Получение, структура и свойства микротрубок хитозана
- Авторы: Шиповская А.Б.1, Гегель Н.О.1, Бабичева Т.С.1, Голядкина А.А.1
-
Учреждения:
- Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
- Выпуск: № 1 (2023)
- Страницы: 69-83
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4618/article/view/141702
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461823010097
- EDN: https://elibrary.ru/HUYTKR
- ID: 141702
Цитировать
Аннотация
Разработаны способы формирования полых цилиндрических структур с толщиной стенки в микрометровом диапазоне (микротрубок) из растворов хитозана в лимонной, молочной и гликолевой кислотах. В основе способов лежит межфазная реакция нейтрализации, индуцированная транспортом ионов (далее, ионно-индуцированная реакция), протекающая на границе раздела жидкость-жидкость или твердое тело-жидкость: реакция полимераналогичного превращения солевой формы полимера в основную в среде NaOH или триэтаноламина либо реакция формирования водонерастворимого полиэлектролитного комплекса с додецилбензосульфонатом натрия. Проведен сравнительный анализ зависимости морфологических, структурных, упруго-пластических, физико-механических и биологических свойств структур от условий проведения химической реакции, природы органической кислоты и нейтрализующего реагента. Установлено, что микротрубки, полученные из раствора хитозана в гликолевой кислоте способом ионно-индуцированной нейтрализации на границе раздела твердое тело-жидкость в среде NaOH и триэтаноламина, обладают оптимальными показателями прочности и эластичности, сопоставимыми с аналогичными характеристиками фрагмента сонной артерии человека и ксеноперикардиальной пластины. Гемо-, биосовместимость и контролируемая биодеградация данных образцов показывают перспективность применения полученных материалов в качестве аналогов биодеградируемых имплантов кровеносных сосудов.
Об авторах
А. Б. Шиповская
Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Н. О. Гегель
Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Т. С. Бабичева
Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
А. А. Голядкина
Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Автор, ответственный за переписку.
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Список литературы
- Wang J., Zhuang S. Chitosan-based materials: Preparation, modification and application //j. Clean. Prod. 2022. V. 355. ID 31825. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131825
- Rinaudo M. Chitin and chitosan: Properties and applications // Progress Polym. Sci. 2006. V. 31. N 7. P. 603-632. https://dx.doi.org/10.1016/j. progpolymsci.2006.06.001
- Мударисова Р. Х., Кулиш Е. И., Зинатуллин P. M., Таминдарова Н. Э., Колесов С. В., Хунафин С. Н., Монаков Ю. Б. Пленки комплексов на основе хитозана с контролируемым высвобождением левомицетина // ЖПХ. 2006. Т. 79. № 10. С. 1737-1739. EDN: HVKFJH
- Li X., Tang J., Bao L., Chen L., Hong F. F. Performance improvements of the BNC tubes from unique double-silicone-tube bioreactors by introducing chitosan and heparin for application as small-diameter artificial blood vessels // Carbohydr. Polym. 2017. V. 178. P. 394-405. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.08.120
- Yin K., Divakar P., Wegst U. G. K. Freeze-casting porous chitosan ureteral stents for improved drainage // Acta Biomater. 2019. V. 84. P. 231-241. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.11.005
- Al Rez M. F., BinObaid A., Alghosen A., Mirza E., Alam J., Hashem M., Alsalman H., Almalak H. M., Mahmood A., Moussa I., Al-Jassir F. F. Tubular poly(ε-caprolactone)/chitosan nanofibrous scaffold prepared by electrospinning for vascular tissue engineering applications //j. Biomater. Tissue Eng. 2017. V. 7. P. 427-436. https://doi.org/10.1166/jbt.2017.1593
- Попрядухин П. В., Юкина Г. Ю., Суслов Д. Н., Добровольская И. П., Иванькова Е. Н., Юдин В. Е. Биорезорбция пористых 3D-материалов на основе хитозана // Цитология. 2016. Т. 58. № 10. P. 771- 777. EDN: XWRWWD
- Badhe R. V., Bijukumar D., Chejara D. R., Mabrouk M., Choonara Y. E., Kumar P., du Toit L. C., Kondiah P. P. D., Pillay V. A composite chitosan-gelatin bi-layered, biomimetic macroporous scaffold for blood vessel tissue engineering // Carbohydr. Polym. 2017. V. 157. P. 1215-1225. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.09.095
- Zhao X., Liu S., Han Y., Wang Y., Lin Q. Preparation of 5-fluorouracil loaded chitosan microtube via in situ precipitation for glaucoma drainage device application: in vitro and in vivo investigation //j. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2021. V. 32. N 14. P. 1849-1864. https://doi.org/10.1080/09205063.2021.1946460
- Macêdo M. D. M., de Lucena B. M., de Cerqueira G. R. C., de Sousa W. J. B., Pedrosa T. C., Barbosa R. C., de Azevedo A. C. S., de Souza M. F., de Oliveira D. K. M., Fook M. V. L. Tubular chitosan device for use as prosthesis coating in vascular surgery // Res. Soc. Develop. [S. l.]. 2021. V. 10. N 4. P. e25610414031. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i4.14031
- Neufurth M., Wang X., Tolba E., Dorweiler B., Schröder H. C., Link T., Diehl-Seifert B., Muller W. E. G. Modular small diameter vascular grafts with bioactive functionalities // PLoS ONE. 2015. V. 10. N 7. P. e0133632. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133632
- Beda A., Yamada H., Egunov A., Ghimbeu C. M., Malval J. P., Saito Y., Luchnikov V. Carbon microtubes derived from self-rolled chitosan acetate films and graphitized by joule heating //j. Mater. Sci. 2019. V. 54. N 16. P. 11345-11356. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03675-6
- Lugovitskaya T. N., Shipovskaya A. B., Shmakov S. L., Shipenok X. M. Formation, structure, properties of chitosan aspartate and metastable state of its solutions for obtaining nanoparticles // Carbohydr. Polym. 2022. V. 277. ID 118773. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118773
- Шиповская А. Б., Малинкина О. Н., Гегель Н. О., Зудина И. В., Луговицкая Т. Н. Структура и свойства солевых комплексов хитозана с диастереомерами аскорбиновой кислоты // Изв. АН. Сер. хим. 2021. № 9. С. 1765-1774. EDN: TVLXSM
- Babicheva T. S., Konduktorova A. A., Shmakov S. L., Shipovskaya A. B. Formation of Liesegang structures under the сonditions of the spatiotemporal reaction of polymer-analogous transformation (salt→base) of chitosan //j. Phys. Chem. B. 2020. V. 124. N 41. P. 9255-9266. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.0c07173
- Qiao C., Ma X., Wang X., Liu L. Structure and properties of chitosan films: Effect of the type of solvent acid // LWT. 2021. V. 135. ID 109984. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109984
- Melro E., Antunes F. E., da Silva G. J., Cruz I., Ramos P. E., Carvalho F., Alves L. Chitosan films in food applications. Tuning film properties by changing acidic dissolution conditions // Polymers. 2021. V. 13. N 1. ID 1. https://doi.org/10.3390/polym13010001
- Nie J., Lu W., Ma J., Yang L., Wang Z., Qin A., Hu Q. Orientation in multi-layer chitosan hydrogel: Morphology, mechanism and design principle // Sci. Reports. 2015. V. 5. N 1. P. 1-7. https://doi.org/10.1038/srep07635
- Li B., Gao Y., Feng Y., Ma B., Zhu R., Zhou Y. Formation of concentric multilayers in a chitosan hydrogel inspired by Liesegang ring phenomena //j. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2011. V. 22. N 17. P. 2295- 2304. https://doi.org/10.1163/092050610X538425
- Babak V. G., Merkovich E. A., Galbraikh L. S., Shtykova E. V., Rinaudo M. Kinetics of diffusionally induced gelation and ordered nanostructure formation in surfactant-polyelectrolyte complexes formed at water/water emulsion type interfaces // Mendeleev Commun. 2000. V. 10. N 3. P. 94-95. https://doi.org/10.1070/MC2000v010n03ABEH001227
- Базунова М. В., Мустакимов Р. А., Бакирова Э. Р. О формировании устойчивых полиэлектролитных комплексов на основе N-сукцинила хитозана и поли-N,N-диаллил-N,N-диметиламмоний хлорида // ЖПХ. 2022. Т. 95. № 1. С. 42-48. https://doi.org/10.1134/S1070427222010062
- Gegel N. O., Shipovskaya A. B., Vdovykh L. S., Babicheva T. S. Preparation and properties of 3D chitosan microtubes //j. Soft Matter. 2014. V. 2014. ID 863096. http://dx.doi.org/10.1155/2014/863096
- Голядкина А. А, Иванов Д. В., Кириллова И. В., Коссович Е. Л., Павлова О. Е., Полиенко А. В., Сафонов Р. А. Биомеханика сонной артерии. Саратов: Саратовский источник, 2015. С. 70. EDN: VIKEJR
- Агеев Е. П., Вихорева Г. А., Зоткин М. А., Матушкина Н. Н., Герасимов В. И., Зезин С. Б., Оболонкова Е. С. Структура и транспортные свойства хитозановых пленок, модифицированных термообработкой // Высокомолекуляр. соединения. 2004. Т. 46А. № 12. С. 2035-2041. EDN: NEMWOV
- Shipovskaya A. B., Shmakov S. L., Gegel N. O. Optical activity anisotropy of chitosan-based films // Carbohydr. Polym. 2019. V. 206. Р. 476-486. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.11.026
- Жанкалова З. М. Показатели перекисного окисления липидов у больных с алкогольной болезнью печени // Медицина и экология. 2008. Т. 48. № 3. P. 31-33. https://qmu.edu.kz/media/qmudoc/Journal3-08.pdf
- Zhang L., Dou S., Li Y., Yuan Y., Ji Y., Wang Y., Yang Y. Degradation and compatibility behaviors of poly (glycolic acid) grafted chitosan // Mater. Sci. Eng. Part C. 2013. V. 33. N 5. P. 2626-2631. https://doi.org/10.1016/j.msec.2013.02.024
- Кулиш Е. И. Чернова В. В., Володина В. П., Колесов С. В. Биодеградация пленочных полимерных покрытий на основе хитозана //Вестн. Башкир. ун-та. 2008. Т. 13. № 1. С. 23-26. EDN: IPVEKV
![](/img/style/loading.gif)