Научный руководитель — А.А. Попова, ХФ МГУ
ПНИПАМ – биосовместимый, водорастворимый полимер медицинского назначения, используемый в тканевой инженерии и в системах доставки лекарств. Но как известно, полимеры для медицины должны обладать высокой, медицинской чистотой. При этом существующие методы синтеза ПНИПАМ в классических органических растворителях включают дорогостоящие и длительные этапы очистки продукта перекристаллизации и сушки под вакуумом.
В то же время СО2 в особом – сверхкритическом состоянии – имеет высокую растворяющую способность и может выступать экологичной средой для синтеза полимеров. Кроме того, при нормальных условиях (атмосферном давлении) он находится в газообразном агрегатном состоянии, поэтому легко удаляется из продукта при сбросе давления.
Цель:
Установление влияния механизмов свободной и контролируемой радикальной полимеризации НИПАМ в среде скСО2 на структуру и термочувствительные свойства получаемого полимера.
В работе экспериментально были определены условия образования гомогенного раствора мономера в скСО2. При температуре 70 °С давление образования однофазной системы для навески НИПАМ m = 0.3840 г составило 28.3 МПа. Гравиметрическим методом определена плотность сверхкритического раствора ρ = 803 кг/м3 для мольной доли НИПАМ x = 1.9%. Из полученных данных выбраны условия проведения полимеризации: 70 °С, 325 бар.
Синтезполимера в скСО2проводили в контролируемом и свободно-радикальном режимах (в присутствииагента обратимой передачи цепи (ОПЦ) и без соответственно) в течение 20 часов (рис. 1).
Методом 1Н ЯМР спектроскопии провели идентификацию структуры полимеров, а также определили конверсию мономера. Было показано, что продукт ОПЦ полимеризации содержит остатки тритиокарбонатных групп ОПЦ агента.
Рис. 1 Общая схема реакции полимеризации НИПАМ
В обоих случаях конверсия мономерадостигает значенийk≥ 95 %. Методом турбидиметрии показано, что водные растворы продуктов обладают разным термочувствительным поведением. Нижние критические температуры растворения, оцененные как температуры, при которых пропускание падающего света λ = 405 нм снижается на 10 %, составили 27,5 и 29°С в случае ОПЦ и СР процессов. Уменьшение НКТР в первом случае может быть связано с наличием гидрофобных хвостов в продукте ОПЦ полимеризации. Их агрегация может приводить к формированию нерастворимой фазы ПНИПАМ при меньшей температуре. Однако диапазон температур фазового перехода клубок-глобула остается достаточно широким, что указывает на похожую полидисперсность ПНИПАМ, полученных разными способами.
Список литературы:
- Высокомолекулярные соединения учебник и практикум для академического бакалавриата под редакцией дхн, профессора чл. корр. РАНЗезинаА. Б.
- N. Yamada, T. Okano, H. Sakai, F. Karikusa, Y. Sawasaki, и Y. Sakurai, «Thermo-responsive polymeric surfaces; control of attachment and detachment of cultured cells», Makromol. Chem., Rapid Commun., т. 11, вып. 11, сс. 571–576, ноя. 1990, doi: 10.1002/marc.1990.030111109.
- A. Durand и D. Hourdet, «Synthesis and thermoassociative properties in aqueous solution of graft copolymers containing poly( N -isopropylacrylamide) side chains», Polymer, т. 40, вып. 17, сс. 4941–4951, авг. 1999, doi: 10.1016/S0032-3861(98)00698-3.