View of PREPARATION OF THREE-COMPONENT HYDROGELS BASED ON GELLAN AND ACRYLATES | Chemical Journal of Kazakhstan

«Ə. Б. БЕКТҰРОВ АТЫНДАҒЫ ХИМИЯ ҒЫЛЫМДАРЫ ИНСТИТУТЫ»

АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМЫ

Қ АЗА Қ СТАННЫ Ң

Х ИМИЯ Ж УРНАЛЫ

Х ИМИЧЕСКИЙ Ж УРНАЛ

К АЗАХСТАНА

C HEMICAL JOURNAL of K ^AZAKHSTAN

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

«ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ НАУК им. А. Б. БЕКТУРОВА»

3 ⁽⁶⁷⁾

ИЮЛЬ – СЕНТЯБРЬ 2019 г.

ИЗДАЕТСЯ С ОКТЯБРЯ 2003 ГОДА ВЫХОДИТ 4 РАЗА В ГОД

АЛМАТЫ 2019

УДК 541.64

Д. ШАМЕТ, Л. Э. АГИБАЕВА, Р. А. МАНГАЗБАЕВА, Г. А. МУН

Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, Алматы, Республика Казахстан

ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ГЕЛЛАНА И АКРИЛАТОВ

Аннотация.

Статья посвящена получению трехкомпонентных гидрогелевых систем на основе геллана, 2-гидроксиэтилакрилата (ГЭА) и 2-гидроксиэтилметакри- лата (ГЭМА), изучению их набухающих и термочувствительных свойств. Синтез основан на вещественном инициировании в присутствии сшивающего агента бисакриламида. Показано, что получение гидрогеля основано на образовании полу- взаимопроникающей сетки. Установлено, добавление геллана к акрилатным моно- мерам приводит к увеличению набухающих свойств гидрогелей ГЭА-ГЭМА-Гел- лан, а также приводит к смещению температуры коллапса в более широкий диапа- зон от 38 до59°С.

Ключевые слова: геллан, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат,

гидрогель, термочувствительные свойства.

Последние десятилетия характеризуется неослабевающим интересом исследователей к «интеллектуальным» или «стимулчувствительным»

полимерным системам [1-10]. Достоинством таких стимулчувствительных полимерных гидрогелей является способность претерпевать конфор- мационные переходы в ответ на небольшие изменения условий внешней среды. Чувствительность гидрогелей к любому внешнему воздействию определяется их химическим составом, а именно наличием групп атомов, реагирующих на данный фактор. Указанные спектры уникальных свойств стимулчувствительных полимерных систем являются актуальными для дополнительного исследования полимерных форм, а также для предложения по их практическому использованию в биомедицине [11-22].

Ранее [23] был изучен синтез свойств гидрогелей на основе 2-гидрок- сиэтилакрилата(ГЭА) и 2-гидроксиэтилметакрилата (ГЭМА), а также реак- ции комплексообразования сополимеров на основе 2-гидроксиэтилмета- крилата. ГЭАиГЭМА – это акрилатные мономеры, которые отличаются между собой только наличием одного метильного звена.

Гомополимеры на основе этих мономеров не обладают термочувстви-

тельными свойствами. Показано, что сополимеризация указанных сомоно-

меров приводит к образованию системы с термочувствительными свойст-

вами за счет изменения гидрофобно-гидрофильного баланса макроцепи. В

этом преимущество данных систем. В связи с этим, хотелось бы расширить

их диапазон термочувствительности, придать им более высокую био-

совместимость, а также биоразлагаемые свойства. Введение третьего

биосовместимого и биоразлагаемого компонента в систему сополимеров

ГЭА-ГЭМА может способствовать сдвигу температуры фазового перехода.

Роль такого компонента может выполнять геллан. Геллан – это полисахарид микробиологического происхождения, имеющий огромную перспективу для применения в биомедицине. Геллан биосовместимый, доступный коммер- ческий продукт, который характеризуется высокими гелеобразующими свойствами. Таким образом, создание гидрогелей на основе трехкомпо- нентной системы ГЭА-ГЭМА-Геллан может быть перспективной идеей для получения гидрогелей, обладающих термочувствительными, биоразлагае- мыми свойствами.

Характеристика исходных веществ. 2-гидроксиэтилакрилат (ГЭА) с содержанием основного продукта 96% производства фирмы "Aldrich- ChemicalCo." (США) очищали от ингибитора на рефракционной колонне

"Normcshliff" (Germany) при пониженном давлении.2-гидроксиэтилмета- крилат (ГЭМА) производства фирмы "AldrichChemicalCo." (США) очищали двукратной перегонкой непосредственно перед использованием. Геллан,

«Gelzan

CM» ("Zhejiang DSM Zhongken Biotechnology Co., Ltd", Китай), N,N'-Метилен-бис-акриламид (“Aldrich”, USA), хлорид натрия марки «х.ч.»

(ТОО «Сигма Тек», Россия) использовали без дополнительной очистки.

Синтез трехкомпонентных гидрогелей. В работе были получены трехкомпонентные гидрогели на основе геллана и акрилатных мономеров ГЭА и ГЭМА в присутствии инициатора – персульфата аммония и сшиваю- щего агента – N,N’-метилен-бисакриламида. Для приготовления гидрогелей в системе [ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан] использовались соотношения 20:10:0,5;

20:10:0,6; 20:10:0,7; 20:10:1 об.% к 5 мл общего раствора, при постоянном содержании инициатора 0,01г и сшивающего агента – 0,005 г. Объем воды в системе составил 3,5 мл.

Для этого навески геллана были растворены в 1,5 мл дистиллированной воды и гомогенизированы в течение суток. Отдельно был приготовлен раствор, содержащий персульфат аммония и N,N’-метилен-бисакриламида, в 2 мл воды. В отдельных стаканах были смешаны мономеры ГЭМА 1 мл и ГЭА 0,5 мл. Приготовленные растворы были соединены в следующем порядке: раствор инициатора и сшивающего агента был добавлен к моно- мерной смеси, затем полученную смесь добавили к раствору геллана при перемешивании. Далее готовый раствор был перелит в стеклянную ампулу, герметично закрыт и помещен в термостат при 60°C на 30-40 минут. По истечении времени ампулы были изъяты из термостата и охлаждены под струей холодной воды. Охлажденные ампулы были разбиты для извлечения гидрогелей. Далее гидрогели были очищены от непрореагировавшего моно- мера путем длительной промывки в воде в течение месяца.

Физико-химические методы исследования. Изучение степени набу- хания было проведено гравиметрическим методом Расчет степени набуха- ния проводили по следующей формуле (2.1):

α = m

m

m

100%, (2.1)

где m

– масса равновесно набухшего полимерного гидрогеля; m

– масса сухого геля. Массу сухого вещества в геле определяли на аналитических весах Sartorius (Германия) после высушивания образца в лиофильной сушке.

Выход гель-фракции гидрогелей на основе геллана, ГЭА и ГЭМА был рассчитан по следующим формуле (2.2):

G m

m

100% (2.2)

Массу сухого образца определяли после высушивания образца в ва- куумном шкафу до постоянного веса. Степень набухания определяли в нескольких параллельных опытах и использовали среднее значение.

Изменения объемов гидрогелей на основе геллана, ГЭА и ГЭМА в зависимости от температуры и ионной силы были изучены с помощью кате- тометра «В-630» (Изюмский приборостроительный завод, Россия). Образцы гидрогелей были помещены в термостатируемые ячейки, заполненные дистиллированной водой или солевыми растворами с различной ионной силой. Изменение объемов гидрогелей было рассчитано согласно следую- щей формуле:

тек наб

ф

∙

, (2.3)

где – относительное изменение объема гидрогеля; d

– диaмeтр

гидрогеля в процессе измерения; d

– диaмeтр набухшего гидрогеля, мм;

d

– диaмeтр формы, мм; d

– диаметр подложки, мм.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Синтез трехкомпонентной системы основывался на результатах по синтезу ГЭА-ГЭМА [23]. При этом на подготовительном этапе синтеза отдельно были приготовлены растворы исходных и вспомогательных компонентов с последующим их смешиванием, что создает возможность для получения более однородной реакционной смеси в дальнейшем. В результате визуально было определено, что полученные гидрогели отли- чаются цветом и плотностью в зависимости от содержания геллана. В ходе реакции полученные двухкомпонентные гидрогели на основе ГЭА-ГЭМА оставались прозрачными, а гидрогели на основе трехкомпонентной системы ГЭА-ГЭМА-Геллан становились непрозрачными и слегка опалесцировали.

Характерная мутность гидрогелей может свидетельствовать о повышении

гидрофобности в системе. Также полученные гидрогели после извлечения

из ампул хорошо держат форму и не деформируются, что свидетельствовало

о формировании сшитой структуры. При этом, гелеобразование в системе

ГЭА-ГЭМА-Геллане наблюдалось при содержании геллана выше 1 %.

Далее в работе были изучены физико-химические свойства полученных гидрогелей на основе геллана: степень набухания, термочувствительность, механические свойства, а также возможность использования данных гелей в качестве системы доставки лекарственного вещества. Одна из главных характеристик гидрогеля –степень набухания α, которая определяется количеством поглощенной полимером жидкости и рассчитывается, как соотношение массы сетки в набухшем состоянии к массе сетки в сухом состоянии. На рисунке 1 приведена кинетика набухания в воде и изотони-

а

0 1 2 3 4 5 20 25 30 35 40 45 50

0 50 100 150

5

12 3 4

,ч

,g/g

б

0 1 2 3 4 5 20 25 30 35 40 45 50

0 50 100 150

54 32 1

,ч

,г/г

[ГЭА]:[ГЭМА] = 20:10 (1) об.%; [ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан] = 20:10:0,5 (2), 20:10:0,6 (3), 20:10:0,7 (4), 20:10:1 (5) об.%

Рисунок 1 – Кинетика набухания гидрогелей ГЭА-ГЭМА-Геллан в воде (а) и в изотоническом растворе (б)

ческом растворе трехкомпонентных гидрогелей на основе геллана и акри- латных мономеров, полученных вещественным инициированием, а на ри- сунке 2 – зависимость равновесной степени набухания и выхода гель фрак- ции от состава исходной мономерной смеси.

Из графиков, представленных на рисунке 1, можно наблюдать единую закономерность, что при погружении полученных в работе гидрогелей в воду значения степени набухания резко увеличиваются в первые 30 минут, достигая для разных образцов максимального значения α от 45 до135 г/г. В дальнейшем степень набухания повышается, но значительно медленнее и равновесного своего значения достигает на вторые сутки. Также увеличение содержания доли геллана в исходной реакционной смеси повышает степень набухания полученных гидрогелей. Аналогичную закономерность можно наблюдать в изотоническом растворе, где степень набухания гелей дости- гает равновесного значения α = 50÷150 г/г.

1 2 3 4 5

0 20 40 60 80 100 120 140

- Г,%

- α, г/г;

[ГЭА]:[ГЭМА]= 20:10 (1) об.%;

[ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан] = 20:10:0,5 (2);

20:10:0,6 (3); 20:10:0,7 (4); 20:10:1,0 (5) об.%

Рисунок 2 – Зависимость равновесной степени набухания (α, г/г) и выхода гель-фракции (Г, %) гидрогелей ГЭМА-ГЭА иГЭА-ГЭМА-Геллан

На гистограммах рисунка 2 очевидна линия роста степени набухания с увеличением содержания геллана, но при этом выход гель-фракции сни- жается. Показано, что гидрогели [ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан] – 20:10:1,0 об.%

обладают наибольшей степенью набухания – α = 135 г/ги наименьшим

выходом гель-фракции Г = 24%, а гидрогели ГЭМА-ГЭА имеют противо-

положный характер, наименьшая степень набухания – α = 65 г/г и наиболь-

ший выход гель-фракции Г = 38%.

На основании полученных результатов было сделано предположение, что в ходе синтеза образуется полувзаимопроникающая сетка. При этом сетка образована за счёт химических связей между ГЭА и ГЭМА, а геллан включен за счет физических взаимодействий с акрилатами. Предположи- тельная схема образования полувзаимопроникающей сетки представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема образования полувзаимопроникающей сети на основе акрилатных мономеров и геллана

Известно, что сополимеры ГЭА-ГЭМА, полученные при вещественном инициировании, обладают термочувствительностью[23]. В связи с этим бы- ли изучены термочувствительные свойства гидрогелей ГЭА-ГЭМА-Геллан путем измерения изменения относительного объема гидрогеля с помощью катетометра (рисунки 4, 5).

0 20 30 40 50 60 70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3 2

T,oC V/Vo

1

[ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан] = 20:10:0,6 (1), 20:10:0,7 (2), 20:10:1,0 (3)об.%

Рисунок 4 – Зависимость изменений объемов гидрогелей [ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан]

при изменении температуры

а

0 20 30 40 50 60 70

0 2 3 4 5 6

 

1 2 V/Vo

T,oC б

0 20 30 40 50 60 70

0 2 3 4 5 6



T,oC V/Vo

1



а – [ГЭМА]:[ГЭА] = 20:10об.%; б – [ГЭА]:[ГЭМА]:[Геллан] = 20:10:0,5 об.%

Рисунок 5– Зависимость изменений объемов гидрогелей при увеличении (1) и снижении (2) температуры

Как видно из данных, представленных на рисунке 5а, с повышением

температуры наблюдается уменьшение объема полимерных сеток ГЭА-

ГЭМА в диапазоне от 38 до 48°С, т.е. почти двухкратная их контракция,

что, очевидно, обусловлено усилением гидрофобных взаимодействий с

участием звеньев ГЭМА и стабилизацией в результате этого компактных

конформаций макроцепей сополимера. При понижении температуры трех-

компонентные гидрогели набухают в интервале от 59 до 38°С и достигают

исходных объемов. Стоит отметить, при изучении термочувствительных

свойств гидрогелей ГЭА-ГЭМАи ГЭА-ГЭМА-Геллан кривые нагрева и охлаждения не совпадают, и на графике отчетливо видна петля гистерезиса.

При этом полученные гидрогели после охлаждения восстанавливаются до исходных размеров.

Следует отметить, что термочувствительностью обладают не все образцы в тройной системе (рисунок 4). В то время, как видно из данных, представленных на рисунке 5б, что гидрогели ГЭА-ГЭМА-Геллан обладают термочувствительностью только при малом содержании геллана 0,5 об.%, с большим содержанием геллана гидрогели не обладают термочувствитель- ностью. Так, исследуемые гидрогели сжимаются в узком диапазоне 32-45°С и набухают в интервале от 57 до 32°С.

Для количественной оценки петель гистерезиса был произведен их расчет площади. Полученные графики были обработаны на программе

MicrosoftOfficeExcel. При сравнении гидрогелей ГЭА-ГЭМАи ГЭА-ГЭМА-

Геллан установлено, что площадь петли двухкомпонентной системы составляет S

= 25,8, а трехкомпонентной системы – S

=34,5. Отношение площадей составляет S

:S

= 1,3.

Заключение. В работе были получены трехкомпонентные гидрогеле- вые системы на основе геллана, 2-гидроксиэтилакрилата (ГЭА) и 2-гидрок- сиэтилметакрилата (ГЭМА), изучены их набухающие и термочувстви- тельные свойства. Показано, что получение гидрогеля основано на образо- вании полувзаимопроникающей сетки. Установлено, добавление геллана к акрилатным мономерам приводит к увеличению набухающих свойств гид- рогелей ГЭА-ГЭМА-Геллан, а также приводит к смещению температуры коллапса в более широкий диапазон от 38 до 59°С.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Galaev I.Y., Mattiasson B. 'Smart' polymers and what they could do in biotechnology and medicine // Trends Biotechnol. – 1999. – Vol. 17. – P. 335-340.

[2] Ding Y., Chen G., Hoffman A.S. Properties of polyNIPAAm-trypsin conjugates // J.

Biomed. Mater. Res. – 1998. – Vol. 39. – P. 498-505.

[3] Stayton P.S., Shimoboji T., Long C., et al. Control of protein-ligand recognition using a stimuli-responsive polymer // Nature. – 1995. – Vol. 378. – P. 472-474.

[4] Qiu Y., Park K. Environment-sensitive hydrogels for drug delivery // Adv. Drug Deliver Rev. – 2001.– Vol. 53. – P. 321-339.

[5] da Silva R.M.P., Pedro A.J., Oliveira J.T., et al. Poly(N-isopropylacrylamide) surface

grafted chitosan membranes as new substrate for cell sheet manipulation // Proceedings on 19^th European Conference on Biomaterials. – Sorrento, Italy, 2005.

[6] Lupitskyy R., Roiter Y., Minko S., Tsitsilianis C. From smart polymer molecules to responsive nanostructured surfaces // Langmuir. – 2005. – Vol. 21. – P. 8591-8593.

[7] Uhlmann P., Houbenov N., Stamm M., Minko S. Surface functionalization by smart binary polymerbrushes to tune physico-chemical characteristics at biointerfaces // E-Polymers. – 2005. – Vol. 75. – P. 1-10.

[8] Yamato M., Konno C., Utsumi M., Kikuchi A., Okano T. Thermally responsive polymer- graftedsurfaces facilitate patterned cell seeding and co-culture // Biomaterials. – 2002. – Vol. 23. – P. 561-567.

[9] Geismann C., Ulbricht M. Photoreactive functionalization of poly(ethylene terephthalate) tracketched pore surfaces with "smart" polymer systems // Macromol. Chem. Phys. – 2005. – Vol.

206. – P. 268-281.

[10] Hester J.F., Olugebefola S.C., Mayes A.M. Preparation of pH-responsive polymer membranes by self-organization. // J Membrane Sci. – 2002. – Vol. 208. – P. 375-388.

[11] Li S.K., D´Emanuele A. On-off transport through a thermoresponsive hydrogel composite membrane // J. Control Release. – 2001. – Vol. 75. – P. 55-67.

[12] Schild H.G. Poly(N-isopropylacrylamide): experiment, theory and application // Prog.

Polym. Sci. – 1992. – Vol. 17. – P. 163-249.

[13] Bae Y.H., Okano T., Kim S.W. A New Thermo-Sensitive Hydrogel: Poly(N-isopropyl acrylamide) Interpenetrating Polymer Networks I. Synthesis and Characterization // Pharm. Res. – 1990. – Vol. 8.– P. 624-628.

[14] Kaneko Y., Sakai K., Kikuchi A., Sakurai Y. and Okano T. Fast swelling/deswelling kinetics of comb-type grafted poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel // Macromol. Chem.

Macromol. Symp. – 1996. – N 109. – P. 41.

[15] Yoshida R., UchidaK., Kaneko Y., Sakai K., Kikuchi A., Sakurai Y., Okano T. Comb- type grafted hydrogels with rapid de-swelling response to temperature changes // Nature. – 1995. – Vol. 374. – P. 240-242.

[16] Nakamura K., Maitani Y., Lowman A.M., Takayama K., Peppas N.A., Nagai T. Uptake and release of budesonide from mucoadhesive, pH-sensitive copolymers and their application to nasal delivery // J. Controlled Release. – 1999. – Vol. 61. – P. 329-335.

[17] Yoshida R., UchidaK., Kaneko Y., Sakai K., Kikuchi A., Sakurai Y., Okano T. Comb- type grafted hydrogels with rapid de-swelling response to temperature changes // Nature. – 1995. – Vol. 374. – P. 240-242.

[18] Kikuchi A., Okano T. Pulsatile drug release control using hydrogels // Adv. Drug Delivery Rev. – 2002. – Vol. 54.– P. 53-77.

[19] Kaneko Y., Yoshida R., Sakai K., Sakurai Y., Okano T. Temperature-responsive shrin- king kinetics of poly (N-isopropylacrylamide) copolymer gels with hydrophilic and hydrophobic comonomers // J. Membr. Sci. – 1995. – Vol. 101. – P. 13-22.

[20] Ramkissoon-Ganorkar C., Liu F., Baudys M., Kim S.W. Modulating insulin-release profile from pH/thermosensitive polymeric beads through polymer molecular weight // J. Controlled Release. – 1999. – Vol. 59. – P. 287-298.

[21] Shiino D., Murata Y., Kubo A., Kim Y.J., Kataoka K., Koyama Y., Kikuchi A., Yokoyama M., Sakurai Y., Okano T. Amine containing phenylboronic acid gel for glucose-

responsive insulin release under physiological pH // J. Controlled Release. – 1995. – Vol. 37. – P. 269-276.

[22] Bae Y.H., Okano T., Kim S.W. A new approach for thermosensitive hydrogels:

Interpenetrating polymer networks of N-acryloylpyrrolidine and poly(oxyethylene) // J. Controlled Release. – 1989. – Vol. 9. – P. 271-279.

[23] Sarsengaliev R.R., Mun G.A., Tazetdinov D.I., Pak. K. Synthesis and physicochemical properties of new temperature-sensitive polymers based on hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate // Vestnik KazNU. Ser. chemical. – 2003. – N 2(30). – P. 129-133.

REFERENCES

[1] Galaev I.Y., Mattiasson B. 'Smart' polymers and what they could do in biotechnology and medicine // Trends Biotechnol. 1999. Vol. 17. P. 335-340.

[2] Ding Y., Chen G., Hoffman A.S. Properties of polyNIPAAm-trypsin conjugates // J.

Biomed. Mater. Res. 1998. Vol. 39. P. 498-505.

[3] Stayton P.S., Shimoboji T., Long C., et al. Control of protein-ligand recognition using a stimuli-responsive polymer // Nature. 1995. Vol. 378. P. 472-474.

[4] Qiu Y., Park K. Environment-sensitive hydrogels for drug delivery // Adv. Drug Deliver Rev. 2001. Vol. 53. P. 321-339.

[5] da Silva R.M.P., Pedro A.J., Oliveira J.T., et al. Poly(N-isopropylacrylamide) surface grafted chitosan membranes as new substrate for cell sheet manipulation // Proceedings on 19^th European Conference on Biomaterials. Sorrento, Italy, 2005.

[6] Lupitskyy R., Roiter Y., Minko S., Tsitsilianis C. From smart polymer molecules to responsive nanostructured surfaces // Langmuir. 2005. Vol. 21. P. 8591-8593.

[7] Uhlmann P., Houbenov N., Stamm M., Minko S. Surface functionalization by smart binary polymerbrushes to tune physico-chemical characteristics at biointerfaces // E-Polymers.

2005. Vol. 75. P. 1-10.

[8] Yamato M., Konno C., Utsumi M., Kikuchi A., Okano T. Thermally responsive polymer-

graftedsurfaces facilitate patterned cell seeding and co-culture // Biomaterials. 2002. Vol. 23.

P. 561-567.

[9] Geismann C., Ulbricht M. Photoreactive functionalization of poly(ethylene terephthalate) tracketched pore surfaces with "smart" polymer systems // Macromol. Chem. Phys. 2005. Vol. 206.

P. 268-281.

[10] Hester J.F., Olugebefola S.C., Mayes A.M. Preparation of pH-responsive polymer membranes by self-organization. // J Membrane Sci. 2002. Vol. 208. P. 375-388.

[11] Li S.K., D´Emanuele A. On-off transport through a thermoresponsive hydrogel composite membrane // J. Control Release. 2001. Vol. 75. P. 55-67.

[12] Schild H.G. Poly(N-isopropylacrylamide): experiment, theory and application // Prog.

Polym. Sci. 1992. Vol. 17. P. 163-249.

[13] BaeY.H., Okano T., Kim S.W. A New Thermo-Sensitive Hydrogel: Poly(N-isopropyl acrylamide) Interpenetrating Polymer Networks I. Synthesis and Characterization // Pharm. Res.

1990. Vol. 8. P. 624-628.

[14] Kaneko Y., Sakai K., Kikuchi A., Sakurai Y. and Okano T. Fast swelling/deswelling kinetics of comb-type grafted poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel // Macromol. Chem.

Macromol. Symp. 1996. N 109. P. 41.

[15] Yoshida R., Uchida K., Kaneko Y., Sakai K., Kikuchi A., Sakurai Y., Okano T. Comb- type grafted hydrogels with rapid de-swelling response to temperature changes // Nature. 1995.

Vol. 374. P. 240-242.

[16] Nakamura K., Maitani Y., Lowman A.M., Takayama K., Peppas N.A., Nagai T. Uptake and release of budesonide from mucoadhesive, pH-sensitive copolymers and their application to nasal delivery // J. Controlled Release. 1999. Vol. 61. P. 329-335.

[17] Yoshida R., Uchida K., Kaneko Y., Sakai K., Kikuchi A., Sakurai Y., Okano T. Comb- type grafted hydrogels with rapid de-swelling response to temperature changes // Nature. 1995.

Vol. 374. P. 240-242.

[18] Kikuchi A., Okano T. Pulsatile drug release control using hydrogels // Adv. Drug Delivery Rev. 2002. Vol. 54. P. 53-77.

[19] Kaneko Y., Yoshida R., Sakai K., Sakurai Y., Okano T. Temperature-responsive shrinking kinetics of poly (N-isopropylacrylamide) copolymer gels with hydrophilic and hydrophobic comonomers // J. Membr. Sci. 1995. Vol. 101. P. 13-22.

[20] Ramkissoon-Ganorkar C., Liu F., Baudys M., Kim S.W. Modulating insulin-release profile from pH/thermosensitive polymeric beads through polymer molecular weight // J. Controlled Release. 1999. Vol. 59. P. 287-298.

[21] Shiino D., Murata Y., Kubo A., Kim Y.J., Kataoka K., Koyama Y., Kikuchi A., Yokoya- ma M., Sakurai Y., Okano T. Amine containing phenylboronic acid gel for glucose-responsive insulin release under physiological pH // J. Controlled Release. 1995. Vol. 37. P. 269-276.

[22] Bae Y.H., Okano T., Kim S.W. A new approach for thermosensitive hydrogels:

Interpenetrating polymer networks of N-acryloylpyrrolidine and poly(oxyethylene) // J. Controlled Release. 1989. Vol. 9. P. 271-279.

[23] Sarsengaliev R.R., Mun G.A., Tazetdinov D.I., Pak. K. Synthesis and physicochemical properties of new temperature-sensitive polymers based on hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate // Vestnik KazNU. Ser. chemical. 2003. N 2(30). P. 129-133.

Резюме

Д. Шамет, Л. Э. Ағыбаева, Р. А. Маңғазбаева, Г. А. Мун

ГЕЛЛАН МЕН АКРИЛАТТАР НЕГІЗІНДЕ ҮШКОМПОНЕНТТІ ГИДРОГЕЛДЕРДІ АЛУ

Мақалада геллан, 2-гидроксиэтилакрилат (ГЭА) жəне 2-гидроксиэтилмета- крилат (ГЕМА) негізіндегі үш компонентті гидрогелді жүйелерді алу, олардың ши- палы жəне жылу сезімтал қасиеттерін зерттеуге арналған. Синтез бисакриламид кросс-байланыстырушы агентінің қатысуымен материалды бастамаға негізделген.

Гидрогель өндірісі жартылай интерпетрлік желіні қалыптастыруға негізделген.

Гелланның акрилат мономерлеріне қосылуы ГЭА-ГЕМА-Геллан гидрогельдерінің шипалы қасиеттерінің ұлғаюына əкеліп соқтырады, сондай-ақ ыдырау температу- расының 38-тен 59°С-ға дейін кеңеюіне əкеледі деп анықталды.

Түйін сөздер: геллан, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, гид-

рогель, термосезімтал қасиеттері.

Summary

D. Shamet, L. E. Agibayeva, R. A. Мangаzbayeva, G. A. Mun

PREPARATION OF THREE-COMPONENT HYDROGELS BASED ON GELLAN AND ACRYLATES

This article is devoted to obtaining three-component hydrogel systems based on gel- lan, 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), the study of their swelling and heat-sensitive properties. Synthesis is based on material initiation in the presence of a bisacrylamide cross-linking agent. It is shown that the production of a hydrogel is based on the formation of a semi-interpenetrating network. It was established that the addition of gellan to acrylate monomers leads to an increase in the swelling properties of the hydrogels HEA-HEMA-Gellan, and also leads to a shift of the collapse temperature to a wider range from 38 to 59°C.

Key words: gellan, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydrogel,

thermo-sensitive properties.