|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Эффективные катализаторы полимеризации циклических эфиров: от синтеза к созданию конструкционных и функциональных материалов (РНФ 16-13-10344)НИР
Effective catalysts of ROP
- Руководитель НИР: Нифантьев И.Э.
- Ответственные исполнители: Бухарова Т.Б., Ивченко П.В., Шляхтин А.В.
- Участники НИР: Асанова Л.М., Багров В.В., Богородский C.Э., Бухарова Т.Б., Гаврилов Д.Е., Гаврилов Д.Е., Дунаев А.Г., Кашулин И.А., Корчагина С.А., Косарев М.А., Легонькова О.А., Ложкин Б.А., Помогайло Д.А., Тавторкин А.Н., Шапуткин Е.Д., Шляхтин А.В., юдина э.с.
- Подразделение: Кафедра органической химии
- Срок исполнения: 12 мая 2016 г. - 31 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-13-10344
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116051110153-1
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Функциональные материалы, наноматериалы и технологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.21.01 Общие вопросы
-
Ключевые слова:
полимеры медицинского назначения, полиэфиры, материалы для трехмерной печати, полифосфаты, хирургический шовный материал, полимеризация циклических эфиров с раскрытием цикла, моделирование химических реакций
ring opening polymerization of cyclic esters, polymers for medical applications, polyphosphates, surgical suture material, polyesters, materials for three dimensional printing, chemical reaction modeling -
Описание:
Актуальность. Одной из важнейших точек роста химии последних двух десятилетий стал поиск биоразлагаемых и экологически безопасных полимеров с целью замены ими некоторых видов массовых нефтехимических продуктов, таких, как полиолефины [S.Mecking, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1078].В этой связи, основные надежды связываются с алифатическими полиэфирами, которые могут быть получены каталитической полимеризацией с раскрытием цикла (ПРЦ или в англоязычной литературе Ring Opening Polymerisation - ROP) биотехнологических либо синтетических субстратов, таких как дилактид, дигликолид, циклические карбонаты и лактоны [J.N.Hoskins, S.M. Grayson Polym. Chem. 2011, 2, 289; Y. Sarazin, J.-F.Carpentier, Chem. Rev. 2015, 115, 3564 и др.]. Благодаря доступности, богатой композиционной вариативности, а также принципиальной возможности проводить ПРЦ в режиме «живой» или даже «бессмертной» полимеризации, алифатические полиэфиры имеют блестящие перспективы использования в производстве не только биоразлагаемых конструкционных и функциональных материалов, но также в фармакологии, тканевой инженерии, трехмерной печати и многих других актуальных направлениях. Первым поколением катализаторов, которые нашли свое применение в ПРЦ, стали кислые комплексы тяжелых или переходных металлов (Sn, Ti, Zr, Nb, РЗЭ и др.), среди которых наибольшее практическое значение имеет октаноат олова (II) [P.Degeé, P. Dubois, R. Jerôme, S. Jacobsen, H.-G.Fritz Macromol. Symp. 1999, 144, 289].Однако октаноат олова является весьма малоактивным катализатором [Chang-Ming Dong, Kun-Yuan Qiu, Zhong-Wei Gu, and Xin-De Feng Macromolecules 2001, 34, 4691].Кроме того, его использование приводит к загрязнению полимерных материалов следами цитотоксичного олова, что ограничивает их применение в биомедицине. На настоящий момент сложилось общее понимание того, что наиболее перспективными, как с научной, так и прикладной точек зрения, являются два типа каталитических систем: - органические катализаторы, среди которых наибольшее значение имеет 1,5,7-триазабицикло[4.4.0]децен-5, ТБД [N.E.Kamber и др. Chem. Rev. 2007, 107, 5813].Этот катализатор демонстрирует великолепную продуктивность [B.G.G.Lohmeijer и др., Macromolecules 2006, 39, 8574]. Он по определению не содержит в своем составе металла и его применение совместимо с большинством гидрофильных функций. - металлоорганические катализаторы – производные непереходных металлов, таких как Mg, Ca, Al, Zn [H.-J. Fang, и др.,J. Polym. Sci., A: Polym.Chem .2012, 50, 2697; I. Vander Meulen и др., Macromolecules 2011, 44, 4301; L. Jasinska-Walc и др., Macromolecules 2015, 48, 502]. Катализаторы этого типа сопоставимы по своей продуктивности с ТБД, а лучшие из них, даже превосходят его по продуктивности. Структура металлоорганических катализаторов ПРЦ более вариативна по сравнению с органокатализаторами. Ее дизайн можно рассматривать как мощный инструмент для решения актуальной задачи создания высокопроизводительных катализаторов синтеза широкого ассортимента полярных мономеров. Новизна работы. Недавно нами был разработан уникальный класс катализаторов ПРЦ -фенолят-магниевые катализаторы (ФМК) [в настоящее время проводится патентование этих катализаторов]. Катализаторы этого типа доступны, дешевы и представляют собой кристаллические вещества. Поэтому их применение оправдано не только для синтеза высокомаржинальных полимеров, но также и для массовых приложений. ФМК демонстрируют превосходную продуктивность. Они являются самыми активными из всех описанных к настоящему моменту. Поэтому их применение, по нашим предварительным данным, представляет собой несомненный интерес для полимеризации слабоактивных мономеров, таких, как лактоны с протяженными циклами (например, пентадекалактон), депсипептиды и др., а также для получения статистических сополимеров, пониженная кристалличность которых способствует их биоразложению. Естественно, что применение ФМК не оставляет в полимере никаких токсичных следов. Целью настоящего проекта является систематическое сравнительное исследование (синтез, структурные исследования, изучение кинетики полимеризации, DFT-моделирование механизма ПРЦ) созданных нами сверхактивных фенолят-магниевых катализаторов и ТБД, а также поиск реальных приложений упомянутых каталитических систем, главным образом, в создании конструкционных материалов, материалов для тканевой инженерии и трехмерной печати (3D-принтинга). Еще одним важным направлением работы по проекту будет поиск новых мономеров с регулируемой гидрофильностью (что особенно важно для использования в биомедицинских приложениях), способных вступать в ПРЦ.
-
Abstract:
During last two decades, one of the major chemistry growing points is a search for biodegradable and ecologically safe polymers in order to replace with them some kinds of bulk petrochemical products such as polyolefins [S. Mecking, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1078]. Thereupon, main hopes are connected to aliphatic polyesters, which can be obtained by catalytic ring opening polymerisation polymerization (ROP) from biotechnological or synthetic substrates such as dilactide, diglycolide, cyclic carbonates and lactones [O. Dechy-Cabaret, B. Martin-Vaca, D. Bourissou, Chem. Rev., 2004, 104, 6147; J.N. Hoskins, S.M. Grayson Polym. Chem. 2011, 2, 289; Y. Sarazin, J.-F.Carpentier, Chem. Rev. 2015, 115, 3564]. Due to availability, rich composite variability, as well as possibility of performing ROP in principle as “live” and even “immortal” polymerization, aliphatic polyesters have brilliant application perspectives not only in production of biodegradable engineering and functional materials, but also in pharmacology, tissue engineering, 3D-printing, and many other actual areas. First generation catalysts, which have found their applications in ROP, were acidic complexes of heavy or transition metals (Sn, Ti, Zr, Nb, rare-earth, and so on). Tin(II) octanoate, 1 (Fig. 1), possesses most practical importance among the complexes [P. Degeé, P. Dubois, R. Jerôme, S. Jacobsen, H.-G. Fritz Macromol. Symp.1999, 144, 289]. Unfortunately, catalytic activity of tin octanoate is rather low, therefore tin octanoate is virtually inapplicable for polymerization of substrates possessing low activity, e.g., pentadecalactone. It is important that the use of tin octanoate leads to pollution of polymer materials with traces of cytotoxic tin, which complicates application of the polymer materials in biomedicine and also in electronics. At the moment, there is a general idea that two types of catalytical systems are the most promising: - organic catalysts, among which the most important is 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene, TBD [N.E. Kamber, W. Jeong, R.M. Waymouth, R.C. Pratt, B.G.G. Lohmeijer, J.L. Hedrick Chem. Rev. 2007, 107, 5813]. This catalyst demonstrates excellent productivity (standard experiment of caprolactone polymerization proceeds at room temperature during 8 hours with the 72% conversion [B.G.G. Lohmeijer, R.C. Pratt, F. Leibfarth, J.W. Logan, D.A. Long, A.P. Dove, F.Nederberg, J. Choi, C. Wade, R.M. Waymouth, J. L. Hedrick, Macromolecules 2006, 39, 8574]). By definition, the catalyst does not contain metal and its application is compatible with most hydrophilic functions. - organometallic catalysts - derivatives of nontransition metals such as Mg, Ca, Al, Zn [H.-J. Fang, P.-S.Lai, J.-Y.Chen, S.C.N. Hsu, W.-D.Peng, S.-W.Ou, Y.-C.Lai, Y.-J.Chen, H. Chung, Y. Chen, T.-C.Huang, B.-S.Wu, H.-Y. Chen, J. Polym. Sci., A: Polym. Chem .2012, 50, 2697; I. van der Meulen, E. Gubbels, S. Huijser, R. Sablong, C.E. Koning, A. Heise, R. Duchateau Macromolecules 2011, 44, 4301; L. Jasinska-Walc, M. Bouyahyi, A. Rozanski, R. Graf, M.R. Hansen, R. Duchateau Macromolecules 2015, 48, 502]. Catalysts of this type are comparable in their productivity with the TBD, and the best of them demonstrate even a better productivity than TBD. The structure of organometallic ROP catalysts is highly variative in contrast withorganocatalysts. The design of coordination compounds can be considered as a powerful tool to address the actual problem of creating a high-performance catalysts for the synthesis of a wide range of polar monomers. Recently, we have developed a unique class of ROP catalysts — magnesium phenoxide catalysts of particular structure (MPC). Catalysts of this class are available, cheap and are crystalline substances. Therefore, their use is justified not only for the synthesis of high-marginal polymers, but also for mass applications. MPC demonstrate excellent productivity (the most catalytically active out of all catalysts described up to date, the standard experiment for caprolactone polymerization is carried out at room temperature during seconds), consequently their application, to our opinion, is of undoubted interest for the polymerization of low activity monomers such as lactones with extended cycles (e.g. pentadecalaktone, depsipeptides and so on), as well as for obtaining random copolymers (reduced crystallinity of such polymers facilitates their biodegradability). The goal of this project is systematic comparative studies (synthesis, structural studies, the kinetic study of polymerization, DFT-modeling of the ROP mechanism) our highly active magnesium phenoxide catalysts and TBD, and also the search for real-world applications of the mentioned catalytic systems, mainly in building structural materials, materials for tissue engineering and for 3D-printing. Yet another important focus of the project is a search for new monomers with adjustable hydrophilicity (which is especially important in biomedical applications) that are able to engage in ROP.
-
Планируемые результаты:
Ожидается, что в ходе выполнения настоящего проекта будут получены следующие наиболее значимые результаты: 1. Будет проведено систематическое исследование фенолят-магниевых катализаторов. Будет проведено изучение процессов синтеза ФМК. Методом РСА будут проведены структурные исследования полученных катализаторов, представляющих собой индивидуальные кристаллические соединения. Будет проведено исследование кинетики ПРЦ для наиболее актуальных мономеров (лактиды, гликолиды, триметиленкарбонат, диоксанон, валеролактон, капролактон, пентадекалактон), а также будет осуществлено DFT-моделирование механизма ПРЦ на магниевых катализаторах нового типа. Будет проведено сравнительное исследование ПРЦ для ряда модельных мономеров и модельных смесей сомономеров на открытых нами магниевых катализаторах, ТБД и октаноате олова. Значимость выполнения этой части работы обусловлена тем, что создаваемые катализаторы являются достаточно доступными и их применение в синтезе практически любых полимерных материалов, даже самых массовых, может оказаться экономически оправданным. 2. Будут проведено сравнительное исследование синтеза конструкционных полимеров – поликапролактона и полипентадекалактона, полученных на магниевых катализаторах и на ТБД. Теоретическая значимость результатов исследований по этому направлению заключается в том, что будут изучены кинетические параметры синтеза полилактонов на ФМК и ТБД. Будут разработаны методики получения полипентадекалактона с использованием ФМК. Практическая значимость результатов исследований по этому направлению заключается в том, что полидекалактон может быть рассмотрен как биоразлагаемый аналог полиэтилена. Ранее его синтез был осуществлен лишь в очень жестких условиях. Создание приемлемого синтетического подхода к полидекалактону позволит в перспективе использовать его в промышленном масштабе. 3. Будет проведено сравнительное исследование синтеза полимеров, применяемых для производства хирургических шовных материалов – сополимеров дилактида и дигликолида в широком интервале соотношений, а также максона с использованием ФМК и ТБД. Теоретическая значимость результатов исследований по этому направлению заключается в том, что будут исследованы особенности сополимеризации дилактида и гликолида на ФМК с целью получения статистических сополимеров. Будут разработаны методики получения сополимера дилактида и дигликолида в широком интервале их соотношений, а также максона с использованием ФМК. Практическая значимость результатов исследований по этому направлению заключается в том, что биоразлагаемые полимеры уже более 30 лет широко используются в хирургической практике, но в нашей стране практически не производятся. Выполнение настоящего проекта позволит создать научную базу для производства этих актуальных хирургических материалов и в перспективе организовать его производство. 4. Будут проведено сравнительное исследование синтеза дилактида и гликолида, а также некоторых их сополимеров на магниевых катализаторах и на ТБД для их использования в 3D-принтинге. Значимость результатов исследований по этому направлению заключается в том, что будет проведено систематическое исследование возможностей применения полученных алифатических полиэфиров в различных вариантах 3D-принтинга, обеспечивающих возможность высокоточного воспроизведения формы и внутренней структуры фрагментов отдельных тканей и органов организма человека и животных по их трехмерным компьютерным моделям. 5. Будет исследована полимеризация и сополимеризация на магниевых катализаторах и на ТБД мономеров с повышенной и регулируемой гидрофильностью, таких как алкокси- и аминолактонов, циклических фосфатов, депсипептидов и др. с целью использования синтезированных сополимеров в тканевой инженерии, а такжесистемах доставки и пролонгированного высвобождения лекарственных средств. В биомедицинских приложениях обычно требуются полимеры с регулируемой гидрофильностью. Стандартные полиэфиры являются существенно гидрофобными. Поэтому их применимость для многих (в том числе, самых актуальных) биомедицинских приложений существенно ограничена. Значимость результатов исследований по этому направлению заключается в том, что благодаря использованию ФМК и ТБД будут синтезированы сополимеры алкокси- и аминолактонов, циклических фосфатов и депсипептидов, и будет исследована их применимость для решения различных задач тканевой инженерии, а также создания лекарственных форм адресного и пролонгированного действия.
-
Научный задел:
Авторский коллектив имеет опыт работы в области гомогенного катализа, работы с применением биоразлагаемых полимеров, в том числе, в биомедицинских приложениях. Имеется исчерпывающий набор оборудования для проведения работ.
- Добавил в систему: Нифантьев Илья Эдуардович
Соисполнители НИР
| "Кристаллография и фотоника" РАН | Соисполнитель |
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 12 мая 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Эффективные катализаторы полимеризации циклических эфиров: от синтеза к созданию конструкционных и функциональных материалов |
| Результаты этапа: 1. Будут синтезированы и охарактеризованы с использованием современных физико-химических методов феноляты магния (10-15 соединений), различающиеся природой лигандов, связанных с атомом магния и содержащие заместители различного объема в фенольном ядре, методом РСА установлена их молекулярная структура (5-7 ключевых соединений). Синтезировано и охарактеризовано с использованием спектроскопии ЯМР 1H и 13C 11 новых магниевых комплексов с замещенными фенолами – 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом (BHT-H), 2,6-бис(дифенилметил)-4-трет-бутилфенолом (BDPMP-H), орто-крезолом, 4-трет-бутилфенолом. В ряду BHT комплексов получены и охарактеризованы алкильные и алкоксипроизводные различных структурных типов, в том числе хелатные комплексы с гидроксиамидами и гидроксиэфирами. Структуры 10 соединений доказаны с использованием РСА. Показано, что в зависимости от наличия сольватирующего растворителя – ТГФ, а также природы лиганда (алкил, алкокси, –OCH2C(O)OR, –OCH2C(O)NR2) комплексы имеют мономерную или димерную природу. Мономерный характер BHT-алкильного комплекса объясняет его высокую каталитическую активность при активации спиртами в ПРЦ лактонов, лактида, триметиленкарбоната и других субстратов. Анализ молекулярных структур магниевых комплексов позволил сделать вывод относительно механизма ПРЦ. Показано, что производные этилгликолата (BHT)Mg–OCH2C(O)OEt даже в присутствии THF кристаллизуются с образованием двух типов комплексов – димерного [(BHT)(-OCH2COOMe)Mg]2, атом магния в котором имеет координационное число 5, и полиметаллического кластера. Структура димерного комплекса является экспериментальным подтверждением предложенного нами механизма о природе каталитической частицы в ПРЦ гликолида и лактида. 2. Будут синтезированы и охарактеризованы с использованием современных физико-химических методов феноляты кальция (2-3 соединения), алюминия (2-3 соединения) и цинка (2-3 соединения), методом РСА установлена их молекулярная структура. Синтезировано 2 комплекса кальция (с BHT и BDPMP), цинковый комплекс с BDPMP, а также алюминиевые комплексы с одной и двумя молекулами BDPMP. Молекулярные структуры комплексов (BDPMP)2Ca(THF)3 (C2), [(BDPMP)Zn(-Et)]2 (Z1) и (2,6-DPM-4-MeC6H2O)AlEt2(THF) (A1) установлены методом РСА. 3. С использованием метода DFT (программаPRIRODA) будет выполнен квантово-химический расчет геометрии и свободной энергии основных интермедиатов и переходных состояний ПРЦ с участием фенолятов магния и основных классов циклических эфирных субстратов (лактон, лактид, карбонат, алкилфосфат) С использованием в качестве модели ФМК комплексов, содержащих BHT или 2,6-ди-трет-бутилфенокси-фрагмент, выполнены квантово-химические расчеты всех ключевых интермедиатов и переходных состояний для ПРЦ триметиленкарбоната, валеролактона, капролактона, 1,4-диоксанона, гликолида, что позволило построить энергетические профили ПРЦ для этих субстратов. В ходе расчетов ПРЦ лактонов зафиксировано новое переходное состояние. Величины энергий активации, полученные в ходе DFT расчетов, коррелируют с экспериментальными данными по относительной реакционной способности различных мономеров. Для метил(этилен)фосфата выполнен расчет ключевых интермедиатов и переходных состояний первых трех внедрений, показано, что в случае циклических фосфатов механизм реакции имеет существенно более сложную природу по сравнению с механизмом ПРЦ лактонов и карбонатов. В ходе моделирования ПРЦ циклических фосфатов найден стабильный интермедиат, дополняющий общий механизм для ключевой стадии координации-внедрения мономера (см. раздел 1.6.2). На основе реакционного профиля ПРЦ гликолида выполнено моделирование ключевой стадии ПРЦ рац-лактида. Результаты моделирования позволили объяснить экспериментально наблюдаемую стереоселективность полимеризации рац-лактида в присутствии BHT комплексов магния, приводящей к образованию гетеротактического полимера (см. раздел 1.6.2). 4. С использованием всех вновь полученных катализаторов будут исследованы модельные реакции с активными циклическими эфирными субстратами – дилактидом, капролактоном, определены величины производительности, установлена степень полимеризации для различных типов катализаторов в одинаковых условиях. Все вновь полученные комплексы, а также их описанные аналоги – соединения сравнения – были исследованы в модельной реакции ПРЦ e-капролактона и рац-лактида. Установлено, что наиболее активной каталитической системой является система на основе BHT-алкильных комплексов Mg, активированных добавлением 1 эквивалента активатора – спирта. В то же время, не имеющие аналогов в мировой химической литературе комплексы, включающие в свою структуру арилокси- и алкокси-лиганды, фактически представляют собой однокомпонентные и эффективные катализаторы ПРЦ, нечувствительные к кислороду и мало чувствительные к влаге воздуха, и позволяющие проводить реакцию даже на воздухе. Показано, что в ряду Mg-Ca-Zn активность фенолятных катализаторов снижается. Показано, что моно-BHT магниевые комплексы превосходят по производительности не только широко используемый в настоящее время октаноат олова (II), но и наиболее эффективные органокатализаторы. С учетом синтетической доступности и нетоксичности магниевых комплексов, это выводит их в ряд наиболее перспективных катализаторов ПРЦ, предназначенных для синтеза материалов биомедицинского назначения. Результаты сравнительного исследования каталитической активности магниевых комплексов на основе BHT, с учетом данных по установлению их молекулярной структуры и результатов квантово-химического моделирования, позволили сделать принципиально важный вывод о том, что реакция протекает по механизму координации-внедрения мономера. 5. С использованием отобранных по результатам выполнения п.4 наиболее продуктивных катализаторов будут исследованы процессы ПРЦ с капролактоном, дилактидом, дигликолидом, диоксаноном, триметиленкарбонатом и этиленалкилфосфатом, исследованы физико-химические свойства образующихся полимеров, изучено влияние различных факторов на протекание ПРЦ и свойства образующихся продуктов. В качестве наиболее перспективных катализаторов ПРЦ использованы: активированный 1 эквивалентом спирта комплекс (BHT)MgBu в мономерной (M3) или димерной (M2) форме; димерный однокомпонентный катализатор [(BHT)Mg(-OEt)(THF)]2 (M4), а также комплекс с этиловым эфиром гликолевой кислоты [(BHT)(-OCH2COOMe)Mg]2 (M10). В качестве катализаторов сравнения выбраны 2-этилгексаноат олова (II) Sn(Oct)2 и триазабицикло[4,4,0]децен TBD. Для этих соединений проведены сравнительные эксперименты по ПРЦ капролактона e-CL, лактида рац-LA, гликолида GL, 1,4-диоксанона PDO, триметиленкарбоната TMC и изобутилэтиленфосфата iBEP. Установлено, что в фенол-магниевые катализаторы M2/M3 и M4 демонстрируют высокую производительность в ПРЦ всех исследованных мономеров. Катализатор M10 является селективным, сочетая высокую активность по отношению к GL и рац-LA, умеренную производительность по отношению к PDO и являясь малоактивным при обычных условиях в ПРЦ лактонов и TMC. Полимерные продукты на основе всех исследованных мономеров выделены, для растворимых полимеров (за исключением поли-GL) изучены микроструктура (спектроскопия ЯМР) и молекулярно-массовые характеристики (ГПХ). Установлено, что на протекание ПРЦ в присутствии ФМК, помимо температуры, концентрации и соотношения мономер/катализатор, влияют количество добавляемого активатора - спирта, а также тип используемого растворителя. Впервые проведены успешные эксперименты по ПРЦ в диметилсульфоксиде. Показано, что использование толуола в сравнении с THF предпочтительно с точки зрения скорости реакции, однако ограничено растворимостью мономеров. 6. Будут разработаны эффективные методики полимеризации циклических субстратов с использованием фенолятмагниевых катализаторов. В результате проведения более чем 200 экспериментов с мономерами различных типов и ФМК разработаны эффективные методики ПРЦ для различных субстратов с использованием двухкомпонентных (M2/M3 + ROH) или однокомпонентных (M4/M5) катализаторов. Они включает в себя процедуры очистки мономеров, приготовления растворов катализаторов. Для каждого мономера выбран оптимальный температурный режим, позволяющий получать продукты в заданном интервале молекулятно-массовых характеристик, а в случае рац-лактида - дополнительно с заданной степенью гетеротактичности. 7. С использованием наиболее активных ФМК (3-5 соединений) будут проведены эксперименты по полимеризации пентадекалактона. С использованием 2-3 соединений будут проведены эксперименты по сополимеризации пентадекалактона с капролактоном, дилактидом, дигликолидом, триметиленкарбонатом и этиленметилфосфатом. 8. Будут исследованы физико-химические характеристики полимеров и сополимеров на основе пентадекалактона (сополимеры с капролактоном, дигликолидом, триметиленкарбонатом и алкоксиэтиленфосфатом), особое внимание будет уделено оценке статистичности сополимеров. С использованием комплексов M1-M5 проведены эксперименты по ПРЦ w-пентадекалактона с целью синтеза биоразлагаемых полимеров конструкционного назначения. Установлено, что оптимальными условиями для синтеза гомополимера являются умеренно высокая температура (80 С) и толуол в качестве растворителя. Полученные полимеры характеризовались Mn 6000-50000 и ĐM 1.7-2.5. Максимальную - и близкую - производительность демонстрировали комплексы M2 и M3, производительность M4 и M5 на начальном этапе реакции была существенно ниже, однако ПРЦ в присутствии этих однокомпонентных катализаторов протекала с ускорением. M1 оказался наименее активным. В присутствии M2 и M4 исследована сополимеризация w-PDL с различными сомономерами. Установлено, что сополимеризация наблюдается только при введении в реакцию капролактона. Во всех остальных случаях наблюдается полимеризация сомономера, практически не сопровождающаяся внедрением w-PDL. 9. С использованием наиболее эффективных ФМК, а также ТБД и октаноата олова будет выполен синтез сополимеров дигликолида и дилактида (90/10 и 50/50), полидиоксанона, сополимеров дигликолида, капролактона и пропиленкарбоната, исследованы их физико-химические свойства, сделаны выводы относительно влияния природы катализатора на свойства полимерных продуктов. Особое внимание будет уделено оценке статистичности сополимеров. С использованием TBD, октаноата олова и ФМК успешно выполнен синтез сополимеров GL/LA в соотношениях 90/10 и 50/50. Установлено, что ФМК не являются эффективными катализаторами сополимеризации гликолид-лактида с триметиленкарбонатом и лактонами. Для решения проблемы синтеза статистических сополимеров произвольной структуры предложено использование принципиально нового класса катализаторов – комплексов магния, алюминия и цинка со сложными эфирами гликолевой и молочной кислот. Проведены 10. Будет проведен анализ и сопоставление молекулярно-массовых характеристик, микроструктуры и физических свойств, полученных разработанными методами полимеров на основе полилактида, полигликолида и поликапролактона, а также их сополимеров с их коммерчески доступными “medical grade” аналогами. Проведен анализ и сопоставление молекулярно-массовых характеристик, микроструктуры и физических свойств, полученных с использованием высокоэффективных и низкотоксичных катализаторов на основе 1,5,7-триазабицикло[4,4,0]децен-5 и комплекса магния с 2,6-ди-терт-бутил-4-метилфенолом D,L-полилактидов и поли-ε-капролактонов различных молекулярных масс с их коммерчески доступными “medical grade” аналогами производства компании Purac Biochem bv (Нидерланды). Показано, что, несмотря на существенные морфологические различия исходных образцов синтезированных нами и производимых промышленно D,L-полилактидов, как поверхность, так и структура внутренних доменов полилактидных матриксов, сформированные из этих полимеров в среде сверхкритического диоксида углерода (ск-СО2), практически идентичны. 11. Будут разработаны и изучены процессы формирования матричных структур для тканевой инженерии и микрочастиц-носителей лекарственных препаратов из полученных полимеров с помощью сверхкритических флюидных технологий. Изучены процессы взаимодействия полученных этими методами D,L-полилактидов различных молекулярных масс со сверхкритическим диоксидом углерода с целью “мягкого и сухого” (без применения высоких температур и токсичных органических растворителей) формирования из них высокопористых (до 90 об.%) биорезорбируемых матриксов для тканеинженерных конструкций, а также мелкодисперных порошков для сверхкритической флюидной (СКФ) инкапсуляции в них различных лекарственных препаратов. Показано, что все синтезированные нами полимеры (равно, как и контрольные образцы производства компании Purac Biochem bv) практически одинаково хорошо пластифицируются под действием еще докритического (Т = 20оС, Р = 5,0 МПа) СО2, образуя разнообразные пористые структуры при сбросе давления диоксида углерода до атмосферного значения. При этом устойчивый режим формирования мелкодисперсных (характерный размер 10 ÷ 100 мкм) частиц методом PGSS (Particles from Gas Saturated Solutions - получение частиц из насыщенных газами растворов) [1.6.4.5] без последующего криоизмельчения полученных полимерных структур удалось реализовать лишь для относительно низкомолекулярных D,L-полилактидов (образцы №№1, 2, 6 и 7, см. Таблицу 1.6.4.3), по сути, являющихся аналогами полимера Purasorb PDL 02 (Purac Biochem bv). 12. Будут проведены сравнительные исследования in vitro цитотоксичности полилактидов, полигликолидов, поликапролактона и их сополимеров, синтезированных на ФМК и ТБД, а также клеточной адгезии на поверхности трехмерных матриц изготовленных их этих материалов с помощью СКФ технологий. С помощью МТТ-теста и окраски витальным флуоресцентным красителем in vitro культур мультипотентных стромальных клеток жировой ткани человека проведены исследования цитотоксичности и цитосовместимости матриксов из синтезированных D,L-полилактидов. Показано, что все исследованные материалы не оказывают цитотоксического действия на клетки культур МСК ЖТ в течение 1 и 7 суток инкубации, о чем свидетельствует отсутствие статистически значимых различий между экспериментальными (“TBD” и “BHT-Mg”) и контрольной (Purasorb) группами. СЭМ анализ исследованных образцов показал, что большинство клеток на образцах “TBD” и “BHT-Mg” распластаны по поверхности материала и плотно к нему прилегают. При этом на контрольных матриксах из PDL 05 также выявляются плотно прилегающие к поверхности клетки, но большинство из них не распластаны и имеют шарообразную форму, что может свидетельствовать о недостаточно неэффективной адгезии. Таким образом, сравнительный анализ биосовместимости этих матриксов с контрольными образцами, изготовленными из “medical grade” полилактидного аналога производимого промышленно, позволяет рекомендовать разработанные нами материалы для их применения в тканевой инженерии. 13. Будут исследованы процессы биорезорбции материалов и матричных структур, полученных из синтезированных полимеров, в буферных растворах и культуральных средах. Исследованы процессы биорезорбции матриксов, изготовленных из образцов rac-PLA, синтезированных в присутствии TBD-EtOH и M2-EtOH, а также образцов коммерческого полимера Purasorb. Экспериментально установлена равномерность биорезорбции для всех типов полимеров, установлено, что скорость биорезорбции в буферном растворе и в культуральной среде DMEM/F12 падает в ряду рац-PLA (TBD) > PDL04 и PDL05 (Purasorb) > рац-PLA (M2). 14. Будет выполнен синтез циклических фосфатов (не менее 7 соединений), циклических производных аминокислот (не менее 10 соединений), производных 2,4-дигидроксивалеролактона (не менее 5 соединений) Получен ряд из 14 циклических фосфатов и других соединений фосфора, содержащих пятичленные и шестичленные циклы (1.6.1 рис. 1.3.16). Исходя из аминокислот различной структуры, выполнен синтез четырех соединений группы депсипептидов - циклических амидоэфиров (1.6.1 рис. 1.3.17), а также 6 монозамещенных лактидов (1.6.1 рис. 1.3.17). Синтезировано 5 производных 4-гидроксивалеролактона (1.6.1 рис. 1.3.18). 15. Будут выполнены эксперименты по ПРЦ и сополимеризации вновь полученных соединений с капролактоном, дигликолидом и дилактидом. Выполнено более 50 экспериментов по гомополимеризации циклических фосфатов, депсипептидов, алкилгликолидов и производных 4-гидроксивалеролактона с использованием органокатализатора TBD, октаноата олова и ФМК. Установлено, что ФМК являются эффективными катализаторами полимеризации циклических фосфатов и алкилгликолидов; TBD с заметно меньшей скоростью катализирует ПРЦ фосфатов, алкилгликолидов и производных 4-гидроксивалеролактона. Выполнены первые успешные эксперименты по синтезу стат-сополимеров лактонов и производных 4-валеролактона, а также блок-сополимеров poly(e-CL)-полифосфат и PEG-poly(e-CL)-полифосфат. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Эффективные катализаторы полимеризации циклических эфиров: от синтеза к созданию конструкционных и функциональных материалов |
| Результаты этапа: В 2017 году исследования проводились по трем основным направлениям. В рамках первого, "структурного", направления были завершены работы по синтезу катализаторов и изучению их молекулярного строения. Мы установили, что мономерные гетеролептические комплексы магния (BHT)Mg(OR), легко генерируемые взаимодействием ROH с (BHT)2Mg(THF)2 или (BHT)MgBu(THF)2, в отсутствие мономеров способны образовывать широкий спектр би- и полиметаллических комплексов [1, 2]. Структура ряда комплексов доказана с использованием РСА. Мы показали, что использование этих комплексов in situ в качестве инициаторов полимеризации позволяет вводить в полимер RO-фрагменты произвольной структуры, включающей фрагменты социально значимых соединений – витаминов, стероидов, сахаров. Помимо гетеролептических комплексов, были исследованы комплексы "биометаллов" – Mg, Zn, Al – с этилгликолатом, установлена высокая эффективность этих соединений в катализе ПРЦ при повышенных температурах, с целью синтеза статистических сополимеров. Второе направление исследований было посвящено теоретическому и экспериментальному изучению процесса ПРЦ. Детальное квантово-химическое моделирование полимеризации лактонов и лактидов показало, что более стабильные димерные комплексы [(BHT)Mg(OR)]2 являются истинными катализаторами полимеризации. Биядерный механизм полимеризации лактонов и лактидов с выраженным кооперативным эффектом, рассмотренный в работе [2], является новым в координационной полимеризации циклических эфиров. Стереоселективность полимеризации рац-лактида, предсказанная на основании анализа рассчитанных реакционных профилей ПРЦ, подтверждена экспериментально. Не менее важным подтверждением результатов расчетов является экспериментальное доказательство димерной природы BHT-Mg-OR в растворе с использованием DOSY ЯМР спектроскопии [2]. В 2017 году мы также исследовали полимеризацию перспективного класса циклических субстратов – этилен фосфатов, фосфонатов и фосфорамидатов, катализируемую BHT-Mg комплексами. В ходе этих исследований было установлено, что Mg комплексы превосходят наиболее эффективные органокатализаторы (TBD, DBU/TU) по каталитической активности, инициируя образование преимущественно линейных полимеров [3, 4]. Механизм полимеризации фосфатов ранее никогда не исследовался с использованием квантово-химических методов. Мы выполнили предварительное моделирование DFT полимеризации метил этиленфосфата, катализируемой TBD и BHT-Mg комплексами, и установили ошибочность представлений о механизме ПРЦ фосфатов при катализе TBD, а также предпочтительность моноядерного механизма полимеризации и переэтерификации при катализе BHT-Mg комплексами. Третье направление исследований было посвящено разработке новых циклических мономеров, созданию и изучению перспективных полимерных материалов. Мы расширили ряд доступных мономеров моно- и дизамещенными гликолатами различной структуры [5], разработали эффективные подходы к "защищенным" 4-гидрокси- и 2,4-дигидроксивалеролактонам. С использованием гликолатов Mg, Zn и Al был получен широкий спектр статистических лактид-гликолидных сополимеров, перспективных материалов для использования в хирургии. Кроме того, синтезированы перспективные блок-сополимеры, включающие в себя полифосфатные, полилактидные и поли-капролактоновые фрагменты. Отдельного упоминания заслуживает успешный синтез сополимеров капролактона с 4-бензилокси- и 2,4-бис(бензилокси)валеролактоном, для которых экспериментально подтвержден новый механизм фрагментации биополимеров без изменения кислотно-основного баланса среды. С помощью МТТ-теста и окраски витальным флуоресцентным красителем культур мультипотентных стромальных клеток (МСК) жировой ткани человека in vitro с последующим СЭМ анализом проведены исследования цитотоксичности и матриксных свойств поверхности сополимеров на основе производных 2,4-дигидроксивалеролактона, а также гомо- и сополимеров на основе циклических фосфатов с регулируемой липофильностью. Показано, что наилучшими матриксными свойствами обладают сополимеры метилфосфата с капролактоном. Они не цитотоксичны и активно поддерживают клеточную адгезию и пролиферацию. В тоже время, образцы на основе сополимеров 4-гидроксивалеролактона и 2,4-дигидроксивалеролактона с капролактоном обладают цитотоксическим действием (от слабого до ярко выраженного) и не поддерживают клеточную адгезию культур МСК, что не позволяет рассматривать их в качестве кандидатов на материалы для имплантируемых биомедицинских изделий и матриц-носителей лекарственных препаратов. Публикации по гранту [1] Minyaev M.E., Churakov A.V., Nifant'ev I.E. Structural diversity of polynuclear MgxOy cores in magnesium phenoxide complexes. Acta Cryst. C Struct. Chem., 2017, 73 (11) 854-861. DOI: 10.1107/S2053229617012657 IF журнала: 4.099 (Q1) [2] Nifant'ev I.E., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Minyaev M.E., Churakov A.V., Karchevsky S.G., Birin K.P., Ivchenko P.V. Mono-BHT heteroleptic magnesium complexes: Synthesis, molecular structure and catalytic behavior in the ring-opening polymerization of cyclic esters. Dalton Trans., 2017, 46 (36) 12132-12146. DOI: 10.1039/c7dt02469j IF журнала: 4.029 (Q1) [3] Nifant'ev I.E., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Komarov P.D., Kosarev M.A., Tavtorkin A.N., Minyaev M.E., Churakov A.V., Roznyatovsky V.A., Ivchenko P.V. Controlled ring-opening polymerisation of cyclic phosphates, phosphonates and phosphoramidates catalysed by heteroleptic BHT-alkoxy magnesium complexes. Polym Chem., 2017, 8 (36) 6806-6816. DOI: 10.1039/c7py01472d IF журнала: 5.375 (Q1) [4] Nifant'ev I.E., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Komarov P.D., Kosarev M.A., Tavtorkin A.N., Minyaev M.E., Roznyatovsky V.A., Ivchenko P.V. Synthesis and ring-opening polymerization of glycidyl ethylene phosphate with a formation of linear and branched polyphosphates. Mendeleev Commun., 2018, принята к публикации IF журнала: 1.827 (Q3) [5] Lozhkin B.A., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Ivchenko P.V., Nifant'ev I.E. Effective stereoselective approach to substituted 1,4-dioxane-2,5-diones as prospective substrates for ring-opening polymerization. Mendeleev Commun., 2018, принята к публикации. DOI: 10.1016/j.mencom.2018.01.020 IF журнала: 1.827 (Q3) на английском Using MTT assay and vital fluorescent dye staining of multipotent stromal cells (MSC) cultures of adipose tissue in vitro with subsequent SEM analysis the cytotoxicity and matrix surface properties of copolymers based on 2,4-dihydroxyvalerolactone derivatives, as well as homo - and copolymers based on cyclic phosphates with adjustable lipophilicity. It is shown that copolymers of caprolactone with methylphosphate possess the best matrix properties. They are not cytotoxic and actively support cell adhesion and proliferation. At the same time, samples of 4-hydroxyvalerolactone with caprolactone, as well as 2,4-dihydroxyvalerolactone with caprolactone have cytotoxic effects (from mild to well pronounced) and do not support cell adhesion of MSC cultures, which does not allow to consider them as candidates for materials for implantable biomedical products and drug carriers. Publications [1] Minyaev M.E., Churakov A.V., Nifant'ev I.E. Structural diversity of polynuclear MgxOy cores in magnesium phenoxide complexes. Acta Cryst. C Struct. Chem., 2017, 73 (11) 854-861. DOI: 10.1107/S2053229617012657 Journal IF: 4.099 (Q1) [2] Nifant'ev I.E., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Minyaev M.E., Churakov A.V., Karchevsky S.G., Birin K.P., Ivchenko P.V. Mono-BHT heteroleptic magnesium complexes: Synthesis, molecular structure and catalytic behavior in the ring-opening polymerization of cyclic esters. Dalton Trans., 2017, 46 (36) 12132-12146. DOI: 10.1039/c7dt02469j Journal IF: 4.029 (Q1) [3] Nifant'ev I.E., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Komarov P.D., Kosarev M.A., Tavtorkin A.N., Minyaev M.E., Churakov A.V., Roznyatovsky V.A., Ivchenko P.V. Controlled ring-opening polymerisation of cyclic phosphates, phosphonates and phosphoramidates catalysed by heteroleptic BHT-alkoxy magnesium complexes. Polym Chem., 2017, 8 (36) 6806-6816. DOI: 10.1039/c7py01472d Journal IF: 5.375 (Q1) [4] Nifant'ev I.E., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Komarov P.D., Kosarev M.A., Tavtorkin A.N., Minyaev M.E., Roznyatovsky V.A., Ivchenko P.V. Synthesis and ring-opening polymerization of glycidyl ethylene phosphate with a formation of linear and branched polyphosphates. Mendeleev Commun., 2018, принята к публикации Journal IF: 1.827 (Q3) [5] Lozhkin B.A., Shlyakhtin A.V., Bagrov V.V., Ivchenko P.V., Nifant'ev I.E. Effective stereoselective approach to substituted 1,4-dioxane-2,5-diones as prospective substrates for ring-opening polymerization. Mendeleev Commun., 2018, принята к публикации. DOI: 10.1016/j.mencom.2018.01.020 Journal IF: 1.827 (Q3) | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Эффективные катализаторы полимеризации циклических эфиров: от синтеза к созданию конструкционных и функциональных материалов |
| Результаты этапа: В ходе исследований по проекту в 2018 году завершена разработка механистической модели полимеризации циклических эфиров (лактонов, лактидов, фосфатов) при катализе арилокси-алкоксикомплексами магния. Модель основана на результатах комплексного DFT моделирования высокого уровня процессов обратимой координации субстрата ПРЦ, моноядерного и биядерного механизма, а также переэтерификации. Результаты моделирования подтверждены полимеризационными экспериментами, продемонстрирована применимость модели в предсказании скорости полимеризации и стереохимии образующихся полимеров. С использованием метода DFT построены реакционные профили ПРЦ метилэтиленфосфата [5] и переэтерификации полифосфатов в присутствии органокатализатора TBD. Результаты моделирования, с учетом данных по реологии растворов полифосфатов, позволили объяснить образование разветвленных полифосфатов. Предложен эффективный метод получения линейных полифосфатов с узким молекулярно-массовым распределением, основанный на проведении полимеризации в присутствии инертного триметилфосфата. В 2018 году завершена разработка высокостатистических поли-гликолид-лактидных сополимеров [1], синтез которых основан на использовании нового мономера – метилгликолида, сочетающего высокую реакционную способность незамещенного гликолида с наличием структурного лактатного фрагмента, необходимого для придания материалу требуемых механических свойств. Разработан метод синтеза метилгликолида полимеризационной чистоты, наработаны образцы полимеров для формования хирургической нити. Разработан и оптимизирован эффективный метод синтеза гомополимеров и сополимеров, содержащих фрагменты этиленполифосфорной кислоты (PEPA) [2]. Данный метод основан на термолизе продуктов гомо- и сополимеризации трет-бутилэтиленфосфата. PEPA и сополимеры PEPA представляют собой принципиально новый тип биоразлагаемых материалов, способных к обратимому связыванию физиологически активных аминов, что открывает путь к принципиально новым полимерным средствам доставки лекарств. С использованием методов сверхкритического флюидного формования и 3D термоэкструзионной печати изготовлены и исследованы образцы матриксов из гомо- и сополимеров лактида и капролактона с метилэтиленфосфатом. В подготовленной в 2018 году публикации [4] закреплен научный приоритет в создании полиэфирных материалов, подверженных биодеструкции без образования карбоновых кислот на основе сополимеров 4-гидрокси-δ-валеролактона и 2,4-дигидрокси-δ-валеролактона. Запрограммированное на стадии синтеза наличие структурного фрагмента HO–(С)3–C=O обуславливает возможность фрагментации по термодинамически выгодному пути образования пятичленного фрагмента лактона вместо гидролиза по сложноэфирной связи. Наконец, в 2018 году предложен простой и эффективный метод химического связывания лекарственных препаратов, содержащих карбоксильную группу, с биополимерами на основе лактида. Способность к такому связыванию программируется на стадии синтеза сополимера введением в его структуру реакционноспособных 4-гидроксибензильных групп. На примере ибупрофена убедительно продемонстрированы преимущества подобных материалов в пролонгированном высвобождении лекарственного препарата без выраженного burst эффекта, с протяженной во времени линейной областью. | ||
| 4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Эффективные катализаторы полимеризации циклических эфиров: от синтеза к созданию конструкционных и функциональных материалов |
| Результаты этапа: Проект посвящен исследованию каталитической полимеризации циклических эфиров (лактонов, лактидов, замещенных гликолидов) и циклических фосфатов и фосфонатов. Основными задачами проекта являются понимание механизмов полимеризации с раскрытием цикла (ПРЦ), дизайн эффективных катализаторов ПРЦ, разработка биоразлагаемых полимерных материалов и поиск биомедицинских приложений для этих материалов. В 2019 году, мы проанализировали результаты и перспективы использования DFT моделирования механизмов координационной и органокаталитической ПРЦ. Результатом этого анализа стала подготовка двух обзоров, посвященных моделированию координационной и органокаталитической ПРЦ, соответственно. Первый обзор опубликован в журнале Molecules [1], второй обзор [2] будет опубликован в ближайшее время в журнале Polymers. В соответствии с планом исследований, в 2019 году выполнен успешный синтез новых полимеров – продуктов полимеризации замещенных гликолидов, доказано их строение и разработаны эффективные методики формования методом электроспиннинга. Также, в 2019 году успешно завершены исследования по сополимеризации ε-капролактона и ω-пентадекалактона, и отработаны методики получения нетканых волокнистых пленок на основе этих мономеров [3,4]. Наиболее важные и перспективные результаты, полученные в 2019 году, связаны с другим классом полимеров – полиэтиленфосфатами и производными полиэтиленфосфорной кислоты. Успешный синтез двойных и тройных сополимеров циклических фосфатов позволил получить уникальные материалы с высоким биомедицинским потенциалом. Мы установили, что присутствие этиленфосфатов в полимере не способствует клеточной адгезии, этот факт может быть использован в разработке композитных материалов для изготовления стентов и других изделий хирургического назначения. Наиболее важные результаты 2019 года связаны с полимерами на основе полиэтиленфосфорной кислоты (PEPA). В ходе исследований сополимеров состава mPEG-b-PEPA была доказана мицеллярная природа этих сополимеров в водной среде. Благодаря способности связывать амины, эти сополимеры представляют собой перспективные средства доставки лекарственных препаратов. Используя в качестве амин-содержащего лекарственного препарата тенофовир диизопропоскил, мы продемонстрировали высокий потенциал сополимеров mPEG-PEPA в терапии ВИЧ. Кроме того, в 2019 году мы установили отсутствие токсичности PEPA-содержащих сополимеров по отношению к стволовым клеткам, и открыли способность кальциевых солей PEPA провоцировать остеогенную дифференциацию стволовых клеток [5]. Этот результат открывает широкие перспективы для использования PEPA-содержащих сополимеров в костной и челюстно-лицевой хирургии. Публикации по гранту [1] Nifant’ev I.E., Ivchenko P.V. Coordination Ring-Opening Polymerization of Cyclic Esters: A Critical Overview of DFT Modeling and Visualization of the Reaction Mechanisms Molecules, 2019, 24, 22, 4117 DOI: 10.3390/molecules24224117. IF журнала: 3.380 (Q1) (2018, WoS) [2] Nifant’ev I.E., Ivchenko P.V. DFT modeling of organocatalytic ring-opening polymerization of cyclic esters: a crucial role of proton exchange and hydrogen bonding Polymers, accepted for publication [3] Pavlova E.R., Nifant'ev I.E., Minyaev M.E., Bagrov D.V., Klinov D.V. Mechanical properties and morphology of electrospun mats made of poly (ω-pentadecalactone). J. Phys.: Conf. Ser., 2019, 1310, 012013 DOI: 10.1088/1742-6596/1310/1/012013 IF журнала: 0.526 (2018, SJR) [4] Nifant'ev I. E., Kosarev M.A., Shlyakhtin A.V., Tavtorkin A.N., Minyaev M. E., Ivchenko P.V. Poly(ε-caprolactone-co-ω-pentadecalactone) electrospun fibers Mendeleev Communications, 2020, 30, 1 accepted for publication, DOI: 10.1016/j.mencom.2020.01.015 IF журнала: 2.098 (2018, WoS) [5] Nifant'ev I.E., Bukharova T.B, Dyakonov A.S., Goldshtein D.V, Galitsyna E.V, Kosarev M.A., Shlyakhtin A.V., Gavrilov D.E., Ivchenko P.V. Osteogenic differentiation of human adipose tissue-derived MSCs by non-toxic calcium poly(ethylene phosphate)s. International Journal of Molecular Sciences, accepted for publication IF журнала: 4.183 (2018, WoS) | ||
| 5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Эффективные катализаторы полимеризации циклических эфиров: от синтеза к созданию конструкционных и функциональных материалов |
| Результаты этапа: В отчетном 2020 году были финализованы исследования по синтезу новых перспективных полиэфиров, а также создан ряд перспективных полимерных материалов на их основе. В области синтеза полиэфиров наиболее важными достижениями являются: - исследование целого класса полимеров - поли--гидроксиалканоатов: был разработан их синтез каталитической полимеризацией замещенных дигликолиднов, были исследованы термохимические, механические и физико-химические свойства этих материалов, а также выявлены наиболее перспективные для продвижения полимеры и мономеры упомянутых типов; - был разработан метод синтеза высокостатистических сополимеров капролактона и молочной кислоты сополимеризацией-переэтерификацией капролактона как с дилактидом, так и с полилактидом с применением BHTZnEt в качестве катализатора. В области новых материалов было найдено, что: - формирование аддукта тенофовир изопропоксила с разработанными нами блок-сополимерами PEG-b-poly(HO-PE)n позволяет на полтора порядка повысить эффективность анти-ВИЧ терапии этим известным препаратом - был разработан препаративный метод синтеза пластинчатого гидроксиаппатита; - были разработаны композиционно однородные материалы PCL/(5-15%)гидроксиаппатит при использовании в качестве компатибилизатора 2.5%-7.5% блок-сополимера poly(CL)200-b-poly(HO-PE)10. - было проведено сравнительное исследование адсорбции клеток на сплошных и волокнистых пленках на основе блок-сополимеров капролактона и этил-этиленфосфата и было показано, что эти материалы демонстрируют удивительную способность к резорбции (как in vivo, так и в PBS) и теряют более двух третей фосфатных блоков за четыре недели, формируя перспективные микро- и нано-пористые материалы. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".