|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Использование технологии сверхкритических флюидов для очистки, стерилизации и модификации плёнок из бактериальной целлюлозыдипломная работа (Магистр)
- Научный руководитель: Пигалёва М.А.
- Автор: Черепанова Жанна Валерьевна
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2019
- Аннотация: В настоящей работе в качестве объекта исследования использовалась бактериальная целлюлоза — природный материал, производимый аэробными бактериями, в основном принадлежащими к роду Acetobacter. Она была выбрана в силу своих высоких физико-механических характеристик и доступности, делающей её перспективным материалом для многих медицинских приложений, таких как доставка лекарств, тканевая инженерия, регенерация органов и лечение ран. Для очистки БЦ от бактерий был предложен подход, основанный на использовании бифазных систем под высоким давлением СО2. Он более биосовместим и менее аллергенен, в отличие от стандартных растворителей, использующихся для очистки с применением кислот и щелочей, после модификации БЦ в растворах угольной и пероксиугольной кислот под высоким давлением СО2 и декомпрессии в изделии не остается никаких следов реагентов, способных вызвать аллергическую реакцию при имплантации плёнки БЦ в организм человека. В основе этого метода лежит гипотеза, что при постоянном перемешивании в системе формируется широкая грани- ца между неполярным СО2 и полярным сорастворителем, эффективно экстрагирующая из клеточной стенки бактерий амфифильные молекулы липополисахариды, которые и вызывают иммунный ответ в организме человека при имплантации в него плёнки БЦ с бактериями-продуцентами. В качестве сорастворителей использовались полярные вода и перекись водорода, а также менее полярный этанол, которые, при растворении в них СО2 под высоким давлением, формировали растворы угольной, пероксиугольной и этилугольной кислот, соответственно. Данные соединения неустойчивы при атмосферном давлении и разлагаются на исходные вещества при декомпрессии, то есть, самонейтрализуются, что является их существенным преимуществом с точки зрения зеленой химии и медицины. В целом наиболее эффективными для очистки БЦ оказались угольная и пероксиугольная кислоты под высоким давлением СО2. Если судить по сохранению внутренней структуры и механической прочности пленок, то наиболее оптимальной бифазной системой для модифцикации следует считать бифазную систему H2O/CO2, так как она меньше всего травмирует пленку, но при этом достаточно эффективно ее очищает, в отличие от раствора пероксиугольной кислоты под высоким давлением, который сильно разрушает и истончает плёнку БЦ. Следует также заметить, что среди использованных сорастворителей этанол является неполярным, в отличие от воды и перекиси водорода, и полностью смешивается с жидким СО2. Как было показано в экспериментальной части, этилугольная кислота, образующаяся при растворении в этаноле жидкого СО2, наименее эффективно справлялась с экстракцией ЛПС. Это наглядно демонстрирует, что экстракция амфифильных молекул (очистка бактериальной целлюлозы) происходила за счет границы раздела, существующей в бифазной системе неполярный СО2 - полярный сорастворитель при постоянном перемешивании. В настоящей работе впервые также была доказана возможность одновременной очистки и стерилизации плёнок бактериальной целлюлозы в бифазных системах под высоким давлением СО2, что является важным преимуществом для медицины и имеет технологические преимущества. общего удобства проведения процесса очистки БЦ. Результаты данной работы могут быть использованы для дальнейших исследований в области сверхкритических флюидов и бифазных систем под высоким давлением для лучшего понимания процесса очистки материалов от амфифильных молекул. Настоящая работа также является важной для понимания процессов, происходящих с полимерной матрицей бактериальной целлюлозы в бифазных системах под высоким давлением, что дополняет картину её исследованных свойств и может быть использовано для дальнейших приложений с её участием. Использование методов зеленой химии, а также биосовместимых, безопасных и недорогих материалов делает данную работу перспективной с точки зрения использования в медицинских приложениях и исследованиях.
- Добавил в систему: Пигалёва Марина Алексеевна