Способ получения полимерных термочувствительных гидрогелей

 

Использование: получение термочувствительных гидрогелей - носителей биологически активных веществ. Сущность изобретения: радикальная сополимеризация N-замещенных производных акриламида с N,N'-метиленбисакриламидом в присутствии 4 - 32% гидрофильного полимера от массы мономеров. 1 табл.

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к способу получения полимерных термочувствительных гидрогелей, применяемых в качестве носителей биологически активных веществ для контролируемого выделения этих веществ в окружающую среду.

При использовании термочувствительных гидрогелей в качестве носителей биологически активных веществ, выделяющих эти вещества в окружающую среду в ответ на повышение ее температуры, гидрогели при пониженной температуре насыщают раствором этих веществ. Выделение вещества из гидрогеля происходит при сжатии гидрогеля в результате повышения температуры окружающей среды. После снижения температуры гидрогель должен восстановить свой объем с тем, чтобы при последующем повышении температуры снова выделять биологически активное вещество. Таким образом, основными требованиями к таким гидрогелям являются: высокая степень объемного сжатия гидрогеля при его нагревании, обеспечивающая повышенное количество выделяемого биологически активного вещества, и одновременно высокая остаточная степень набухания, обеспечивающая сохранение внутри гидрогеля достаточного количества вещества, выделяемого при последующем нагревании гидрогеля.

Известен способ получения полимерных термочувствительных гидрогелей путем сополимеризации N-замещенных производных акриламида с N, N'- метиленбисакриламидом в водном растворе под действием окислительно-восстановительного катализатора [1] В качестве N-замещенного производного используют N-этилакриламид или N-диметилакриламид, а в качестве окислительно-восстановительного катализатора персульфат аммония и тетраметилэтилендиамин. Получаемые при этом гидрогели имеют степень набухания при 20^oC (V₂₀) 16 и 12 г воды/г сухого полимера соответственно, а при 40^oC (V_40Г) 14 и 10 г воды/г сухого полимера соответственно.

Недостатком этого способа является невысокая степень объемного сжатия гидрогелей при их нагревании (V₂₀ V₄₀) 2 мл.

Наиболее оптимальными с точки зрения использования в качестве термочувствительных носителей биологически активных веществ являются гидрогели на основе полимеров с низшими критическими температурами растворения, например, на основе N-замещенных производных акриламида. Такие гидрогели набухают в воде при температуре ниже критической, и практически не набухают в воде при температуре выше критической.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения полимерных термочувствительных гидрогелей путем сополимеризации N-замещенных производных акриламида с N, N'-метиленбисакриламидом в водном растворе под действием окислительно-восстановительного катализатора [2] В качестве N-замещенного производного акриламида используют N-изопропилакриламид или N, N'-диэтилакриламид, а в качестве окислительно-восстановительного катализатора персульфат аммония и тетраметилэтилендиамин. Степень набухания получаемых гидрогелей при 25^oC равна 10 и 6 г воды/г сухого полимера, а при 40^oC равна 2,5 воды/г сухого полимера, соответственно для N-изопропилакриламида и N,N-диэтилакриламида.

Недостатком этого способа является невысокая степень объемного сжатия гидрогеля при его нагревании [(V₂₅ V₄₀) 7,5 и 3,5 мл. соответственно] и низкая остаточная степень набухания V₄₀ 2,5 мл.

Целью предлагаемого способа является увеличение степени объемного сжатия гидрогеля при его нагревании при одновременном повышении остаточной степени набухания.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения полимерных термочувствительных гидрогелей путем сополимеризации N-замещенных производных акриламида с N, N'-метиленбисакриламидом в водном растворе под действием окислительно-восстановительного катализатора сополимеризацию проводят в присутствии 4 32% гидрофильного полимера от массы мономеров.

В результате сополимеризации образуется полимерный гидрогель на основе термочувствительного полимера, в котором физически или ковалентно иммобилизованы макромолекулы гидрофильного полимера. Эти макромолекулы предотвращают резкое сжатие гидрогеля при температуре выше критической, обеспечивая тем самым повышение остаточной степени набухания гидрогелей и увеличение степени объемного сжатия гидрогелей.

В качестве гидрофильного полимера можно использовать природные или синтетические водорастворимые полимеры, например, белки или их модифицированные производные, полиакриламид, полиметакриламид, поли-N-винилпирролидон, поливиниловый спирт, полиакриловую или полиметакриловую кислоты и т.п.

Примеры конкретного выполнения предлагаемого способа.

Пример 1. В реактор помещают 2 мл воды, 0,2 г N-изопропилакриламида, 0,002 г N, N'-метиленбисакриламида и 0,065 г сывороточного альбумина, ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты. После растворения всех компонентов в реактор вносят окислительно-восстановительный катализатор: 0,8 мг персульфата аммония и 8 мкл N, N, N', N'-тетраметилэтилендиамина. Реактор охлаждают до 10^oC и вакуумируют до 10 мм рт.ст. Сополимеризацию проводят при 10^oC в течение 30 минут. Образующийся гидрогель измельчают, промывают водой до полного удаления непрореагировавших мономеров (раз по 50 мл) и измеряют степень набухания при 25^oC и 40^oC. Значения степеней набухания приведены в таблице.

Примеры 2 9. Процесс проводят по примеру 1, используя различные гидрофильные полимеры в различных количествах. Значения степеней набухания получаемых гидрогелей при 25 и 40^oC приведены в таблице.

Пример 10 (контрольный) Процесс проводят по примеру 1, используя гидрофильный полимер в концентрациях ниже или выше заявленных. Свойства получаемого гидрогеля приведены в таблице.

Пример 11. Процесс проводят по примеру 1, но вместо N-изопропилакриламида используют равное количество N, N-диэтилакриламида. Степени набухания получаемого гидрогеля при 25 и 40^oC равны 18,4 и 8,1 г воды/г сухого полимера, соответственно. V₂₅-V₄₀ 10,3 мл.

Формула изобретения

Способ получения полимерных термочувствительных гидрогелей путем сополимеризации N-замещенных производных акриламида с N, N' -метиленбисакриламидом в водном растворе под действием окислительно-восстановительного катализатора, отличающийся тем, что сополимеризацию проводят в присутствии 4-32% гидрофильного полимера в расчете на массу мономеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1