Характеризация структурного состояния композиционных гидрогелей целлюлозы растительного происхождения, содержащих атомы серебра с целью оценки возможности их использования в качестве функциональных материалов
Руководитель: Прусский Андрей Иванович
Заказчик: Российский научный фонд
Срок выполнения: 01.01.2025 − 31.12.2026
В настоящее время проводятся работы по получению функциональных материалов на основе целлюлозы для применения в биомедицине. Такие материалы, как гидрогели на основе целлюлозы, могут служить носителями для доставки полезных лекарственных веществ в организм человека.
В современных исследованиях гидрогели рассматриваются как трехмерные (3Д) материалы, способные абсорбировать большое количество воды, которая заполняет пустоты между полимерными цепями и поддерживает их пространственную стабильность. Модифицированные материалы в виде гидрогелей, полученные из целлюлозосодержащего сырья, как правило, не токсичны и биологически совместимы, что открывает возможности их использования в фармацевтике не только в роли переносчиков препаратов, но и сорбентов и нейтральных носителей.
Также анализ и дальнейшее применение целлюлозосодержащих материалов может стать решением в проблеме утилизации отходов. Данная экологическая проблема является в настоящее время весьма актуальной. В работе [Волкова А.В. Рынок утилизации отходов. Доклад НИУ ВШЭ. М.: Центр развития, 2018. 87 с.] указано, что в 2017 году в России образовалось 12 млн тонн бумажных отходов, пригодных для переработки. Из этого количества только 27% макулатуры было переработано, остальное количество было отправлено на полигон для захоронения. В работе [Михаилиди А.М., Котельникова Н.Е. Функциональные материалы, полученные из макулатуры. II. Целлюлозные гидрогели с высокой водоудерживающей способностью, полученные из растворов бумажной макулатуры в ДМАА/LiCl // Химия растительного сырья. 2021. №3. С. 83–98] впервые был разработан метод получения гидрогелей из макулатуры бумаги и картона.
Одним из наиболее распространенных методов исследования структуры природных полимеров является рентгеноструктурный анализ (РСА). Актуальность данных исследований обусловлена полукристаллической природой полимерных волокон целлюлозы, которая влияет на их полезные механические свойства и имеет решающее значение для их реакционной способности в любой из областей применения.
Известно, что степень кристалличности и соотношение кристаллических полиморфов Іα и Іβ целлюлозы зависит от ее происхождения, от внутримолекулярных водородных связей внутри и между цепями биополимера.
Фундаментальной научной задачей, на решение которой направлен данный проект, является исследование структурного состояния композиционных гидрогелей целлюлозы различного происхождения, рентгенографическим методом и путем компьютерного моделирования атомной структуры в зависимости от вида матрицы и условий получения композиционных гидрогелей для оценки возможности их использования в качестве функциональных материалов в биомедицине.
Целлюлозосодержащие композиты, с внедренными атомами серебра, проявляют высокую антимикробную активность. Данное свойства проявляются при низком содержании серебра.
Таким образом, данные материалы являются перспективным для использования в медицинской практике, а учитывая способность целлюлозных матриц к биодеградации, применение таких материалов целесообразно и для других направлений биомедицинского использования.
