Регулирование растворимости и набухания хитозановых пленок методом термообработки

Зоткин, Михаил Александрович

Регулирование растворимости и набухания хитозановых пленок методом термообработки тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

Зоткин, Михаил Александрович АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Регулирование растворимости и набухания хитозановых пленок методом термообработки»

Автореферат диссертации на тему "Регулирование растворимости и набухания хитозановых пленок методом термообработки"

На правах рукописи

ЗОТКИН МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ И НАБУХАНИЯ ХИТОЗАНОВЫХ ПЛЕНОК МЕТОДОМ ТЕРМООБРАБОТКИ

. (02.00.06 «Высокомолекулярные соединения»)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва2004

Работа выполнена на кафедре технологии химических волокон в Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина

Научный руководитель: доктор химических наук

Вихорева Г.А.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук профессор

кандидат химических наук

Варламов В.П. Голова Л.К.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии г.Москва.

Защита состоится «_»_2004 года в_часов на заседании диссертационного совета Д 212.139.01 в Московском государственном текстильном университете им. А.Н. Косыгина по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, ул. Малая Калужская, д,1.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина.

Автореферат разослан «_»_2004 года

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Полисахарид хитозан, получаемый дезацетилированием хитина, обладает уникальным комплексом свойств: сорбционные и комплексообразующие, биосовместимость и биоразлагаемость, нетоксичность и бактерицидность. Растворимость хитозана в доступных и нетоксичных растворителях - разбавленных водных растворах кислот, в частности, уксусной, существенно облегчает переработку неплазящегося полимера в пленки и другие формованные изделия. В многочисленных исследованиях по получению и исследованию пленок на основе хитина и хитозана, проведенных зарубежными и российскими учеными (Muzzareiti R.A.A., Toffey A., Ogawa К., Нудьга Л.А., Прокопов А.А., Гамзазаде А.И. и др.), показаны их высокая прочность и эластичность, хорошие транспортные и разделяющие свойства, способность ускорять заживление ран различной этиологии. Расширению областей и эффективности применения хитозановых пленок способствует дополнительная модификация, позволяющая, в частности, регулировать их растворимость и набухание в водных средах.

Традиционно снижение растворимости полимеров осуществляется обработкой сшивающими реагентами, большинство из которых токсичны, поэтому даже микроскопическое выделение их из готового изделия крайне нежелательно. Наличие в хитозане высокореакционноспособных аминогрупп позволяет предложить безреагентный способ его гидрофобизации и снижения растворимости - термообработку хитозана в виде солей с некоторыми кислотами. Такой способ модификации улучшает экологические показатели процесса и самих изделий и может быть осуществлен на последней стадии их формования.

Целью работы является научное обоснование термического способа модификации хитозановых пленок и выбор условий, обеспечивающих потерю ими растворимости в кислых водных средах при сохранении высокой прочности и сорбционной способности по отношению к воде.

Для достижения поставленной цели необходимо было детально с использованием комплекса методов исследовать химические и структурные превращения, протекающие в пленках из солей хитозана с рядом кислот в ходе их термообработки в различных условиях, а также свойства получаемых пленок.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научных исследований кафедры технологии химических волокон МГТУ им. А.Н.Косыгина в рамках Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки», фантом молодых ученых МГТУ им. А.Н. Косыгина.

Для исследования строения и структуры хитозановых пленок использованы следующие методы: вискозиметрия, потенциометрия, элементный и термический анализ, ЭМ, РСА, ИКС, сорбция, определение деформационно-прочностных характеристик, первапорация.

Научная новизна полученных результатов

Впервые показано, что потеря растворимости пленками из солей хитоза-на С карбоновыми К И г (цурааьицпй уггугютй прппипигшпй} в 1 е ИХ

термообработки обусловлена протекание « фЙЙгИММИМёсИМ^еак^йй, основ-

БИБЛИОТЕКА I СЛ«««—Г У7/1 О»

ными из которых являются ацилирование аминогрупп и образование азомети-новых сшивок.

Установлено, что при термообработке пленок из формиатов хитозана преобладает реакция образования азометиновых связей и сшивок, более чувствительная к силе кислоты, а при термообработке солей хитозана со слабыми и менее летучими уксусной и пропионовой кислотами основной является реакция N-ацилирования, заметно ускоряющаяся при прогреве в герметичных условиях в парах кислоты.

Показано, что указанные реакции при температуре выше Тст затрагивают не только расстеклованные аморфные, но и кристаллические области и приводят к формированию менее кристаллической, но более однородной на морфологическом уровне структуры полимера, особенно в случае менее сшитых пленок из ацетатов и пропионатов хитозана.

Практическая значимость работы Предложен простой безреагентный способ гидрофобизации и снижения растворимости и набухания хитозановых пленок, заключающийся в непродолжительной (15 мин) термообработке свежесформованной пленки в солевой форме. Способ может быть использован для модифицирования и других изделий из хитозана, в частности, гранул, волокон. Существенно, что указанное термомодифицирование приводит к упрочнению пленок.

Показана эффективность использования термомодифицированных хитозановых пленок как пленочных перевязочных материалов при лечении ожоговых ран и как селективных мембран в процессе первапорационного разделения водно-спиртовых смесей.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на VI и VII Международных конференциях по хитину и хитозану «Новые достижения в исследовании хитина и хитозана» (Москва - Щелково, 2001) и «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана» (Санкт-Петербург - Репино, 2003), Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» («Композит-2001», Саратов, 2001 и «Композит-2004», Саратов, 2004), Научно-практической конференции аспирантов университета на иностранных языках (Москва, 2002), Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» («Текстиль-2003», Москва, 2003), III Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2004» (Москва, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 статей в журналах и сборниках и 3 тезисов докладов на научных конференциях.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, раздела с обсуждением основных результатов, выводов, списка использованной литературы. Диссертация содержит 139 страниц машинописного текста, 72 рисунка, 14 таблиц, 7 схем, библиографию из 124 наименований и 6 страниц приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Характеристика формовочных растворов и состава пленок,

полученных в разных условиях Учитывая, с одной стороны нерастворимость в водных средах хитина -поли-^ацетилглюкозамина, а с другой - известную из литературы возможность

Схема 1: Амидирование в С-формах хитозановых пленок Т,°с

протекания амидирования в солях карбоновых кислот с аминами при их прогреве, было решено провести гидрофобизацию хитозана осуществлением ре- ' акции амидирования (Ы-ацилирования) (схема 1) в готовой свежесформован-ной по сухому способу пленке, в которой хитозан также находится в виде соли (С-форма). При этом предполагалось, что подбором условий термообработки

(температуры, продолжительности, типа соли) удастся достигать заданной степени ами-У"МНз ООС1* V- ИНСО-К, И=н,СН3,С Н дирования и, следовательно, _ свойств пленок.

Было проведено сравнительное исследование реологических свойств формовочных растворов хитозана в различных кислотах, используемых для растворения полимера - муравьиной (МК), уксусной (УК), пропионовой (ПК), соляной и деструктирующее воздействие этих кислот на полимер. Последнее важно, так как, во-первых, молекулярная масса (ММ) определяет прочностные свойства, а во-вторых, в ходе деструкции образуются концевые звенья с альдегидными группами (схема 2), способными в условиях прогрева взаимодействовать с аминофуппами с образованием оснований Шиффа, или азометино-вых связей - фактически сшивок полимера (схема 3).

Схема 2: Гидролиз ацетальных связей _

, н+д2о

/СН-0-НСч

-сно+но-нс

Реологические исследования показали, что-' вязкость эквиконцентриро-ванных растворов хитозана в трех карбоновых кислотах существенно не различается (табл.1), хотя и вязкость и энергия активации вязкого течения были несколько выше в муравьинокислотных растворах. Очевидно, это связано с тем, что в сильной кислоте аминофуппы полимера в большей степени протонированы, цепи развернуты, а раствор структурирован. Наименьшую вязкость имеют уксуснокис-лотные растворы хитозана. С точки зрения вязкостных свойств, их стабильности во времени и наименьшего корродирующего воздействия уксусная кислота является наиболее технологически подходящим растворителем хитозана.

Таблица 1

Кислота Тит, Кдиес" СООН/ХТЗ в РН 1ят->0

"С 10а растворе, раство- Л. Еа,

моль/моль ра Пас кДж/моль

Муравьиная 100,7 17,72 3,59 2,9 7,5 38,4

Уксусная 117,0 1,754 2,75 4,1 5.8 35,1

Пропионовая 141,4 1,340 2,25 4,5 6,6 36,2

* Концентрация хитозана и кислоты 2 мас.%

Из всех исследованных кислот наибольшее деструктирующее воздействие оказывает наиболее сильная соляная кислота. В ней в условиях,' модели-

рующих условия формования и термообработки пленок, ММ полимера снижается в 2 раза (табл.2). В случае муравьиной и уксусной кислот ММ падает в 1,4 и 1,3 раза, соответственно. Это позволяет примерно оценить и возрастание содержания концевых альдегидных групп.

Таблица 2

Влияние термообработки на изменение молекулярной массы хитозана в присутствии различных кислот

Кислота ММ хитозана* ММг$ ММмод*"

25°С (5сут) Термообработка** + 25°С (5 сут)

ММщсх ММисх

Муравьиная 300 270 0,81 0,73

Уксусная 310 285 0,84 0,77

Соляная 290 180 0,80 0,51

*ММ исходного хитозана 370 кДа;

"Температура термообработки 120°С, продолжительность - 2 часа; ***ММмод - молекулярная масса хитозана после термообработки раствора

полимера и его выдерживания при 25°С 5 суток.

Как уже было сказано, в свежесформованных по сухому способу пленках хитозан присутствует в виде солей. Представляло интерес более детально охарактеризовать состав пленок, полученных в разных условиях, то есть при сушке (отверждении) пленок при комнатной и повышенной температуре, в течение разного времени, из растворов в различных кислотах).

Наличие в пленках, высушенных из растворов полимера в карбоновых кислотах, 20-34 масс.% кислоты-растворителя (рис.1 и табл.3) соответствует примерно эквимольному соотношению кислота: хитозан в них. Внешний вид

получаемых пленок, в частности их прозрачность и однородность, говорит об отсутствии фазового разделения в ходе сушки растворов. А при использовании соляной кислоты и испарении ее при комнатной температуре наблюдается фазовое разделение, возможной причиной чего является большая, по сравнению с органическими кислотами, летучесть соляной кислоты.

60 120 180 240 Скорость сушки зависит и ВпвМЯ МИН от Условий> и от толщины плен-

" ' ки. Учитывая, что пленку можно

снимать с подложки в тот момент, когда удаляется 60-70% растворителя, были определены времена сушки пленок разной толщины, приведенные на рис.2. Время сушки хитозановой пленки толщиной 40 мкм при обдуве воздухом (80°С) составило порядка 5 минут (рис.2, кривая 4), что позволяет выйти при производстве на скорость формования * 5 м/мин.

В качестве критериев при оптимизации условий термомодификации были

Таблица 3

Условия отверждения пленок и их состав до и после термообработки* (по данным титрования)_

Условия отверждения пленок Перед термообработкой После термообработки

Кислота т, т, ХТЗ, Кислота, Кислота/ СЗ по СЗ** по ММ ХТЗ, Кислота, Кислота/ СЗ по СЗ** по

°с час % % Хитосан (моль/ моль) ±0,02 ЫН2 ±0,02 МНССЖ ±0,02 10"3 •±ю % % Хитозан (моль/ моль) ±0,02 ±0,02 1ЧНС(Ж ±0,02

Исходный хитозан - - - - Г 0,92 0,08 ^370 - - - - -

20 84 73,4 25,1 1,22 0,85 0,08 300 86,8 12.1 0,49 0,51 0,41

40 24 72,3 24,4 1,20 0,80 0,12 320 88,0 11,8 0,48 0,42 0,50

МК ' 60 16 72,6 23,8 1.17 0,79 0.12 360 87,9 12.8 0,52 0,50 0,42

80 5 75,3 20,2 0,95 0,77 0,14 350 86,5 11,8 0,48 0,51 0,41

80 24 82,0 15,2 0,66 0,41 0,51 - 87,3 9,6 0,39 0,39 0,53

20 84 66,2 27,1 1.10 0,90 0 310 80,3 18,0 0,67 0,64 0,28

УК 40 24 66,0 27,3 1,12 0,92 0 3?0 77,9 12,9 0,45 0,57 0,35

60 16 67,4 25,0 1,06 0,92 0 - 315 77,0 14,8 0,52 0,59 0,33

80 5 67,5 24,6 0,95 0,88 0,03 , 330 76,8 16,5 0,58 0,59 0,33

20 84 64,0 33,8 1.17 0,90 0 315- 78,0 22,0 0,60 0,73 0,20

ПК 40 24 66,1 28,5 0,95 0,90 0 73,0 17.6 0,53 0,59 0,33

60 16 68,8 26,3 0,84 0,90 0 ' - 76,3 19,5 0,56 0,62 0,30

> 80 5 70,3 27,9 0,87 0,90 0 - 75,9 16,2 0,47 0,59 0,33

* Термообработка при 120°С в течение 3 часов

** Увеличение СЗ по 1ЧНСО-группам по сравнению с исходным хитозаном

Рис.2. Зависимость времени отверждения выбраны величина равновесного

набухания хитозановой пленки в дистиллированной воде (рН=5,5) и растворимость пленки в 0,1 н HCI. Потеря пленками растворимости (частичная или полная) происходит уже при термообработке при 60°С. С увеличением температуры прогрева пленок скорость и степень их набухания, как и ожидалось, сильно падает. Наиболее резкое (в 3 - 3,5 раза) падение Вравн. наблюдается в результате прогрева в относительно узком интервале - 100-120°С. При последующем повышении температуры до 180°С скорость падения Вравн и, следовательно, скорость и глубина процессов, обеспечивающих это падение, снижается. Учитывая, что повышение температуры ускоряет протекание и побочных реакций, термо- и окислительной деструкции, оптимальной следует принять температуру 120°С.

Логично было ожидать, что проведение термомодификации пленки в токе инертного газа снизит деструкцию и изменит соотношение скоростей побочных и основной реакции, определяющей гидрофобизацию и упрочнение пленки, в пользу последней. Однако, этого не происходит. В то же время, проведение термообработки в герметичных условиях, т.е. в парах кислоты растворителя, значительно ускоряет протекающие процессы.

В табл.3 суммированы данные, характеризующие состав пленок, полученных из растворов полимера в различных кислотах и при сушке в разных условиях. Как видно, при переходе от муравьиной к пропионовой кислоте остаточное содержание кислоты в свежесформованных пленках, выраженных в масс.%, увеличивается, но мольное соотношение кислота: хитозан близко к 1, следовательно, содержащаяся в пленках кислота в основном связана с аминогруппами хитозана солевыми связями. Из табл.3 видно также, что с увеличением температуры сушки содержание кислоты в свежесформованных пленках уменьшается. На примере пленки из муравьинокислой соли хитозана показано закономерное уменьшение содержания кислоты и доли аминогрупп в солевой форме и при увеличении продолжительности сушки пленок при повышенной температуре.

Практически неизменная по сравнению с исходным хитозаном степень замещения по амидным и аминогруппам в пленках, сформованных из растворов в уксусной и пропионовой кислотах, говорит о том, что в ходе их отверждения, в том числе при повышенной температуре процесс амидирования практически не пооисходит. Исключение составляют пленки, термовысушен-ные из муравьинокислых растворов полимера, в которых степень амидирования, рассчитанная по убыли аминогрупп, может достигать -0,12 - 0,14.

Термообработка муравьино-, уксусно- и пропионовокислых форм пленок привела к уменьшению остаточного содержания кислот и мольного соотношения кислота : хитозан. Наиболее существенно (более чем в 2 раза) это соот-

ношение снизилось в пленках из муравьинокислого хитозана. В этих же пленках меньше всего осталось и аминогрупп (СЗ по ЫНг - 0,50), количество которых, по-прежнему, эквимольно содержанию кислоты, то есть и в термообрабо-танных пленках аминогруппы находятся преимущественно в солевой форме. Оцененная по убыли аминогрупп степень амидирования (С3 по ЫНСОЯ группам) также самая большая в пленках из формиата хитозана.

Степень амидирования хитозана в термомодифицированных пленках была оценена также по изменению элементного состава, в частности, по увеличению содержания углерода и атомного соотношения С/И (табл.4). Однако этот

Таблица 4

Строение термообработанных пленок после перевода их в О-форму

Кислота Содержание, % ±0,14 ±0,06 С/1М, атом / атом ±0,04 СЗ по МНССЖ-грулпам ±0,01 ±0,04

С N элементный анализ титрование

Исходный хитозан 42,5 7,99 6,20 0,08 0,08

Муравьиная 43,7 7,68 6,64 0,45 . 0,50

Уксусная 44,0 7,86 6,52 , 0,18 . 0,28

Пропионовая 44,0. 7,92 6,49 ^ 0,11 0,20

метод показал меньшие величины степени амидирования, чем полученные методом титрования, т.е. по убыли аминогрупп. Реакция аминогрупп с концевыми альдегидными группами (схема 3) и образование азометиновых связей не изменяет соотношения С/И, но приводит в снижению содержания аминогрупп. Именно этим, можно объяснить расхождения результатов титрования и элементного анализа.

2. Исследование изменения строения хитозана в ходе термообработки пленок из его солей методом ИКС

При рассмотрении двух конкурирующих реакций, в которых участвуют аминогруппы хитозана, а именно, взаимодействие с альдегидными группами с образованием азометиновых сшивок (схема 3) и амидирования (схема 1), необходимо учитывать следующее:

1. Реакция образования азометинов имеет первый порядок по кислоте. В ней стадия кислотного катализа (схема 4) зависит от кислотно-основного равновесия между органической кислотой и карбонильной группой - очень слабым

основанием. Таким образом, скорость реакции образования азоме-тинов слабо (линейно) зависит от концентрации кислоты и в большей степени от ее силы.

2. Реакция амидирования имеет второй порядок по кислоте. В ней активной частицей является карбкатион - продукт автопротонирования кислоты (схема 5) и объект последующей нуклеофильной атаки аминогруппой. Образование такой протонизованной формы в меньшей степени зависит от силы кислоты, чем реакция образова-

Схема 4: Кислотный катализ активации альдегидной группы

-СН=0 + Н

:-сн=он

-СН-ОН

Схема 5: Автопротонирование кислоты 2ЯСООН о ИС+(ОН)ОН] + ЯСОО "

ния азометинов и в большей степени от ее концентрации.

Из сказанного следует, что реакция образования азометинов должна преобладать при термообработке формиатов хитозана - солей с сильной карбоновой кислотой, а амидирование является основной реакцией при термообработке пленок из солей хитозана со слабой уксусной кислотой и оно должно углубляться при повышении содержания кислоты в пленке или при прогреве пленки в герметичной таре в парах кислоты.

Это предположение было подтверждено ИК-спектроскопическими исследованиями. Так, в ряду спектров пленок, термообработанных на воздухе и в герметичной таре в парах кислоты и переведенных в форму полиоснования (О-форма) обработкой раствором 0,1М №ОН с дальнейшей промывкой (рис.3), видно заметное усиление амидной полосы с максимумом при 1640см'1 и ослабление полосы поглощения аминогрупп с максимумом 1600см"1.

ИК-спектроскопия - информативный и экспрессный метод изучения строения различных соединений - был широко использован нами при изучении строения хитозановых пленок. ИК-спектры пленок записывали в режиме пропускания и Фурье ИК-спектры в режиме поглощения, при этом тщательная осушка образцов азотом и компьютерная обработка Фурье ИК-спектров обеспечивали их более высокое качество.

По ИК-спектрам прослежено влияние температуры сушки пленок и термообработки (рис.4,а), а также кинетика химических превращений в хитозане при этом. Ужесточение условий сушки пленок солевых форм, а также проведение термообработки, приводит к снижению интенсивности широкой полосы поглощения карбоксилат ионов (1565-1580см'1). В исходной пленке она перекрывает полосу поглощения аминогрупп. В спектрах прогретых пленок появляется и усиливается полоса 1676см где, как известно, наряду с амидными поглощают и азометиновые группы (см. рис.4,а, кривая 3).

Особенно хорошо процесс накопления азометиновых и амидных групп прослеживается в спектрах пленок в 0-форме (рис.4,б). С ростом температуры сушки и после термообработки отчетливо видно снижение интенсивности пика деформационных колебаний аминогрупп и возрастание интенсивности полос амид I и амид II, при этом наблюдаемое в спектре 3' завышенное соотношение интенсивностей полос амид I и амид II не характерно для незамещенных формамидов и обусловлено наличием в этих пленках азометиновых связей.

Спектры пленок, полученных в аналогичных условиях, но из растворов хитозана в уксусной кислоте (рис.5), показывают, что их термообработка также приводит к убыли аминогрупп (сравни кривые 1 и 3), но в меньшей степени,

40003500 3000 25С0 200015001000 500

V, см1 V, см1

чем в пленках, полученных через формиаты хитозана. Интенсивность полосы амид I в них также увеличивается в меньшей степени, а пик амид II присутствует только как плечо. В спектре пленки, полученной термообработкой ацетата хитозана, соотношение интенсивности полос амид I / амид II равно таковому в хитине. В отличие от пленок, полученных из формиатов хитозана, термообработка уксуснокислотных солей полимера приводит к сужению контуров полос в области валентных колебаний ОН и ЫНг, что говорит об упорядочении стпуктупы и сужении янепгетического спектра их водородных связей.

Рис.5. Фурье ИК-спектры пленок ацетата хитозана. 4 - разностный спектр пленок 3 и 1.

О-формы

О) 5 X 0)

о с

сушка при 20°С

4000350030002500200015001000 500 V, СМ'1

Таким образом, ИКС-исследование подтвердило сделанный ранее вывод о том, что при термообработке солей хитозана с карбоновыми кислотами протекают процессы ^ацилиро-вания и образования азометиновых сшивок. Последний процесс более характерен для пленок из формиатов хитозана. Поскольку сшивка происходит при температуре выше Тст и роль сшивок играют довольно протяженные фрагменты самих хитозановых молекул, сшивка не приводит к напряжению структуры и охрупчиванию пленок. При термообработке пленок из ацетатов и пропионатов хитозана наряду с ^ацилированием' происходит заметное упорядочение структуры, что, очевидно, является дополнительной причиной потери ими растворимости

3. Структура и свойства термомодифицированных хитозановых пленок

Оценка структурных особенностей термомодифицированных хитозано-новых пленок была проведена с использованием ЭМ и РСА. Микрофотографии сколов хитозановых пленок в С-форме (рис.б.а), показали их послойную Рис.6. Микрофотографии низкотемпературных сколов хитозановых пленок, полученных из растворов полимера в уксусной кислоте, в С- (а) и О-форме (6, в), в том числе термообработанной при 120°С в течение 3 ч (в)

1 1— г~г

неоднородность, проявляющуюся в наличии более плотного нижнего, соприкасавшегося с подложкой, слоя и менее плотного складчатого верхнего. Указанная особенность морфологической структуры пленки сохраняется и после перевода ее в О-форму, но протекающие при этом релаксационные процессы приводят к уплотнению структуры (рис.6.6). К еще большему уплотнению и уменьшению размеров структурных элементов и нивелированию структурной неоднородности приводит термообработка (рис.6.в).

Исследование пленок методом РСА с направлением рентгеновского пучка перепендикулярно плоскости пленок показало, что они, как и исходный хитозан, обладают изотропной в плоскости пленки аморфно-кристаллической структурой. Однако при направлении рентгеновского пучка параллельно плоскости пленки на фоторентгенограмме в дополнение к кольцевым появляются дугообразные рефлексы. Это также свидетельствует о наличии анизотропии, связанной с преимущественной ориентацией макромолекул и их агрегатов в плоскости пленок. В табл.5 приведены данные о межплоскостных расстояниях

Таблица 5

Межплоскостные расстояния в кристаллитах хитозановых пленок

Исходный хитозан

Пленка в С-форме

Пленка в О-форме

Пленка в О-форме, термообработанная

26,'

4 А

26,'

б, к

29,'

«1,А

28,'

10,2

20,4 23,0

8,1

4,35 3,9

8,3 11.7

18.4

23.5

10,6 7,5 4,8 3,8

5,1 10,8 14,8 20,0

17,4 8,2 5,9 4,4

10,8 20,5

8,2 4,3

в кристаллических решетках исследованных образцов, которые показывают, что исходный хитозан (рис.7,кривая 1) имеет типичную решетку для хитозана, полученного из хитина панцирей крабов с основными рефлексами при 29, равным 10,2 и 20,4°. Отличной от исходного хитозана, но также согласующейся с

описанной в литературе, структурной модификацией полимера обладает све-жесформованная пленка в С-форме (рис.7,кривая 2). Для нее характерно неко-

нием дополнительного рефлекса при 26=14,8°. Этот рефлекс, согласно литературным данным, указывает на образовании безводной формы хитозана с более распрямленными и сближенными цепями. Его можно было ожидать в рентгенограммах пленок, подвергнутых термообработке, однако в них имеются лишь два осьовных рефлекса (рис.7, кривая 4), один из которых при 29 = 10,8° более четко в виде дугообразного рефлекса проявляется при параллельном к плоскости пленки направлении рентгеновского пучка. Таким образом, данные, полученные методами РСА и ЭМ, позволяют сделать вывод о том, что переработка хитозана в пленки приводит к его частичной аморфиза-ции и уменьшению размеров кристаллитов, а термообработка обеспечивает формирование менее упорядоченной на кристаллитном уровне, но в целом более однородной структуры.

Кривые растяжения всех хитозановых пленок идентичны и имеют участок упругой деформации и участок пластической деформации, которая протекает однородно практически без образования зуба текучести и последующего деформационного упрочнения. Термообработка в принятых условиях не изменяет характера деформации пленок в С-форме, но повышает величины разрывного напряжения (ар) (табл.6), что связано с упорядочением структуры полимера, а также его химической модификацией. Следует отметить также, что, несмотря на большую деструкцию макромолекул полимера в более сильной муравьиной кислоте, пленки, полученные из ее растворов, обладают более высокой прочностью (188 МПа), причиной чего является наличие в них межмолекулярных сшивок.

Глубина протекания изучаемых реакций и изменение структуры и деформационно-прочностных свойств пленок коррелируют с показателями их растворимости (Р) и набухания (Н) в водных средах (табл.6). Термообработка пленок приводит к потере ими растворимости и набухания в водных средах. Следует отметить, что у пленок, полученных испарением растворителя при повышенной температуре (60-80°С), потеря растворимости наблюдается уже после прогрева в течение 15 мин, что вполне приемлемо для проведения технологического процесса. '"

Таблица 6

Физико-механические характеристики, растворимость и набухание

Кис- Е", ГПа (±0,2) ст р**, МПа (±4) Ё р" % (±4) (±4) Н*", % (±15)

лота С-форма О-форма С-форма О-форма С-форма О-форма С-форма С-форма

МК 6,0(4,6) 8,5(6,0) 188(114) 220(142) 5(7) 10(14) 5,2/1,8 540/452

УК 6,0(4,7) 6,4(5,5) 152(108) 170(130) 10(14) 11(18) 14,5/20,6 719/1369

ПК 5,8(4,6) 6,0(5,5) 146(110) 165(135) 11(17) 9(26) 12,9/16,2 281/315

* Термообработка при 120°С в течение 3 часов в воздушной среде.

** В скобках - до термообработки.

*** В числителе - в воде, в знаменателе - в 0,1 н HCl.

Полученные нами пленки показали преимущества перед традиционными перевязочными средствами для лечения ожоговых ран, о чем имеется медицинское заключение.

Способность термомодифицированных хитозановых пленок образовывать комплексы с ионами переходных металлов была оценена в эксперименте по сорбции ионов Cu2+ из 1%-ных растворов C11SO4. Показано, что прогретые пленки сорбируют лишь на 10-15% хуже непрогретых. Также важно отметить, что термообработка не приводит к снижению биоразлагаемости пленок.

Хитозановые пленки представляют интерес как разделительные мембраны, например, в процессе первапорационного разделения водно-спиртовых смесей, в частности, для глубокой осушки спиртов (рис.8 и 9). Проведенный

эксперимент показал, что термомодифицированные пленки характеризуются большей проницаемостью (производительностью) (рис.8) по сравнению с пленками, неподвергнутыми термообработке. В то же время селективность термо-модифицированных пленок находится на более низком уровне (рис.9).

ВЫВОДЫ

С целью разработки способа регулирования растворимости и набухания хитозановых пленок в водных средах, проведено исследование процесса термообработки их солевых форм, полученных из растворов полимера в муравьиной, уксусной, пропионовой и соляной кислотах.

1. Впервые показано, что термообработка солей хитозана с карбоновыми кислотами сопровождается конкурирующими реакциями амидирования и сшивкой. Причем, при термообработке пленок из формиата хитозана преобладает реакция межмолекулярной сшивки с образованием азометинов, а реакция амидирования является основной реакцией при термообработке пленок из солей хитозана с менее сильными уксусной и пропионовой кислотами и она углубляется при повышении содержания кислоты в пленке или при прогреве пленки в герметичной таре в парах кислоты.

2. Дана оценка влияния типа кислоты и температуры на деструкцию хитозана в присутствии эквимольного количества кислот в условиях, моделирующих формование и термообработку пленок. За счет деструкции полимерной1 цепи в присутствии карбоновых кислот прогрев приводит к увеличению содержания в хитозане концевых альдегидных групп в 1,3 - 1,4 раза, что принципиально способствует образованию азометиновых связей и сшивок.

3. Показано, что переработка хитозана в пленки приводит к его частичной аморфизации и уменьшению размеров кристаллитов, а термообработка обеспечивает формирование менее упорядоченной на кристаллитном уровне, но в целом более однородной структуры, с менее выраженной послойной неоднородностью.

4. Установлено, что термомодификация солевых форм хитозановых пленок несколько повышает их термостабильность и увеличивает их прочность на 30-40%. Термомодифицированные пленки теряют растворимость в водных средах уже после 15 минут прогрева при 120°С, сохраняя набухание в пределах 500-1000%, сорбционные свойства по отношению к ионам металлов и способность биоразлагаться.

5. При первапорационном разделении водно-органических смесей термомо-дифицированные хитозановые пленки обладают большей проницаемостью и более стабильной структурой, что положительно сказывается на их разделяющей способности, особенно при работе со смесями, обогащенными водой.

Публикации по работе

1.Вихорева ГА, Зоткин М.А., Агеев Е.П., Матушкина Н.Н., Кечекьян А.С, Свойства хитозановых пленок, модифицированных термообработкой // Материалы VI межд. конф. «Новые достижения в исследовании хитина и хитозана» - 2001. - Москва-Щелково: ВНИРО. - С.14 -18.

2. Вихорева ГА, Зоткин М.А., Кильдеева Н.Р. Модификация хитозановых пленок с целью регулирования их растворимости и набухания // Доклады межд. конф. «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтерна-

2005-4 14474

тивные технологии. Переработка. Применение. ЭКОЛОГИЯ» («Компози!-' 2001 »)-2001. - Саратов.-С.17-18.

3. Зоткин М.А., Ночевкина Ю.Н. Получение и свойства хитозановых пленок // Сб. науч. трудов аспирантов - 2002. - вып.№5. - М.:МГТУ - С.66 - 72.

4. Зоткин М.А., Новикова Н.Н. Eine neue Modification des Chitosanfilms //Тезисы докладов научно-практической конференции аспирантов университета на иностранных языках - 2002. - вып.№5. - М.:МГТУ - С.5 - 6.

5. Зоткин М.А., Ночевкина Ю,Н, Разработка способа получения пленок медицинского назначения на основе производных хитозана // Сб. науч. трудов,

- выполненных по итогам конкурса фантов молодых исследователей - 2003. -М.:МГТУ-С.21-25.

6. Зоткин М.А., Вихорева Г.А., Кечекьян А.С., Матушкина Н.Н., Агеев Е.П. Свойства растворов и пленок солей хитозана с разными кислотами // Материалы VII межд. конф. «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана» - 2003. - СПб.-Репино: ВНИРО. - С.307 -31 1.

7. Зоткин М.А., Вихорева Г.А., Кечекьян А.С. Термомодификация хитозановых пленок в форме солей с различными кислотами // Высокомол. соед. - 2004. - А. - Т.46. - №2. - С.359 - 363.

8. Зоткин М.А., Вихорева Г.А., Владимиров Л.В., Акопова ТА, Зеленецкий А.Н., Кечекьян А.С., Оболонкова Е.С., Матушкина Н.Н., Герасимов В.И., Агеев Е.П. Термообработка как безреагентный способ модифицирования структуры и свойств хитозановых пленок // Тезисы докладов III Всероссийской Каргинской конф. «Полимеры-2004» - 2004. - Т.2. - М.:МГУ. - С.111.

9. Зоткин М.А., Вихорева ГА., Смотрина Т.В., Дербенев М.А. Термомодификация и исследование строения хитозановых пленок // Химические волокна -2004.-№1 .-С.14-18.

10. Зоткин М.А., Вихорева Г.А., Албулов А.И., Дербенев МА Влияние условий получения на состав и свойства хитозановых пленок // Доклады межд. конф. «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» («Композит-2004») -2004. - Саратов. - С.172 -175.

11. Зоткин М.А., Вихорева ГА, Агеев Е.П., Матушкина Н.Н., Герасимов В.И., Оболонкова Е.С. Разработка безреагентного способа модифицирования хитозановых пленок//Химическая технология - 2004. - №9. - С.15 -19.

ИД №01809 от 17.05.2000

Подписано в печать 22.10.04 Сдано в производство 22.10.04 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печл. 1,0 Уч.-издл. 0,75 Заказ 468 Тираж 80

Электронный набор МГТУ, 119991, ул. Малая Калужская, 1

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Зоткин, Михаил Александрович

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Структурные особенности и полиморфизм хитозана.

1.2. Термообработка как способ модификации хитозановых пленок.

1.3. Свойства и перспективные области применения хитозановых пленок.

2. Методический раздел.

2.1. Исходные полимеры и реагенты.

2.2. Методы исследования и использованные приборы.

2.3. Приготовление формовочного раствора хитозана.

2.4. Определение молекулярной массы хитозана методом вискозиметрии.

2.5. Определение реологических свойств растворов хитозана.

2.6. Методика формования и модификации пленок хитозана.

2.7. Получение пленок из растворов хитозана, термообработанных в запаянной ампуле.

2.8. Определение содержания связанной кислоты в хитозановых пленках методом потенциометрического титрования.

2.9. Определение содержания аминогрупп в хитозановых пленках методом потенциометрического титрования.

2.10. Определение элементного состава.

2.11. ИК-спектроскопическое исследование пленок хитозана.

2.12. Термический анализ.

2.13. Электронная микроскопия.

2.14. Рентгеноструктурный анализ.

2.15. Определение деформационно-прочностных свойств пленок хитозана.

2.16. Определение степени набухания пленок хитозана.

2.17. Определение транспортных свойств пленок хитозана.

2.18. Определение сорбционной способности хитозановых пленок по отношению к ионам Си2+.

3. Результаты и их обсуждение.

3.1. Характеристика формовочных растворов и состава пленок, полученных в разных условиях.

3.2. Исследование изменения строения хитозана в ходе термообработки пленок из его солей методом ИКС.

3.3. Структура и свойства термомодифицированных хитозановых пленок.

Выводы.

Введение диссертация по химии, на тему "Регулирование растворимости и набухания хитозановых пленок методом термообработки"

Полисахарид хитозан, получаемый дезацетилированием хитина, обладает уникальным комплексом свойств: сорбционные и комплексообразую-щие, биосовместимость и биоразлагаемость, нетоксичность и бактерицид-ность. Растворимость хитозана в доступных и нетоксичных растворителях -разбавленных водных растворах кислот, в частности, уксусной, существенно облегчает переработку неплавящегося полимера в пленки и другие формованные изделия. В многочисленных исследованиях по получению и исследованию пленок на основе хитина и хитозана, проведенных зарубежными и российскими учеными (Muzzarelli R.A.A., Toffey A., Ogawa К., Нудьга JI.A., Прокопов А.А., Гамзазаде А.И. и др.), показаны их высокая прочность и эластичность, хорошие транспортные и разделяющие свойства, способность ускорять заживление ран различной этиологии. Расширению областей и эффективности применения хитозановых пленок способствует дополнительная модификация, позволяющая, в частности, регулировать их растворимость и набухание в водных средах.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научных исследований кафедры технологии химических волокон МГТУ им. А.Н.Косыгина в рамках Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки», грантом молодых ученых МГТУ им. А.Н. Косыгина.

Научная новизна работы

Впервые показано, что потеря растворимости пленками из солей хитозана с карбоновыми кислотами (муравьиной, уксусной, пропионовой) в ходе их термообработки обусловлена протеканием ряда химических реакций, основными из которых являются ацилирование аминогрупп и образование азо-метиновых сшивок.

Практическая значимость работы Предложен простой безреагентный способ гидрофобииации и снижения растворимости и набухания хитозановых пленок, заключающийся в непродолжительной (15 мин) термообработке свежесформованной пленки в солевой форме. Способ может быть использован для модифицирования и других изделий из хитозана, в частности, гранул, волокон. Существенно, что указанное термомодифицирование приводит к упрочнению пленок.

Апробация работы Основные результаты работы были доложены на VI и VII Международных конференциях по хитину и хитозану «Новые достижения в исследовании хитина и хитозана» (Москва - Щелково, 2001) и «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана» (Санкт-Петербург - Репино,

2003), Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» («Композит-2001», Саратов, 2001 и «Композит-2004», Саратов,

2004), Научно-практической конференции аспирантов университета на иностранных языках (Москва, 2002), Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» («Текстиль-2003», Москва, 2003), III Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры-2004» (Москва, 2004).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 8 статей в журналах и сборниках и 3 тезисов докладов на научных конференциях.

Объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, раздела с обсуждением основных результатов, выводов, списка использованной литературы. Диссертация содержит 139 страниц машинописного текста, 72 рисунка, 14 таблиц, 7 схем, библиографию из 124 наименований и 6 страниц приложения.

Заключение диссертации по теме "Высокомолекулярные соединения"

Выводы

2. Дана оценка влияния типа кислоты и температуры на деструкцию хитозана в присутствии эквимольного количества кислот в условиях, моделирующих формование и термообработку пленок. За счет деструкции полимерной цепи в присутствии карбоновых кислот прогрев приводит к увеличению содержания в хитозане концевых альдегидных групп в 1,3 -1,4 раза, что принципиально способствует образованию азометиновых связей и сшивок.

3. Показано, что переработка хитозана в пленки приводит к его частичной аморфизации и уменьшению размеров кристаллитов, а термообработка обеспечивает формирование менее упорядоченной на кристаллитом уровне, но в целом более однородной структуры, с менее выраженной послойной неоднородностью.

5. При первапорационном разделении водно-органических смесей термомодифицированные хитозановые пленки обладают большей проницаемостью и более стабильной структурой, что положительно сказывается на их разделяющей способности, особенно при работе со смесями, обогащенными водой.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Зоткин, Михаил Александрович, Москва

1. Struszczyk Н. Microcrystalline chitosan. I. Preparation and properties of microcrystalline chitosan // J. Appl. Polym. Sci. 1987. - Vol.33. - №2. -P. 177-189.

2. Горбачева И.Н., Овчинников Ю.К., Гальбрайх JI.C., Трофимов Н.А., Мажоров В.В. Рентгенографическое изучение структуры хитозана // Высокомол.соед. 1988. - А. - Т.ЗО. - №12. -С.2512 -2515.

3. Urbanczyk G.W., Lipp-Symonowicz В. The influence of processing terms of chitosan membranes made of differently deacetylated chitin on the crystalline structure of membranes // J. Appl. Polym. Sci. 1994. - Vol.51. - №18. -P.2191- 2194.

4. Clark G.L., Smith A.F. X-ray diffraction studies of chitin, chitosan and derivatives // J. Phys. Chem. 1936. - Vol.40. - №7. - P.863-879.

5. Каймин И.Ф., Озолиня Г.А., Плиско E.A. Исследование температурных переходов хитозана // Высокомол. соед. 1980. - А. - Т.22. - №1. - С. 151 -156.

6. Samuels R.J. Solid state characterization of the structure of chitosan films // J. Polym. Sci. 1981. - Vol.19. - №7. - P. 1081-1105.

7. Генин Я.В., Скляр A.M., Цванкин Д.Я., Гамзазаде А.И., Рогожин С.В., Павлова С.-С.А. Рентгенографическое изучение пленок хитозана // Высокомол. соед. 1984. - А. - Т.26. - №11. - С.2411 - 2416.

8. Butnaru R., Simionescu Cr. Studies in the field of the supramolecular structure of cellulose. III. Correlation between the destruction process and the supramolecular structure of cellulose // Cell.Chem. Technol. 1973. - Vol.7. -№6. - P.641 - 651.

9. Yui Т., Ogasawara Т., Ogawa K. Miniature crystal models of the anhydrous form of chitosan // Macromolecules 1995. - Vol.28. - №12. - P. 7957 - 7958.

10. Sakurai K., Shibano Т., Kimura K., Takahashi T. Crystal structure of chitosan. П. Molecular packing in unit cell of crystal // Sen-i Gakkaishi 1985. - Vol.41.- №9. -P.361-368.

11. Ogawa K., Inukai S. X-ray diffraction study of sulfuric, nitric, and halogen acid salts of chitosan//Carbohydr. Res. 1987. -Vol.160. - №2. -P.425-433.

12. Kawada J., Abe Y., Yui Т., Okuyama K, Ogawa K. Cristalline transformation of chitosan from hydrated to anhydrous polymorph via chitosan monocarboxylic acid salts // J. Carbohydr. Chem. 1999. - Vol.18. - №4. -P.559-571.

13. Yamamoto A., Kawada J., Yui Т., Ogawa K. Conformational behavior of chitosan in the acetate salt: an X-ray study // Biosci. Biotechnol. Biochem. -1997. Vol.61. - №8. - P. 1230- 1232.

14. Okuyama K., Noguchi K., Hanafusa Y., Osawa K., Ogawa K. Structural study of anhydrous Tendon chitosan obtained via chitosan/acetic acid complex // Int. J. Biol. Macromol. 1999. - Vol.26. - №2. - P.285 - 293.

15. Kawada J., Yui Т., Okuyama K., Ogawa K. Crystalline behavior of chitosan organic acid salts // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2001. - Vol.65. - №11. -P.2542 - 2547.

16. Ogawa K., Nakata K., Yamamoto A., Nitta Y., Yui T. X-ray study of chitosan L- and D-ascorbates // Chem. Mater. 1996. - Vol.8. -№11. - P.2349 - 2351.

17. Ogawa K., Kawada J., Otsuka Т., Mitsugi M., Yui T. Chitosan ascorbate // In "Chitosan per os. from dietary supplement to drag carrier": ed.Muzzarelli R.A.A., Atec, Grottammare, Italy. 2000. - P.303 - 312.

18. Kawada J., Yui Т., Abe Y., Ogawa K. Crystalline features of chitosan L- and D-lactic acid salts // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1998. - Vol.62. - №4. -P.700 - 704.

19. Lertworasirikul A., Tsue S.-i., Noguchi K., Okuyama K., Ogawa K. Two different molecular conformations found in chitosan type II salts // Carbohydr. Res. 2003. - Vol.338. - №2. - P. 1229 - 1233.

20. Demarger-Andre S., Domard A. Chitosan carboxylic acid salts in solution and in the solid state // Carbohydr. Polym. 1994. - Vol.23. - №2. - P.211 - 219.

21. Cairns P., Miles M.J., Moiris V.J., Ridout M.J., Brownsey G.J., Winter W.T. X-ray fibre diffraction studies of chitosan and chitosan gels // Carbohydr. Res. -1992. Vol.235. -№1. -P.23-28.

22. Николаев А.Ф., Прокопов А.А., Шульгина Э.С. Термические и деформационные свойства хитозановых пленок // ЖПХ 1985. - Т.58. -№8.-С.1870- 1874.

23. Nunthanid J., Puttipipatkhachorn S.5 Yamamoto К., Peck G.E. Physical properties and molecular behavior of chitosan films // Drug Develop. Ind. Pharm.-2001. Vol.27. - №2. - P.143 - 157.

24. Домбург Г.Э. Методы исследования целлюлозы. Термический анализ целлюлозы Рига: Зинатне. - 1981.

25. Lim L.Y., Lucy S.C.Wan Heat treatment of chitosan film // Drug Develop. Ind. Pharm. 1995. - Vol.21. - №7. - P.839 - 846.

26. Kim J. H., Kim J. Y., Lee Y. M. and Kim K. Y. Properties and swelling characteristics of crosslinked poly (vinyl alcohol)/chitosan blend membranes // J. Appl. Polym. Sci. -1992. Vol.45. -№4. -P. 1711 -1717.

27. Hosokawa A., Nishiyama M., Yoshihara K. and Kubo T. Reaction between chitosan and cellulose on biodegradable composite film formation // Ind. Eng. Chem. Res. 1991. - V.30. - №4. - P.788 - 792.

28. Toffey A., Samaranayake G., Frazier C.E., Glasser W.G. Chitin derivatives. I. Kinetics of the heat-induced conversion of chitosan to chitin // J. Appl. Polym. Sci. 1996. - Vol.60. - №1 - P.75 - 85.

29. Toffey A., Glasser W.G. Chitin derivatives. П1. Formation of amidized homologs of chitosan // Cellulose 2001. - Vol.8 - №1 - P. 35 - 47.

30. Rathke T.D., Hudson S.M. Review of chitin and chitosan as fiber and film formers // J. Macromol. Sci. Rev. Macromol. Chem. Phys. - 1994. - Vol.34. -№3. - P.375 - 437.

31. Хитин и хитозан: получение, свойства и применение // Под ред. Скрябина К.Г., Вихоревой Г.А., Варламова В.П. М.: Наука. - 2002.

32. Немцев С.В. Разработка комплексной технологии хитина и хитозана из панцирьсодержащего сырья криля с применением ферментных препаратов и криоакгивации // Автореф. на дис. к.х.н.- М.:ВНИРО. 1997.

33. Немцев С.В., Зуева О.Ю., Исмаилов В.Я., Варламов В.П. Кутикула жуков станет новым источником хитина и хитозана // Мат. 7-ой Международной конф. «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». -С.-Петербург-Репино: ВНИРО. 2003. - С.36 - 38.

34. Ma J., Wang H., He В., Chen J. A preliminary in vitro study on the fabrication and tissue engineering applications of a novel chitosan bilayer material as ascaffold of human neofetal dermal fibroblasts // Biomaterials 2001. - Vol.22. -№4. -P.331-336.

35. Mi F.L., Shyu S.S., Wu Y.B., Lee S.T., Shyong J.Y., Huang R.N. Fabrication and characterization of a sponge-like asymmetric chitosan membrane as a wound dressing // Biomaterials 2001. - Vol.22. - №2. - P. 165-173.

36. Lu F., Zhuang Z., Cao J., Wang C., Mi G., Cao Z. Preparation and biological evaluation of degradable chitosan-carboxymethyl-chitosan complex film // Sheng Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi. 2003. - Vol.20. - №2. - P.277-280.

37. Tanabe Т., Okitsu N., Tachibana A., Yamauchi K. Preparation and characterization of keratin-chitosan composite film // Biomaterials 2002. -Vol.23.-№3.-P.817-825.

38. Kweon H.Y., Um I.C., Park Y.H. Structural and thermal characteristics of Antheraea pemyi silk fibroin/chitosan blend film // Polymer 2001. - Vol.42. -№15. -P.6651-6656.

39. Koizumi Т., Ritthidej G.C., Phaechamud T. Mechanistic modeling of drug release from chitosan coated tablets // J. Control. Release. 2001. - Vol.70. -№3. -P.277-284.

40. Jin J., Song M., Hourston D.J. Novel chitosan-based films cross-linked by genipin with improved physical properties // Biomacromolecules 2004. -Vol.5. -№1.-P.162-168.

41. Zhao H.R., Wang K., Zhao Y., Pan L.Q. Novel sustained-release implant of herb extract using chitosan // Biomaterials 2002. - Vol.23. - №23. - P.4459-4462.

42. Cheng M., Deng J., Yang F., Gong Y., Zhao N., Zhang X. Study on physical properties and nerve cell affinity of composite films from chitosan and gelatin solutions // Biomaterials 2003. - Vol.24. - №17. -P.2871-2880.

43. Wei X., Lao J., Gu Y.D. Bridging peripheral nerve defect with chitosan-collagen film // Chin. J. Traumatol. 2003. - Vol.6. - №3. - P. 131-134.

44. Zhu A., Zhang M., Wu J., Shen J. Covalent immobilization of chitosan/heparin complex with a photosensitive hetero-bifunctional crosslinking reagent on PLA surface // Biomaterials 2002. - Vol.23. - №23. - P.4657-4665.

45. Wang X.H., Li D.P., Wang W.J., Feng Q.L., Cui F.Z., Xu Y.X., Song X.H. Covalent immobilization of chitosan and heparin on PLGA surface // Int. J. Biol. Macromol. 2003. - Vol.33. - №1 - 3. - P.95-100.

46. Cai K., Yao K., Cui Y., Lin S., Yang Z., Li X., Xie H., Qing Т., Luo J. Surface modification of poly (D,L-lactic acid) with chitosan and its effects on the culture of osteoblasts in vitro // J. Biomed. Mater. Res. 2002. - Vol.60. - №3. -P. 398-404.

47. Varma H.K., Yokogawa Y., Espinosa F.F., Kawamoto Y., Nishizawa K., Nagata F., Kameyama T. Porous calcium phosphate coating over phosphorylated chitosan film by a biomimetic method // Biomaterials 1999. -Vol.20. - №9.- P.879-884.

48. Lim L.Y., Khor E., Koo O. Gamma irradiation of chitosan // J. Biomed. Mater. Res. 1998. - Vol.43. - №3. - P.282-290.

49. Yang F., Li X., Cheng M., Gong Y., Zhao N., Zhang X., Yang Y. Performance modification of chitosan membranes induced by gamma irradiation // J. Biomater. Appl. -2002. Vol.16. - №3. -P.215-226.

50. Park S.I., Zhao Y. Incorporation of a high concentration of mineral or vitamin into chitosan-based films // J. Agric. Food Chem. 2004. - Vol.52. - №7. -P.1933-1939.

51. Galed G., Fernandez-Valle M.E., Martinez A., Heras A. Application of MRI to monitor the process of ripening and decay in citrus treated with chitosan solutions // Magn. Reson. Imaging 2004. - Vol.22. - №1. - P. 127-137.

52. Wei X., Zhang M., Gorski W. Coupling the lactate oxidase to electrodes by ionotropic gelation of biopolymer // Anal. Chem. 2003. - Vol.75. - №9. -P.2060-2064.

53. Wei X., Cruz J., Gorski W. Integration of enzymes and electrodes: spectroscopic and electrochemical studies of chitosan-enzyme films // Anal. Chem. 2002. - Vol.74. - №19. - P.5039-5046.

54. Miao Y., Tan S.N. Amperometric hydrogen peroxide biosensor with silica sol-gel/chitosan film as immobilization matrix // Anal. Chim. Acta. 2001. -Vol.437. -№l.-P.87-93.

55. Wang G., Xu J.J., Chen H.Y., Lu Z.H. Amperometric hydrogen peroxide biosensor with sol-gel/chitosan network-like film as immobilization matrix // Biosens. Bioelectron. 2003. - Vol.18. - №4. -P.335-343.

56. Wang G., Xu J. J., Ye L.H., Zhu J.J., Chen H.Y. Highly sensitive sensors based on the immobilization of tyrosinase in chitosan // Bioelectrochemistry 2002. -Vol.57.-№l.-P.33-38.

57. Агеев Е.П. Перенос вещества через структурно-неустойчивые полимерные мембраны. //Дис.д.х.н. -М.:МГУ 1989.

58. Агеев Е.П., Котова C.JL, Скорикова Е.Е., Зезин А.Б. Первапорационные мембраны на основе полиэлектролитных комплексов хитозана и полиакриловой кислоты // Высокомолек. соед. 1996. - А. - Т.38. - №2. -С.323 -329.

59. Агеев Е.П., Котова С.Л. Микроскопические флуктуации проницаемости и селективности первапорационных мембран // Биофизика 1996. - Т.41. -№3. -С.616-619.

60. Ageev Ye.P., Matushkina N.N., Strusovskaya N.L. Pervaporation through structurally unstable polymeric membranes // J. Memb. Sci. 1992. - Vol.167.- №1. P. 167-175.

61. Вихорева Г.А. Синтез и свойства водорастворимых производных хитина. // Дис. д.х.н. -М.:МГТА 1998.

62. Ge J., Cui Y., Yan Y., Jiang W. The effect of structure on pervaporation of chitosan membrane // J. Memb. Sci. -2000. Vol.165. - №1. -P.75-81.

63. Shieh J.J., Huang R.Y.M. Chitosan/N-methylol nylon 6 blend membranes for the pervaporation separation of ethanol-water mixtures II J. Memb. Sci. 1998.- Vol. 148. №2. - P.243-255.

64. Moon G.Y., Pal R., Huang R.Y.M. Novel two-ply composite membranes of chitosan and sodium alginate for the pervaporation dehydration of isopropanol and ethanol // J. Memb. Sci. 1999. - Vol.156. - №1. - P. 17-27.

65. Chanachai A., Jiraratananon R., Uttapap D., Moon G. Y., Anderson W. A., Huang R. Y. M. Pervaporation with chitosan/hydroxyethylcellulose (CS/HEC) blended membranes // J. Memb. Sci. 2000. - Vol. 166. - №2. - P.271-280.

66. Huang R.Y.M., Moon G.Y., Pal R. N-acetylated chitosan membranes for the pervaporation separation of alcohol/toluene mixtures // J. Memb. Sci. 2000. -Vol.176. - №2.-P.223-231.

67. Гамзазаде А.И., Скляр A.M., Павлова C.-C.A., Рогожин C.B. О вязкостных свойствах растворов хитозана // Высокомолек. соед. 1981. - А. - Т.23. -№3. -С.594-597.

68. Вихорева Г.А., Роговина С.З., Пчелко О.М., Гальбрайх JI.C. Фазовое состояние и реологические свойства системы хитозан-уксусная кислота-вода // Высокомолек. соед. 2001. - Б. - Т.43. - №6. - С. 1079 - 1084.

69. Гладышев Д.Ю Разработка способов получения карбоксиметиловых эфиров хитина и хитозана и изучение их комплексообразующих свойств Дис.к.х.н.- М.: МГТИ. 1990.

70. Нудьга Л.А., Петров В.А., Бочек A.M., Каллистов О.В., Петрова С.Ф., Петропавловский Г.А. Молекулярные и надмолекулярные превращения в растворах хитозана и аллилхитозана // Высокомолек. соед. 1997. - Б. -Т.39. - №7. - С. 1232 - 1236.

71. Новиков В.Ю. Химический гидролиз хитина и хитозана // Мат. 7-ой Международной конф. «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». С.-Петербург-Репино: ВНИРО.- 2003 - С.38 - 42.

72. Рогожин С.В., Гамзазаде А.И., Членов М.А., Леонова Е.Ю., Скляр A.M., Дотдаев С.Х. Частичный кислотный гидролиз хитозана // Высокомолек. соед. 1988. - А. - Т.ЗО. - №3. - С.610 - 616.

73. Базт М.Р., Вихорева Г.А., Гальбрайх JI.C. Исследование процесса образования амидных связей в KMX // Хим. волокна 1990. - №5. - С. 5 - 7.

74. Ларина Э.И., Измайлов П.А., Петропавловский Г.А. Получение и свойства производного карбоксиметилцеллюлозы и диэтиламина // Химия древесины 1986. - №5. - С. 13 - 17.

75. Комаров B.C. Исследование реакций, протекающих между макромолекулами в упорядоченных системах — полиэлектролитных комплексах. Дис. .к.х.н. М.МГУ. 1977.

76. Hirano S., Midorikawa Т. Novel method for the preparation of N-acylchitosan fiber and N-acylchitosancellulose fiber // Biomatirials 1998. -Vol.19. - №1-3. - P.293 - 297.

77. Gamzazade A. Research of structure and properties N-acetylchitosans // EUCHIS'04, 6-th International Conference of the European chitin society. -Poznan, Poland. 2004. - P.73.

78. Краткая химическая энциклопедия. M.: Советская энциклопедия. -Т.5. - 1967.

79. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических молекул. -М.: Мир.- 1965.

80. Беллами JI. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: Издатинлит. -1963.

81. Кениг Дж., Пейнтер Ф., Коулмен С. Теория колебательной спектроскопии и ее приложения к исследованию полимерных материалов. М.: Мир. - 1986.

82. Сайке П. Механизмы реакций в органической химии. М.: Химия. -1977.

83. Мизеровский Л.Н., Базаров Ю.М., Павлов М.Г. Перспективы совершенствования технологии получения поликапроамида, используемого в производстве текстильных и технических нитей. Часть II // Хим. волокна 2003. - №6. - С.9 -14.

84. Дубяга В.П., Перепечкин Л.П., Каталевский Е.Е. Полимерные мембраны. М.: Химия -1981.

85. Алфрей Т. Механические свойства высокополимеров. М.: Изд. иностр. лит. -1952.

86. Серенко О.А., Авинкин B.C., Баженов С.Л., Будницкий Ю.М. Свойства композитов с дисперсными эластичными наполнителями // Пласт, массы -2003. -№1. -С.18 -21.

87. Bazhenov S. Plastic Additives. London: Chapmen and Hall, 1998, P.252.

88. Акопян Е.Л., Нечай T.B., Баженов С.Л. Высокотемпературное охрупчивание аморфно-кристаллических полимеров // Высокомол. соед. -2003. Б. - Т.45. - №3. - С.496 - 502.

89. Агеев Е.П., Вихорева Г.А., Голуб М.А., Матушкина Н.Н. Некоторые особенности транспортных свойств полимерных пленочных материалов // Сб.статей «Структура и динамика молекулярных систем».- Казань. -1999. вып.№6. - С. 18 - 22.

90. Для последующей работы животные были разделены на три группы:1 группа животных (группа сравнения) получала традиционное лечение (марлевые повязки с «Левомиколыо»);

91. Во 2 группе (опытной) для лечения животных использовали хитозано-вые пленки, смоченные стерильной дистиллированной водой непосредственно перед нанесением на раневую поверхность;3 группа интактные животные.

92. Лечение начинали с момента травмы и проводили до полной эпители-зации ожоговых поверхностей.

93. Эффективность лечения оценивали по клиническому течению раневого процесса (характеру струпа и сроков его отторжения, сроков начала и окончания эпителизации ран, характеру отделяемого, роста грануляционной ткани).

94. Заживление раны характеризовали площадью струпа (табл.1).