ФОРМИРОВАНИЕ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ АЭРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ АЛЬГИНАТА НАТРИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССА ВСПЕНИВАНИЯ В СРЕДЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
Аннотация
азвитие медицины и фармацевтической промышленности обуславливает необходимость в разработке новых материалов, обладающих заданными свойствами. Свойства материалов определяются химическим составом и структурой. Например, формирование иерархической структуры материалов на основе биополимеров позволяет получить высокоэффективные матриксы для роста клеток. Заданная структура обеспечивает высокую пролиферативную активность клеток за счет улучшения подвода питательных веществ к клеткам и отвода продуктов метаболизма. Одним из подходов к формированию иерархической структуры является вспенивание в среде диоксида углерода. В данной работе представлено исследование процесса формирования иерархической пористой структуры в аэрогелях на основе альгината натрия методом вспенивания в среде диоксида углерода. Проведено варьирование концентрации сшивающего агента (1.5 и 2%масс.), давления (50 и 100 бар) и времени проведения процесса (1 и 3 ч). Оценка формирования иерархической пористости проводилась с использованием методов азотной порометрии и сканирующей электронной микроскопии. В ходе исследования определено влияние параметров процесса получения на конечные характеристики аэрогелей. На основании полученных результатов установлено, что данный метод позволяет получать аэрогели на основе альгината натрия с различной плотностью 87-413 кг/м3, удельной площадью по
Литература
Gomzyak V.I., Demina V.A., Razuvaeva E.V.,
Sedush N.G., S.N. Chvalun S.N. Biodegradable polymer materials for medicine: from implant to organ.
Fine chemical technologies. 2017. V. 12, N 5. P. 5-20.
Shchanitsyn I.N., Ivanov A.N., Ulyanov V.Yu.,
Norkin I.A. Modern concepts of stimulation of bone
tissue regeneration using biologically active scaffolds.
Cytology. 2019. V. 61, N 1. P. 16-34.
Roderick lakes. Materials with a structural hierarchy.
Nature. 1993. V. 361. P. 511-515.
Litvyak V.V., Lukin N.D., Kuzina L.B. [et al.]. Atlas: hierarchical structure of protein substances: monograph; edited by Dr. of Technical Sciences, Candidate
of Chemical Sciences, Associate Professor V.V.
Litvyak. Moscow: FLINT, 2023. 297 p.
Li Shao, Jinrong Ma, Jesse L. Prelestnik, et al. Hierarchical materials from highly informative macromolecular building blocks: design, dynamic interventions
and forecasting. Chemical Reviews. 2022. V. 122. P.
-17478.
Yu Xu. Modern inorganic synthetic chemistry. 2nd
edition. Changchun: Elsiever, 2017. 785 p.
Blinichev V.N., Labutin A.N., Zueva G.A., Kolobov
M.Yu., Alekseev E.A., Volkova G.V., Vorobyov
S.V., Kozlov A.M., Kokurina G.N., Lysova M.A.,
Mironov E.V., Natareev S.V., Nevinitsyn V.Yu.,
Ponomareva Yu.N., Postnikova I.V., Sakharov S.E.,
Chagin O.V. Problems of the development of energy-
and resource-saving processes, reactor systems and
equipment of intense action, modeling and optimal
management. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn.
Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P.
-202. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6845j
Chagin O.V., Kolobov M.Yu., Mironov E.V. Study
of hydrodynamics and mass transfer in a column apparatus with a PVN packing. Modern high technology.
Regional application. 2024. N 1(77). P. 109–113.
DOI:10.6060/snt.20247701.00015
Moshnikov V.A. Materials science of micro- and
nanosystems. Hierarchical structures; edited by V.A.
Moshnikov. St. Petersburg: Publishing House of
SPbSETU "LETI", 2017. 204 p.
Bogdanova O.I., Chvalun S.N. Natural and synthetic
nanocomposites based on polysaccharides. High molecular Weight Compounds. Sergey A. 2016. V. 58, N
P. 407-438.
Lovskaya D., et al. Obtaining protein aerogel particles
for the development of innovative drug delivery systems. Gels. 2022. V. 8, N 12. P. 765.
Lovskaya D., et al. Chitosan-based aerogel particles
as highly effective local hemostatic agents. The production process and In Vivo evaluation. Polymers.
V. 12, N 9. P. 2055.
Luo H., et al. Removal and recovery of phosphorus from
water using a macroporous granular adsorbent consisting
of alginate-Zr4+ and PNIPAM-interpenetrating grids. Int.
J. Biol. Macromol. 2019. V. 126. P. 1133-1144.
Kasaai M.R. Zein and nanomaterials based on it for
food products: a review. Trends in food science and
technology. 2018. V. 79. P. 184-197.
Martins M. et al. Production of aerogels based on
macroporous alginate for biomedical applications. J.
Supercrit. Liquids. 2015. V. 106. P. 152-159.
Kang Chen, Tengxiao Ren, Shuang Wu, Sisi Xin,
Ben Ge, Shanli Hao, Mingyue Ma, Jie Pan, Jingwei
Zhang. Soft conversion of biomass derivatives into 3D
interconnected hierarchical porous carbon doped with
edge-N for multi-scenario ultra-intensive energy storage. Journal of Energy Storage. 2024. V. 102, part B.
N 20. P. 114192.
Victor Santos-Rosales, Gerardo Alvarez-Rivera,
Marcus Hillgartner, Alejandro Cifuentes, Mikhail
Itskov, Carlos A. Garcia-Gonzalez, Amea Regge.
Stability studies of starch aerogel formulations for biomedical applications. Biomacromolecules. 2020. V.
, N 12. P. 5336-5344.
Gurikov P. et al. A new approach to alginate aerogels:
gelation caused by carbon dioxide. RSC Adv. 2015. V.
, N 11. P. 7812-7818.
Menshutina N., Tsygankov P., Khudeev I., Lebedev
A. Methods of intensification of supercritical drying
for obtaining aerogels. Drying technology. 2022. V.
, N 7. P. 1278-1291.
Preibish I. et al. Methods of measurement of on-site
gelation of biopolymer systems caused by CO2
. Gels.
V. 6, N 3. P. 28.
Tommes M. et al. Physical adsorption of gases with
special attention to the assessment of surface area and
pore size distribution (IUPAC technical report). Pure
Appl. Chemistry. 2015. V. 87, N 9-10. P. 1051-1069
