однако как можно судить по данным, приведенным в таблице 2, в интервале использованных в работе степеней замещения (от 2,5 до 8,6 мольн.%) модуль упругости гидрогеля при приготовлении и степень сшивания крайне слабо зависят от степени замещения поливинилового спирта.

Значения N. рассчитанные по модулю упругости, сильно превышают теоретические, и не зависят от степени замещения полимера. Это еще раз доказывает, что мы имеем дело с сильно дефектной сеткой, и предположение о прямой зависимости модуля упругости от степени замещения в изучаемом случае не является верным.

п

Помимо метода, основанного на измерении метода упругости для изучения характера его сетки, была предпринята попытка определения частоты сшивания гелей на основании данных об их равновесном набухании в воде с использованием теории набухания нейтральных гелей.

Однако, при изучении равновесного набухания гидрогелей была обнаружена их чувствительность к добавкам низкомолекулярных электролитов, что не характерно для нейтральных гидрогелей и свидетельствует о наличии в полимерной сетке геля заряженных (ионизованных) звеньев.

Таблица 3. Сравнение степеней полимеризации межузловых цепей, рассчитанных из модуля упругости и степени набухания в 0,1 М водном растворе ЫаС1.

(Овгср - модуль упругости гидрогеля, N - степень полимеризации межузловых цепей)

Концентрация макромера, г/100 мл Степень замещения, мольн.% Концентрация инициатора, г/л N

ИЗ Сргер из (2

Х=0,49 Х=0,504

6 4,2 2 828 452 828

8 4,2 2 597 302 597

10 4,2 2 514 249 514

12 4,2 2 459 270 459

14 4,2 2 376 141 376

Более детально вопросы, касающиеся термодинамического состояния системы гель - вода и особенностей поведения синтезированных гидрогелей в растворе рассмотрены в соответствующих главах диссертации, здесь же отметим лишь тот факт, что нами было обнаружено практически полное исчезновение полиэлектролитных эффектов в набухании исследуемых гелей при добавлении в воду хлорида натрия в концентрации 0,1 моль/л. В таких условиях гели вели себя как нейтральные, что позволяет использовать для расчетов простое выражение, вытекающее из теории набухания нейтральных гелей

2/3 1/3

и-А ФргерФ_- (3)

Ут [1п(1-ф) + ф + Хф ]

где объемная доля полимера в геле ф вычисляется из равновесной степени набухания геля по формуле <р = 1/<3.

Примеры результатов расчета по этой формуле для случая набухания гелей в 0,1 моль/л растворе ЫаС1 приведены в табл. 5.

Как видно, в этом случае значения N. вычисленные при величине соответствующей литературным данным (х=0,49), сопоставимы с величинами N. найденными из модуля упругости, а значение параметра обеспечивающее наилучшее согласие между величинами N. получаемыми разными методами (Х=0,504) оказывается близким к приводимым в литературных источниках.

5. Синтез гелей, содержащих иммобилизованный лекарственный препарат и исследование динамики его выделения.

С целью изучения принципиальной возможности получения на основе разрабатываемых гидрогелей систем с контролируемым выделением лекарственного препарата нами были синтезированы гидрогели с включенным модельным лекарственным веществом и изучена динамика его выделения из объема гидрогеля.

Рис.5. Зависимость выделения рифампицина от времени для гидрогелей, полученных при различных концентрациях полимера в реакционной смеси. Концентрация полимера: в-4 мае. %, о-6 мае. %, А-12 мае. % Концентрация рифампицина 10 мг/мл, концентрация инициатора 0,3 г/л, степень замещения полимера 2,5

О 20 40 М0ЛЬН'%

Время, дни

В качестве модельного вещества нами был выбран антибиотик рифампицин.

На рисунке 5 приведены зависимости, характеризующие выделение рифампицина из изотропных гелей, полученных при комнатной температуре при различной концентрации полимера в реакционной смеси. Как можно видеть, скорость выделения иммобилизованного антибиотика была относительно невелика, и наблюдалось заметное пролонгированное выделение

в о

и 0,4

Ж

активного вещества.

б. Изучение возможности использования полимерных гидрогелей для создания композитных материалов на основе активных фосфатных стёкол.

Среди перспективных материалов для эндопрот-езирования особое место занимают биологически активные фосфатные стёкла. Уникальной особенностью этих стёкол является их способность к биохимическому взаимодействию с живой костной тканью, что приводит к стимулированию процесса остеогенеза и срастанию имплантата или эндопротеза с костью.

Однако эти материалы обладают недостаточно высокими прочностными характеристиками. В связи с чем, весьма перспективным представлялось использование разработанных в рамках данного исследования полимерных материалов для упрочнения исходных керамических материалов.

Образцы стекол помещали в раствор макромера, содержащий в качестве инициатора радикальной полимеризации персульфат калия, создавали вакуум для удаления воздуха из объема пор керамического материала и выдерживали в течение заданного времени, после чего образец извлекали и выдерживали при температуре 80 °С для образования сшитого гидрогеля, затем сушили до постоянной массы.

Было обнаружено, что максимально возможное покрытие поверхности образца пленкой гидрогеля происходило уже за 40-50 минут.

Следует отметить, что в результате пропитки структура материала, характер пористости, соотношение между закрытой и открытой пористостью и их размеры существенно не менялись в силу того, что масса гидрогелевой пленки на поверхности не превышала 1,5 %.

Рис.6. Влияние продолжительности пропитки образцов при изготовлении на их прочность.

о о.

с

о

О 10 20 30 40 50 Время пропитки, мин

При этом, однако, как можно видеть, введение в материал фазы полимерного гидрогеля значительно увеличивает его прочность с 1,85 до -4,2 МПа, то есть более чем в два раза. Кроме того, формирование пленки гидрогеля на поверхности пор способствует снижению скорости потери образцами массы и выходу из них ионов фосфора и кальция при инкубации в растворе. Тем самым подтверждается возможность значительного улучшения эксплуатационных свойств материалов на основе биологически активных фосфатных стекол посредством введения в них разработанных в рамках данной работы сшитых гидрогелей на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта.

7. Изучение биосовместимости полимерных гидрогелей.

Поскольку значительная доля потенциальных областей применения разрабатываемых гидрогелей связана с медициной, представлялось необходимым изучение поведения гидрогелей в контакте с живыми тканями организма. В силу этого нами была проведена серия экспериментов на животных.

В качестве экспериментальных животных выступали крысы. Стерилизованный раствор макромера, содержащий инициирующую систему, вводили внутрибрюшинно. Забор материала осуществлялся через 21 день, 3 и 6 месяцев после начала эксперимента. Ткани подвергались гистологическому исследованию.

На основании полученных данных можно утверждать, что реакция окружающих тканей на формируемый in vivo гидрогель заключается в выраженном фактически полном рассасывании с замещением рыхлой соединительной тканью без признаков воспалительной инфильтрации.

К одним из недостатков сшитых изотропных гидрогелей, обыкновенно, относят значительные диффузионные затруднения, возникающие при сорбции и десорбции ими различных веществ, в том числе метаболитов клеток и питательных веществ, необходимых для их роста в объеме геля. В тоже время, использование предложенного в рамках данной работы метода получения

гидрогелей in vivo представляется весьма перспективным для введения клеточных культур в организм.

С целью проверки сделанного предположения нами была проведена серия следующих экспериментов с использованием культуры мышиных жировых стромальных клеток. Прижизненно окрашенные DAPI (4',6-диамино-2-фенилиндол) клетки смешивали с раствором макромера поливинилового спирта, содержащим инициирующую систему «перекись водорода -аскорбиновая кислота» и вводили подкожно экспериментальным животным — белым мышам.

Забор материала проводили через 21 день. Гидрогель с включенными клетками подвергали гистологическому исследованию с окраской маркером эпителиальных клеток сосудов CD31. При этом было обнаружено, что введенные на стадии инжектирования раствора для отверждения клетки спустя 21 день сохранили свою жизнеспособность, кроме того в объеме сформированного in vivo гидрогеля обнаружено формирование сосудов микроциркулярного русла, что делает возможным нормальное снабжение иммобилизованных в объеме гидрогеля клеток питательными веществами и удаление продуктов их метаболизма.

S. Выводы

1. Путем сшивания в вводных растворах водорастворимого поливинилового спирта, модифицированного глицидилметакрилатом, путем радиационной полимеризации и полимеризации в присутствии инициатора радикальной полимеризации получены низкотоксичные гидрогели, пригодные для медико-биологического использования.

2. Исследованием процесса модификации поливинилового спирта глицидилметакрилатом выявлены условия, позволяющие синтезировать полимеры с заданной степенью замещения, в том числе растворимые в воде.

3. Установлен характер влияния на протекание процесса сшивания поливинилового спирта концентрационного, температурного, временного и

иных факторов, что позволило выявить условия, позволяющие получать целевые проду кты с высоким выходом.

4. По модулю упругости гелей при их приготовлении и степени их равновесного набухания охарактеризована степень сшивания гелей -определены концентрация и степень полимеризации межузловых цепей сетки. При этом было показано, что степень сшивания в случае радиационной полимеризации существенно выше, чем в случае вещественного инициирования.

5. При изучении набухания в воде гидрогелей, полученных в присутствии инициаторов радикальной полимеризации, установлена их чувствительность к добавкам низкомолекулярных электролитов, объясняемая наличием в полимерной сетке геля заряженных (ионизованных) звеньев. Проведена оценка степени ионизации сетки, предложен возможный механизм возникновения ионогенных групп.

6. Продемонстрирована принципиальная возможность использования гидрогелей для создания систем с контролируемым выделением активного вещества, а также композитных материалов, на основе биокерамики, обладающих улучшенными свойствами.

7. Продемонстрирована высокая степень биосовместимости, полученных полимерных систем и показана возможность их формирования in vivo.

Список публикаций по теме диссертации.

1. *Артюхов А.А., Годунова А.С., Пашкова Л.И,, Кусков А.Н., Лесовой Д.Е., Фомина А.П., Штильман М.И. Макропористые полимерные гидрогели поливинилового спирта, содержащие аминогруппы // Пластические массы, 2010, №4,.- С. 15-21

2. *А.А. Artyukhov, M.I. Shtilman, A.N. Kuskov, L.I. Pashkova, A.M. Tsatsakis, A.K. Rizos. Polyvinyl alcohol cross-linked macroporous polymeric hydrogels: structure formalion regularities investigation. Journal of non-crystalline solids.-2010. V.357, №2, P. 700 -706

3. А.А.Артюхов, М.И. Штильман, Л.И. Пашкова, Ю.С. Лукина Биокомпозиционные биодеградируемые материалы для регенерации костной ткани. // Тезисы Всероссийского совещания «Биоматериалы в медицине», М.: ИМЕТ, 2009, С.11-12.

4. A.A. Artyukhov, А.P. Fomina, A.S. Golunova, L.L Pashkova, A.N. Kuskov, D.E. Lisovyy, M.I. Shtilman. Polyvinyl alcohol hydrogels as new materials for medicine // 1st Russian - «Hellenic Symposium on Polymeric Biomaterials and Bionanomaterials: Recent Advances Safety and Toxicology Issues» [3-5 May, Heraklion], Crete-Greece,Heraklion, 2010.-P.34

5. A.A. Artyukhov, D.E. Lesovoy, L.I. Pashkova A.S. Golunoval, M. I. Shtilman. MACROPOROUS HYDROGEL OF POLYVINYL ALCOHOL FOR MEDICINE // 3st Russian - «Hellenic Symposium on Polymeric Biomaterials and Bionanomaterials: Recent Advances Safety and Toxicology Issues» [6-23 May, Heraklion], Crete-Greece,Heraklion, 2012.-P.41

+ статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ

Подписано в печать: 18.09.2012г.

Тираж : 100 экз. Заказ №4 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва ул. Новослободская, д.20,стр.4 8(495)971-77-88, www.reglet.ru

^'¿' 1 9 4 76

2012350124

2012350124

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Полимерные гидрогели - основные понятия.

2.2. Вода в гидрогелях.

2.3. Равновесное набухание полимерных гелей

2.3.1. Полимерная составляющая осмотического давления

2.3.2. Ионный вклад в осмотическое давление 18 2.3.3 Упругость полимерных сеток

2.4 Структура и свойства поливинилового спирта.

2.5. Структурообразование в растворах поливинилового спирта

2.5.1. Физические гидрогели поливинилового спирта.

2.5.2. Использование низкомолекулярных сшивающих агентов для создания гидрогелей поливинилового спирта.

2.5.3. Радиационная сшивка гидрогелей поливинилового спирта.

2.5.4. Использование химически модифицированного поливинилового спирта для создания полимерных гидрогелей.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. 37 3.1. Изучение процесса модификации поливинилового спирта. 3 8 3.2 Изучение процесса радиационно-химического синтеза сшитых гидрогелей на основе модифицированного поливинилового спирта

3.2.1 Влияние дозы у-облучения на выход гель-фракции

3.2.2 Влияние концентрации реакционной системы на выход гель-фракции

3.3. Изучение процесса синтеза гидрогелей при вещественном инициировании.

3.3.1 Влияние концентрации реакционной системы на выход гель-фракции

3.3.2 Влияние количества инициатора на выход гель-фракции.

3.4. Оценка параметров структуры сетки полимерных гидрогелей

3.4.1. Определение степени сшивания сетки по модулю упругости гидрогеля в состоянии его приготовления

3.4.2. Сопоставление результатов с предсказаниями для идеальной сетки

3.4.3. Влияние концентрации макромера при гелеобразовании на модуль сдвига и степень сшивания

3.4.4. Влияние концентрации инициатора на модуль гидрогеля при приготовлении

3.4.5. Влияние степени замещения на модуль упругости при приготовлении

3.4.6. Корреляциия между модулем упругости и степенью набухания при равновесии

3.4.7. Корреляция между степенью равновесного набухания и степенью полимеризации межузловых цепей 73 3.4.8 Зависимость равновесной степени набухания от концентрации низкомолекулярных электролитов

3.4.9. Оценка параметра Флори-Хаггинса.

3.4.10. Оценка степени ионизации.

3.4.11. Определение степени сшивания сетки по равновесному набуханию

3.5. Синтез гелей, содержащих иммобилизованный лекарственный препарат и исследование динамики его выделения.

3.6. Изучение возможности использования полимерных гидрогелей для создания композитных материалов на основе активных фосфатных стёкол.

3.7. Изучение биосовместимости полимерных гидрогелей.

3.7.1. Изучение поведения гидрогелей при имплантации

3.7.2. Изучение выживаемости клеток в изотропном гидрогеле при его имплантации.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

4.1. Характеристика исходных веществ.

4.2. Исследование процесса модификации поливинилового спирта

4.2.1 Модификация поливинилового спирта.

4.2.2 Анализ состава модифицированного полимера.

4.3. Изучения процесса формирования полимерных гидрогелей.

4.3.1. Радиационная полимеризация.

4.3.2. Полимеризация в присутствии инициаторов радикальной полимеризации.

4.4. Оценка параметров структуры сетки полимерных гидрогелей.

4.4.1. Измерение модуля сдвига образцов гидрогелей

4.4.2. Определение равновесной степени набухания гелей.

4.5. Синтез полимерных гидрогелй, содержащих включенный лекарственный препарат.

4.6. Получение и исследование композитных материалов на основе активных фосфатных стёкол

4.6.1. Приготовление стекла КФ

4.6.2. Формирование композитного материала

4.6.3. Определение свойств композитных материалов

4.6.4. Определение pH и динамики выделения ионов из образцов при их термостатирование в воде

4.6.5. Определение прочности образцов композитных материалов при изгибе

5. ВЫВОДЫ

Актуальность работы. Полимерные гидрогели, в силу ряда уникальных свойств, позволяющих использовать их в различных областях, в том числе, связанных с медициной и биотехнологией, привлекают в последние десятилетия все большее внимание исследователей. В литературе описаны примеры применения таких гелей как компонентов систем с контролируемым выделением лекарственного вещества, подложек для клеточной инженерии, материалов для имплантатов и пломбировочных материалов в хирургии, и т.п.

Как правило, полимерные гидрогели получают посредством радикальной полимеризации низкомолекулярных мономеров в присутствии бифункционального сшивающего агента, либо сшивкой водорастворимых высокомолекулярных полимеров низкомолекулярными ди- и многофункциональными сшивающими агентами. В обоих случаях существенной проблемой является очистка готовых гидрогелей от токсичных низкомолекулярных веществ (мономеров и/или сшивающих агентов). Данный факт значительно увеличивает риск возможных осложнений при использовании готовых гидрогелей для изделий и препаратов, контактирующих с живыми объектами, а также снижает спектр возможных применений этих полимерных систем, например, исключает возможность формирования гидрогеля in vivo.

Одним из возможных способов устранения этого и ряда других недостатков является использования для получения гидрогелей ненасыщенных производных водорастворимых биосовместимых полимеров, способных сшивке в присутствии нетоксичных инициаторов радикальной полимеризации. Преимуществом такого подхода является отсутствие в реакционной системе токсичных низкомолекулярных веществ (мономеров или сшивающих агентов).

С другой стороны, это, в значительной степени, упрощает и удешевляет технологию получения гидрогелевых систем, а также существенно увеличивает число возможных сфер их применения.

Поэтому разработка методов и подходов, позволяющих получать гидрогели на основе биосовместимых полимеров по такой схеме, представляет значительный интерес.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования являлось получение полимерных гидрогелей на основе ненасыщенных производных поливинилового спирта и изучение их свойств.

Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

- синтез модифицированного полимера на основе поливинилового спирта, содержащего в боковой цепи группы, содержащие кратные связи, в количестве, достаточном для образования трехмерной пространственной структуры в результате сшивки по свободно-радикальному механизму при незначительном изменении физико-химических и токсикологических свойств модифицированного полимера, по сравнению с исходным поливиниловым спиртом, исследование процесса модификации поливинилового спирта;

- изучение влияния различных факторов на процесс образования сшитых макропористых гидрогелей на основе модифицированного поливинилового спирта в водных растворах и выявлении оптимальных путей синтеза;

- исследование строения и свойств образующихся гидрогелей;

- исследование санитарно-токсикологических характеристик полученных гидрогелей, изучение возможности их практического применения.

Обоснование выбора объектов исследования. Конкретным объектом исследования стали полимерные гидрогели на основе метакриловых производных поливинилового спирта, образующиеся в результате радикальной полимеризации в водных растворах.

Использование высокомолекулярного макромера, содержащего в боковой цепи двойные связи, позволило получать химически сшитые гидрогели, в отличие от физических гидрогелей поливинилового спирта, устойчивые даже при температуре, близкой к точке кипения воды.

Научная новизна. В работе синтезированы полимерные гидрогели на основе поливинилового спирта, устойчивые к нагреванию и не требующие дополнительной фиксации структуры. Исследован процесс их сшивки под воздействием жесткого излучения и в присутствии инициаторов радикальной полимеризации, выявлено влияние условий синтеза на строение образующихся систем, изучены деформационные свойства и проведена оценка параметров пространственной сетки полученных гидрогелей. Продемонстрирована высокая биосовместимость полученных гидрогелевых систем.

Практическая значимость работы. В процессе работы синтезированы новые полимерные гидрогели поливинилового спирта, обладающие высокой термической стабильностью.

Показана возможность формирования таких гидрогелей in vivo, а также продемонстрирована принципиальная возможность их использования для создания систем с контролируемым выделением активного вещества, а также для создания композитных материалов, на основе биокерамики, обладающих улучшенными свойствами.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В последние десятилетия большое внимание привлекают материалы медико-биологического назначения (materials for medico-biological use) - т.е. материалы, предназначенные для создания изделий, устройств и препаратов, применяемых в медицине, биотехнологии, сельском хозяйстве и т.п. и используемых для обеспечения и оптимизации жизнедеятельности человека, животных, растений, микроорганизмов. Во многих случаях материалы медико-биологического назначения (биоматериалы, biomaterials) функционируют в непосредственном взаимодействии с живыми тканями и клеточными объектами [1].

В качестве биоматериалов используются полимеры, металлы, неорганические материалы, материалы на основе углерода и композиты на их основе. Следует отметить, что с точки зрения ассортимента и возможностей использования, полимерные биоматериалы значительно превосходят другие виды биоматериалов [1].

Работы в области полимерных гидрогелей являются частью чрезвычайно широкой и важной области науки - химии и технологии полимеров медико-биологического назначения.

5. Выводы

1. Путем сшивания в вводных растворах водорастворимого поливинилового спирта, модифицированного глицидилметакрилатом, путем радиационной полимеризации и полимеризации в присутствии инициатора радикальной полимеризации получены низкотоксичные гидрогели, пригодные для медико-биологического использования.

2. Исследованием процесса модификации поливинилового спирта глицидилметакрилатом выявлены условия, позволяющие синтезировать полимеры с заданной степенью замещения, в том числе растворимые в воде.

3. Установлен характер влияния на протекание процесса сшивания поливинилового спирта концентрационного, температурного, временного и иных факторов, что позволило выявить условия, позволяющие получать целевые продукты с высоким выходом.

4. По модулю упругости гелей при их приготовлении и степени их равновесного набухания охарактеризована степень сшивания гелей — определены концентрация и степень полимеризации межузловых цепей сетки. При этом было показано, что степень сшивания в случае радиационной полимеризации существенно выше, чем в случае вещественного инициирования.

5. При изучении набухания в воде гидрогелей, полученных в присутствии инициаторов радикальной полимеризации, установлена их чувствительность к добавкам низкомолекулярных электролитов, объясняемая наличием в полимерной сетке геля заряженных (ионизованных) звеньев. Проведена оценка степени ионизации сетки, предложен возможный механизм возникновения ионогенных групп.

6. Продемонстрирована принципиальная возможность использования гидрогелей для создания систем с контролируемым выделением активного вещества, а также композитных материалов, на основе биокерамики, обладающих улучшенными свойствами.

7. Продемонстрирована высокая степень биосовместимости, полученных полимерных систем и показана возможность их формирования in vivo.

1. Shtilman M.I. Immobilization on polymers. VSP: Utreht-Tokyo.- 1993. -479 p.

2. Wichterle O., Lim D. Hydrophilic gels in biologic use //Nature.- I960.- Vol. 185.- P. 117.

3. Galaev I.Yu., Mattiasson B. 'Smart' polymers and what they could do in biotechnology and medicine// Tibtech August.- 1999.-Vol. 17.- P. 335-340

4. Ruel-Gariepy E., Leroux J. In situ-forming hydrogels—review of temperature-sensitive systems // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics.- 2004.- Vol. 58.- P. 409-426

5. Hydrogels in medicine and pharmacy. In: Peppas NA, editor. Properties and applications, V. 3. Boca Raton: CRC Press, 1987

6. Muhlebach A, Muller B, Pharisa C, Hofmann M, Seiferling B, Guerry D. // Journal of Polymer Science A: Polymer Chemistry.- 1997.- V.35.- P. 3603-3611

7. Папков С.П. Студнеобразное состояние полимеров. М., 1974, 256 с.

8. Prestwich G.D., Marecak D.M., Marecak J.F., Vercruysse K.P., Ziebell M.R. Controlled chemical modification of hyaluronic acid // J. Controlled Release.-1998.- Vol. 53.- P. 93-103.

9. Nakamae K., Miyata Т., Jikihara A., Hoffman A.S. Formation of poly(glucosyloxyethyl methacrylate)-concanavalin A complex and its glucose sensitivity // J. Biomater. Sci. Polym. Ed.- 1994.- Vol. 6.- P. 79-90.

10. Morris J.E., Fischer R., Hoffman A.S. Affinity precipitation of proteins with polyligands//Anal. Biochem.- 1993.- Vol. 41.- P. 991-997.

11. Flory P. J. Principles of Polymer Chemistry. Ithaca; New York: Cornell Univ. Press, 1953.

12. Flory P. J., Rehner J. Statistical mechanics of cross-linked polymer networks. II. Swelling. J. Chem. Phys. 1943. v. 11, No. 11, p. 521-6

13. Katchalsky A., Lifson S., Eisenberg H. Equation of swelling for polyelectrolyte gels. J. Polym. Sci. 1951, v. 7, No. 5, p. 571-4

14. Katchalsky A., Michaely I. Polyelectrolyte gels in salt solutions. J. Polym. Sci. 1955, v. 15, No. 79, p. 69-86

15. Hasa J., Ilavsky M., Dusek K. Deformational, swelling, and potentiometric behavior of ionized poly(methacrylic) acid gels. I. Theory. J. Polym. Sci. Polym. Phys. Ed. 1975, v. 13, No. 2, p. 253-62.

16. Khokhlov A. R. Swelling and collapse of polymer networks. Polymer. 1980, v. 21, No. 4, p. 376-80.

17. Хохлов A.P. К теории упругих свойств полимерных сеток. Высокомолек. соед., Б. 1980, т. 22, № 10, с. 736-9.

18. Ricka J., Tanaka Т. Swelling of ionic gels: quantitative performance of the Donnan theory. Macromolecules. 1984, v. 17, No. 12, p. 2916-21.

19. Василевская В. В., Хохлов А. Р. Влияние соли на коллапс заряженных полимерных сеток. Высокомолек. соед., А. 1986, т. 28, № 2, с. 316-20

20. Konak С, Bansil R. Swelling equilibria of ionized poly(methacrylic acid) gels in the absence of salt. Polymer. 1989, v. 30, No. 4, p. 677-80

21. Zhao Y., Eichinger В. E. Study of solvent effects on the dilation modulus of poly(dimethylsiloxane). Macromolecules. 1992, v. 25, No. 25, p. 6988-95

22. Zhao Y., Eichinger В. E. Theoretical interpretation of the swelling of elastomers. Macromolecules. 1992, v. 25, No. 25, p. 6996-7002

23. Wilder J., Vilgis T. A. Elasticity in strongly interacting soft solids: a polyelectrolyte network. Phys. Rev. E. 1998, v. 57, No. 6, p. 6865-74

24. Obukhov S. P., Rubinstein M., Colby R. H. Network modulus and superelasticity. Macromolecules. 1994, v. 27, No. 12, p. 3191-8

25. Rubinstein M., Colby R. H., Dobrynin A. V., Joanny J.-F. Elastic modulus and equilibrium swelling of polyelectrolyte gels. Macromolecules. 1996, v. 29, No. l,p. 398-406

26. Hasa J., Ilavsky M., Dusek K. Deformational, swelling, and Potentiometrie behavior of ionized poly(methacrylic) acid gels. I. Theory. J. Polym. Sei. Polym. Phys. Ed. 1975, v. 13, No. 2, p. 253-62

27. Гросберг А. Ю., Хохлов A. P. Статистическая физика макромолекул. Москва: Наука, 1989

28. Geissler Е., Hecht А.-М., Horkay F., Zrinyi M. Compressional modulus of swollen Polyacrylamide networks. Macromolecules. 1988, v. 21, No. 8, p. 2594-9

29. Horkay F., Hecht A.-M., Geissler E. Effect of cross-links on the swelling equation of state: Polyacrylamide hydrogels. Macromolecules. 1989, v. 22, No. 4, p. 2007-9

30. Cohen Y., Ramon O., Kopelman I. J., Mizrahi S. Characterization of inhomogeneous Polyacrylamide hydrogels. J. Polym. Sei. Part В: Polym. Phys. 1992, v. 30, No. 9, p. 1055-67

31. Де Жен П. Концепция скейлинга в физике полимеров. Москва: Мир, 1982

32. Bahar T., Erman В. Osmotic compressibility and mechanical moduli of swollen polymeric networks. Macromolecules. 1987, v. 20, No. 7, p. 1696-1701

33. Василевская В. В. Влияние осмотического давления контрионов на конформацию и растворимость полиэлектролитов. Дис. . доктора физ.-мат. наук, Москва: ИНЭОС РАН, 2001

34. Yin Y.-L., Prud'homme R. К. Donnan equilibrium of mobile ions in polyelectrolyte gels. Polym. Prepr. Am. Chem. Soc. 1992, v. 33, No. 2, p. 507-8

35. Barrat J.-L, Joanny J.-F. Theory of polyelectrolyte solutions. In: Advances in chemical physics, v. XCIV. Ed. by Prigogine I., Rice S. A. John Wiley, 1996, p. 166

36. Joanny J.-F., Pincus P. Electrolyte and polyelectrolyte solutions: limitations of scaling laws, osmotic compressibility and thermoelectric power. Polymer. 1980, v. 21, No. 3, p. 274-8

37. Тэнфорд Ч. Физическая химия полимеров. Москва: Химия, 1965

38. Трелоар JL Физика упругости каучука. Москва: Изд-во иностр. лит., 1953

39. Mark J. Е., Erman В. Rubberlike elasticity. A molecular primer. New York: Wiley, 1988

40. James, H. M. Statistical properties of networks of flexible chains. J. Chem. Phys. 1947, v. 15, No. 9, p. 651-68.

41. James, H. M., Guth E. Simple presentation of network theory of rubber, with a discussion of other theories. J. Polym. Sci. 1949, v. 4. No. 2, p. 153-82.

42. Wall F. Т., Flory P. J. Statistical thermodynamics of rubber elasticity. J. Chem. Phys. 1951, v. 19, No. 12, p. 1435-39.

43. Бартенев Г. M., Френкель С. Я. Физика полимеров. Химия, 1990

44. Mark J. Е., Erman В. Rubberlike elasticity. A molecular primer. New York: Wiley, 1988

45. Mark J. E. Stress-strain isotherms for polymer networks at very high elongations. Polym. Eng. Sci. 1979, v. 19, No. 4, p. 254-9

46. Baker J. P., Hong L. H., Blanch H. W., Prausnitz J. M. Effect of initial monomer concentration on the swelling behavior of cationic acrylamide-based hydrogels. Macromolecules. 1994, v. 27, No. 6, p. 1446-54

47. Gnanou Y., Hild G., Rempp P. Molecular structure and elastic behavior of poly(ethylene oxide) networks swollen to equilibrium. Macromolecules. 1987, v. 20, No. 7, p. 1662-71

48. Horkay F., Hecht A.-M., Zrinyi M., Geissler E. Effect of cross-links on the structure of polymer gels. Polym. Gels Networks. 1996, v. 4, No. 5-6, p. 451-65

49. Peppas N. A., Merrill E. W. Determination of interaction parameter /1, for poly(vinyl alcohol) and water in gels crosslinked from solutions. J. Polym. Sci. Polym. Chem. Ed. 1976, 14, 459^164

50. Джейл Ф.Х. Полимерные монокристаллы. Л.: Химия, 1968

51. Энциклопедия полимеров // М.: Советская энциклопедия, Т.1.- 1972

52. Хувинг Р., Ставерман А. Химия и технология полимеров // Л. Химия.-1965

53. Калиновски Е., Урбанчик Г.В. Химические волокна // М.: Химия.- 1966

54. Рейтлингер С.А. Проницаемость полимерных материалов // М.: Химия.-1974

55. Лосев И.П., Тростянская Е.Б. Химия синтетических полимеров // М.: Химия.- 1984

56. Штильман М.И., Коршак В.В. Полимеры в процессах иммобилизации и модификации природных соединений // М.: Наука.- 1984

57. Hickey A.S., Peppas N.A. Mesh size and diffusive characteristics of semicrystalline poly(vinyl alcohol) membranes prepared by freezing/thawing techniques // J. Memb. Scie.- 1995.- V. 107.- P. 229-237

58. Stammen J.A., Williams S., Ku D.N., Guldberg R.E. Mechanical properties of a novel PVA hydrogel in shear and unconfined compression // Biomaterials.-2000, V. 22.- P. 799-806

59. Hassan C.M., Ward J.H., Peppas N.A. Modeling of crystal dissolution of poly (vinyl alcohol) gels produced by freezing/thawing processes // Polymer.-2000.- V. 41.- P.6729-6739

60. Hernández R., Sarafían A., López D., Mijangos C. A reappraisal of the 'thermoreversible' gelation of aqueous poly(vinyl alcohol) solutions through freezing-thawing cycles // Polymer.- 2002.- V. 43.- P. 5661-5663

61. Lee P.I. Novel approach to zero-order drug delivery via immobilized nonuniform drug distribution in glassy hydrogels // J. Pharm. Sci.- 1984.- V.73.-P. 1344-1347

62. Ijima H., Ohchi T., Ono T., Kawakami K. Hydroxyapatite for use as an animal cell culture substratum obtained by an alternate soaking process // Biochemical Engineering Journal.- 2004.- Vol. 20,- P. 155-161

63. D. Darwis, P. Stasica, M.T. Razzak, J. M. Rosiak. Characterization of poly(vinyl alcohol) hydrogel for prosthetic intervertebral disc nucleus // Radiation Physics and Chemistry.- 2002.- V. 63.- P. 539-542

64. Ruiz J., Mantecón A., Cadiz V. Synthesis and properties of hydrogels from poly (vinyl alcohol) and ethylendiaminetetraacetic dianhydride // Polymer.- 2001.-V. 43.- P. 6347-6354

65. Kim S.J., Park S. J., Kim S. I. Swelling behavior of interpenetrating polymer network hydrogels composed of poly (vinyl alcohol) and chitosan // Reactive & Functional Polymers.- 2003.- V. 55.- P. 53-59

66. Pereira A., Vasconcelos W., Oréfice R. Novel multicomponent silicate-poly(vinyl alcohol) hybrids with controlled reactivity // Journal of Non-Crystalline Solids.-2000.-V. 273.-P. 180-185

67. Rosiak J.M., Ulanski P. Synthesis of hydrogels by irradiation of polymers in aqueous solution // Radiation Physics and Chemistry.- 1999.- V. 55.- P. 139-151

68. Zhai M., Yoshii F., Kume T., Hashim K. Syntheses of PVA/starch grafted hydrogels by irradiation // Carbohydrate Polymers.- 2002.- V. 50.- P. 295-303

69. Yamamoto Y., Tagawa S. Radiolytically prepared polyvinyl alcohol) hydrogel containing a-cyclodextrin // Radiation Physics and Chemistry.- 2004.- V. 69.- P. 347-349

70. Yih-Wen Gung, Shyh Ming Kuo, Yng-Jiin Wang. Effect of PVA-AA on dentine bonding of НЕМА // Biomaterials.- 1997.- V. 18.- P. 367-371

71. Артюхов A.A. Макропористые гидрогели на основе сшитого поливинилового спирта // Дис. канд. хим. наук. М.: РХТУ, 2006, 152 с.

72. Martens P., Anseth K.S. Characterization of hydrogels formed from acrylate modified polyvinyl alcohol) macromers // Polymer.- 2000.- V. 41.- 7715-7722

73. Schmedlen R. H., Masters K. S., West J. L. Photocrosslinkable polyvinyl alcohol hydrogels that can be modified with cell adhesion peptides for use in tissue engineering // Biomaterials.- 2002.- V. 23.- P. 4325^1332

74. Gunanan C.M., Storie В., Smith P., Knight P.M // Polym.Mater.Sci.Eng.-1993.-Vol. 69.- P. 506-507.

75. Nuttelman С. R., Henry S. M., Anseth K. S. Synthesis and characterization of photocrosslinkable, degradable poly(vinyl alcohol)-based tissue engineering scaffolds. // Biomaterials.- 2002.- V. 23.- P. 3617-3626

76. Гордон А., Форд P. // Спутник химика пер. анг..- М: «Мир».- 1976,546 с.

77. Торутина Л.И., Позднякова Ф.О. // Спектральный анализ полимеров.-JL: «Химия».- 1986.- 250 с

78. Rosiak J.M., Ulanski P. Synthesis of hydrogels by irradiation of polymers in aqueous solution // Radiation Physics and Chemistry.- 1999.- V. 55.- P. 139-151

79. Ожиганов B.B. Структурно-кинетические аспекты формирования густосетчатых макромолекулярных структур в присутствии полимеров разветвленного строения. Автореферат дис. на соискание ученой степени кандидата химических наук. Москва. 2010. 26 с

80. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения. М.: Н. Новгород. Изд-во Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского. 2003. 367 с.

81. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Научный мир. 2007. 576 с.92 . Нестеров А.Е. Справочник по физической химии полимеров в трех томах. Т 1. Свойства растворов и смесей полимеров. Киев: Наукова Думка. 1984. 374 с.

82. Дубровский С. А., Харитонова Л. А. Упругость гидрогелей, получаемых фотополимеризацией макромономеров полиэтиленоксида. Высокомолек. соед., А. 2004, т. 46, № 9, с. 1505-10

83. Дубровский С.А. Набухание и упругость слабосшитых полимерных гидрогелей. Диссертация доктора физ.-мат. наук, ИХФ РАН, 2008

84. Geissler Е., Hecht А.-М., Horkay F., Zrinyi М. Congressional modulus of swollen polyacrylamide networks. Macromolecules. 1988, v. 21, No. 8, p. 2594-9

85. Muta H., Miwa M., Satoh M., Ion-specific swelling of hydrophilic polymer gels. Polymer, 2001, 42, 6313-6316

86. Baker J. P., Le H. Hong, Blanch H. W., Prausnitz J. M. Effect of initial total monomer concentration on the swelling behavior of cationic acrylamide-based hydrogels. Macromolecules, 1994,27, 1446-1454

87. Берлин Ал.Ал., Вольфсон С. А., Ениколопян Н.С. Кинетика полимеризационных процессов. Москва: Химия, 1978.

88. McKenna G. В., Horkay F., Effect of crosslinks on thethermodynamics of polyvinyl alcohol) hydrogels. Polymer, 1994, 26, 35, 5737-5742.

89. Martens P., Blundo J., Nilasaroya A, Odell R A., Cooper-White J., Poole-Warren L. A. Effect of Poly(vinyl alcohol) Macromer Chemistry and Chain Interactions on Hydrogel Mechanical Properties. Chem. Mater. 2007, 19, 26412648

90. P. Martens, K.S. Anseth, Characterization of hydrogels formed from acrylate modified poly(vinyl alcohol) macromers. Polymer, 2000, 41, 7715-7722

91. Ковалева C.C., Струсовская H.JI., Ферапонтов Н.Б. Особенности поведения сшитого поливинилового спирта в водных растворах низкомолекулярных электролитов. Сорбционные и хроматографические процессы. 2006.Т.6. Вып.2

92. Peppas N.A., Merrill E.W. Determination of interaction parameter % for poly(vinyl alcohol) and water in gels crosslinked from solutions. J. Polym. Sci.

93. Polym. Chem. Ed. 1976, 14, 459-464.

94. Paradossi G., Cavalieri F., Capitani D., Crescenzi V. Physicochemical Characterization of Chemical Hydrogels Based on PVA. J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys. 1999, 37, 1225-1233

95. Черонис Н.Д., Ma T.C. // Микро- и полумикрометоды органического функционального анализа пер. с англ..- М.: «Химия».- 1973.- 576 с.

96. Hrouz J., Ilavsky М., Havlicek I., Dusek К. Comparison of the penetration, tensile and compression moduli of elasticity of poly(n-alkyl acrylate) networks in the rubberlike state. Collect. Czech. Chem. Commun. 1978. v. 43. № 8. p. 19992007

97. Роговина JI. 3., Васильев В. Г., Слонимский Г. Л. Регулярные сетки на основе а,со-дигидроксиолигодиметилсилоксана, полученные при различных условиях разбавления. Высокомолек. Соед. А. 1982. т. 24, № 2. с. 254-60

98. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, т. 7. Теория упругости. Москва: Наука, 1987, с. 119-123.