Полимерлер және олардың деструкциясы

Полисүт қышқылы дәрілік препараттардың полимерлі тасымалдағышы ретінде
Полимерлердің деструкциясы

Деструкцияны зерттеу полимерлердің қандай жағдайда өңделетінің анықтауға мүмкіндік береді. Деструкцияның механизмі мен заңдылықтарын білу берілген міндеттен тәуелді оны күшейту немесе әлсірету мүмкіндіктерін береді.
Химиялық деструкция гетеротізбекті полимерлерде жиірек бақыланады және анағұрлым жақсы зерттелген; ол көміртек пен гетероатом арасындағы байланыстың үзілу есебінен өтеді. Соңғы өнім ретінде мономер болып табылады. Макромолекуласында қос байланысы жоқ карботізбекті полимерлер химиялық деструкцияға аз бейімді. Себебі, С – С байланысы анағұрлым өтетін реагенттерге тұрақты.
Қатаң жағдайда немесе макромолекулада полимер тізбектерінің С – С байланыстарының беріктігін төмендететін топтар болса карботізбекті жоғарымолекулалы қосылыстардың карботізбектерінің химиялық деструкциясы өтеді.
Соңғы жылдары биоыдырайтын полимерлерді зерттеу аумағында әдебиеттер көздерін талдау гидроксикарбон қышқылдары негізінде полимерлер өндірісі бағытын белсенді дамиытын көрсетеді.
Осы қосылыстар класына соншама назар шарттылығ сонау 1925 жылда анықталды. Пполигидроксимай қышқылы түрлі микроағзалардың әсерінен СО2 және Н2О ыдырайды. Басқа гидроксикарбон қышқылдары негізіндегі (гликоль, сүт, валериан немесе капрон) полиэфирлер өздеріс ұқсас ұстайды.
Берілген қышқылдардың сәйкес келетін полиэфирлерін алу үшін олардың димерлі туындылары – гликоль және сүт қышқылы жағдайында гликолидтер, лактидтер немесе валериан мен капрон қышқылдары үшін у - немесе е-лактондар қолданылады [89].
Биодеградацияланатын материалдардың ішінде өсімдік шикізатын микробиологиялық өңдеу жолымен алынған (қант немесе мальтоза, дән ашытқысы немесе картоп декстрозын ферментативті ашыту арқылы) мономерлерден синтезделетін полисүт қышқылы өндірісте жетекші орынды алады (140 мың. т. 2002 ж.; 250 мың. т. - 2005 ж., 400 мың. т. 2007ж.).
Полисүт қышқылының (полиактид) маңызды құндылығы осы түссіз термопластикалық полимер барлық әдістермен өңделіп, танымал термпласт өңдеуі үшін қолданылуы мүмкін. Беттерден тарелке, жайпақ табақ, тағам өнімдері үшін орағыш, медина үшін имплантант жасауға болады. Ол сол секілді талшық, қабықша, целлюлозды тоқусыз материалдарды біріктіреін полимерлеп алуға болады [90]. Полиактидтің келтірілген қасиеттеріне қарамастан, оның тұрмыстық және техникалық тағайындалған полимер ретінде аз көлемде шығуымен, технологиялық сызығының төмен өнімділігімен және өнімнің жоғары құнымен қазіргі уақытқа дейін нығайтылмаған. Осыған байланысты қазіргі уақытта полиэфирлердің өндірушілері жоғарыөнімділікті технологиялық процестерді жасау есебінен алынатын биоыдырағыш өнімдерді арзандату мәселесіне көп көңіл бөлуде.
Сүт қышқылы өндіріс технологиясын жетілдіру мақсатында белсенді жұмысты Cargill Inc. (АҚШ) және PURAC (Испания) фирмалары жүргізуде [91].
Сүт қышқылы (2-гидроксипропион қышқылы), СН, - СН (ОН) - COOH), L - және D-изомерлі формада кездеседі. Ферментациялау (ашыту) процестерінде алынатын өнім 99,5 % L-изомер және 0,5 % Д-изомерін құрайды [31]. Бұдан басқа оны рацемикалық формасы кездеседі. Сүт қышқылы түссіз кристал, гигроскопиялық, оңай димер – лактид циклін түзеді (сур.2).

Полимерлер.Күзенбаева. А.С. Рахулов Ж.Н. 2001ж.134-142беттер

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

МТС құрамынан ЛВ бөлу алу жылдамдығын бақылау үшін прераттың полимерлі мембранадан өткізгіштігі шектелген болғанда, немесе полимерлі массада еріген препараттың ақырын диффузиясы қолданылады.
ФАВ байланыстыру үшін қолданылатын синтетикалық полимерлер ішінде полуретандар ерекше орын алады [26, 28, 79]. Физика - химиялық қасиеттерінің кең диапазоны, жоғары биосыйымдылығы, полимер тізбегінде ақуыздың пептид тобы құрылысына жақын уретан топтарының болуы осы полимерлер класының медицинаның түрлі саласында табысты қолданылуын анықтайды [28, 79]. Полиуретан иплантанттарын кеуде хирургиясы мен кейбір туберкулез ауруларын емдеуде кеңінен қолданылады [70]. Полимерге дәрілік қасиеттерді беру арқылы имплантанттың терапевтикалық әсерін ұлғайтуға болады [70]. Бұл эффект полимерлі матрицада туберкулостатты иммобилизациялау жолымен жүзеге асуы мүмкін. Ұзақ және ПТП бақыланған шығынмен алынған жүйелер туберкулез кезіндегі отадан кейінгі асқынуларды емдеу үшін перспективті материалдар болып табылады [70].
Синтез жағдайларына туелді, полиуретанның бастапқы реагенттерінің қатынасы эластикалық қабықша немесе кеуекті материал, не қою шайыр түрінде алынады, ағза жағдайында ылғал қатысында қаттыланып кейін жұмсақ кеуекті сорғышқа айналады [28, 79]. ЛВ табиғаты полиуретан қабықшаларының қасиеттеріне елеулі әсер етеді [28, 79]. Қабықшаға рифампицинді енгізу берік сипаттың жоғарылауына әкеледі, ал этионамид пен изониазидті енгізу - қабықшалық үлгілердің бөлінуіне беріктігін азайтады. Бұл ЛВ функционалдық топтарының форполимердің соңғы изоцианат топтарымен химиялық әрекеттесуіне байланысты [28, 79].

1.4 Полисүт қышқылы дәрілік препараттардың полимерлі тасымалдағышы ретінде
Қазіргі уақытта синтетикалық пластмассаларды өндіру жылына әлемде 150 млн. т құрады және өсуде. Полимерлі өнімдер өнеркәсіп пен адам өмірінде маңызды рөл атақарады. Пайдаланған кейін полимерлі өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтар қоқысты үйіндіге келіп түседі. Пластмасса қоқыстарын не істеу керек екені ғаламдық экологиялық мәселе болып табылады [82,85] және мәселенің шешімі біршама дәрежеде әлемдегі экологиялық жағдайларға тәуелді болады.
Қоршаған ортаны пластмассалық қалдықтардан тазарту мен адам мен қоршаған ортаға антропогендік жүктемесін азайту үшін белсенді екі негізгі әдіс өткізіледі:
oo көму (қалдықтарды қоқыс тастайтын жерде сақтау);
oo пайдаға асыру.
Анағұрлым дұрыс әдіс полимерлі қалдықтарды пайдаға асыру болып табылады.
Кейбір деңгейде қайта өңдеу қоршаған ортаны полимерлі өнімдермен ластану мәселесін шешеді. Дегенмен полимерлі қалдықтарды жинау мен сұрыптау, бәрінен бұрын бұйымды өңдегеннен кейін алынған буып - түйгіш ыдыстың қымбаттауына әкеледі. Бұдан басқа, рециклденген полимердің сапасы біріншілік өнімге қарағанда елеулі аз болады.
Жағу және пиролиз, тіпті жағуға дейін және газдан шығатын жылуды пайдаға асыру әдісі экономикалық ахуалын жақсатпайды. Мамандардың айтуы бойынша, полимерлы қоқыс мәселелін түбегейлі шешу үшін сәйкес жағдайда зиянсыз компоненттерге биолеградацияланатын полимерлердің кең гаммасын жасау мен меңгеру [86].
Жоғары молекулалы қосылыстардың биоыдырауы тұрмыстық тауардарды, көбіне техникалық тағайындалған синтетикалық полимерлерді пайдалану кезінде пайда болатын қоршаған ортаның ластану мәселесін біршама шешетін басым бағыттардың бірі [88].
Қазіргі таңда әлемдік өндіріс негізінен қайта қалпына келмейтін көмірсутектер мен таскөмірлі шикізатты пайдалануға бағытталған. Мүмкін, ресурстардың бұл түрі келесі жүз жылдықта таусылуы да мүмкін. Сондықтан, әлемнің дамыған елдер қатарында полимер материалдарының жаңа түрлері үшін өсімдік қайта қалпына келетін шикізатты пайдаланып кең ғылыми - техникалық зерттеулер жүргізу қажет. Бұл полимерлер тек шикізат алуда қолданылу көзқарасы жағынан қызықты емес, сол секілді ондағы қалдықтарды пайдаға асыру аумағында ерекшеліктері жағынан қызықтырады.
Осындай материалдар өндірісінің қызу дамуы бастапқыда тек медициналық бұйымдар үшін тағайындалған материалдар қатты полимерлі қалдықтардың пайдаға асыру жөнінен жаһандық мәселені шешуге ықпал етті. Өкінішке орай, СНГ мемлекеттерінде осы типті зерттемелерге қажет назар бөлінбей жатыр.
Соңғы жылдары биоыдырайтын полимерлерді зерттеу аумағында әдебиеттер көздерін талдау гидроксикарбон қышқылдары негізінде полимерлер өндірісі бағытын белсенді дамиытын көрсетеді.
Осы қосылыстар класына соншама назар шарттылығ сонау 1925 жылда анықталды. Пполигидроксимай қышқылы түрлі микроағзалардың әсерінен СО2 және Н2О ыдырайды. Басқа гидроксикарбон қышқылдары негізіндегі (гликоль, сүт, валериан немесе капрон) полиэфирлер өздеріс ұқсас ұстайды.
Берілген қышқылдардың сәйкес келетін полиэфирлерін алу үшін олардың димерлі туындылары - гликоль және сүт қышқылы жағдайында гликолидтер, лактидтер немесе валериан мен капрон қышқылдары үшін у - немесе е-лактондар қолданылады [89].
Биодеградацияланатын материалдардың ішінде өсімдік шикізатын микробиологиялық өңдеу жолымен алынған (қант немесе мальтоза, дән ашытқысы немесе картоп декстрозын ферментативті ашыту арқылы) мономерлерден синтезделетін полисүт қышқылы өндірісте жетекші орынды алады (140 мың. т. 2002 ж.; 250 мың. т. - 2005 ж., 400 мың. т. 2007ж.).
Полисүт қышқылының (полиактид) маңызды құндылығы осы түссіз термопластикалық полимер барлық әдістермен өңделіп, танымал термпласт өңдеуі үшін қолданылуы мүмкін. Беттерден тарелке, жайпақ табақ, тағам өнімдері үшін орағыш, медина үшін имплантант жасауға болады. Ол сол секілді талшық, қабықша, целлюлозды тоқусыз материалдарды біріктіреін полимерлеп алуға болады [90]. Полиактидтің келтірілген қасиеттеріне қарамастан, оның тұрмыстық және техникалық тағайындалған полимер ретінде аз көлемде шығуымен, технологиялық сызығының төмен өнімділігімен және өнімнің жоғары құнымен қазіргі уақытқа дейін нығайтылмаған. Осыған байланысты қазіргі уақытта полиэфирлердің өндірушілері жоғарыөнімділікті технологиялық процестерді жасау есебінен алынатын биоыдырағыш өнімдерді арзандату мәселесіне көп көңіл бөлуде.
Сүт қышқылы өндіріс технологиясын жетілдіру мақсатында белсенді жұмысты Cargill Inc. (АҚШ) және PURAC (Испания) фирмалары жүргізуде [91].
Сүт қышқылы (2-гидроксипропион қышқылы), СН, - СН (ОН) - COOH), L - және D-изомерлі формада кездеседі. Ферментациялау (ашыту) процестерінде алынатын өнім 99,5 % L-изомер және 0,5 % Д-изомерін құрайды [31]. Бұдан басқа оны рацемикалық формасы кездеседі. Сүт қышқылы түссіз кристал, гигроскопиялық, оңай димер - лактид циклін түзеді (сур.2).

L- сүт қышқылы D - сүт қышқылы
99,5% 99,5 %

L-лактид мезо-лактид D - лактид

Сурет 2 - Лактидті D, L - сүт қышқылдарынан алу

Лактид оптикалық белсенді L - және D - формасы түрінде және бенсенді емес рацемат түрінде болады және жоғарымолекулалы полимерлерді түзіп полимерленуі мүмкін. Дегенмен, оптикалық белсенді емес немесе оптикалық аз белсенді лактидтерден алынған жоғарымолекулалық полиактидтер тізбекте орынбасушыларлың кездейсоқ бағытталуынан кристалдық табылмайды. Олар түрлі органикалық еріткіштерде жоғары ерігіштігімен, төмен балқу температурасымен, жақсы термопластикалығымен ерекшеленеді және талшық алуға қолданылмайды. Жоғарымолекулалы талшықтүзуші полиактидтерді дайындау үшін оптикалық белсенді мономер қажет болады.
Полилактид (PLA) - кристалдықтың жоғары дәрежесі 70 - 80 %, орташа тығыздығы 1,270 гсм1, аморфты және кристалдық аумақтағы тығыздық сәйкесінше 1,248 және 1,290 гсм3 [31], шынылау температурасы 48,5°С. Полиактидтің термототықтырғыш деструкциясы 240 - 250 С басталады. Ол көптеген хлорланған алифатты және ароматты көмірсутекртер, ацетонитрил, диоксан, тетрагидрофуран сияқты көптеген органикалық еріткіштерде ериді. Полиактид суда және сулы - спирт қоспаларында ерімейді, уыты емес және күшпен тартып алудың ұлпалық реакциясы болмайды [92]. Полиактид алифатты поолиэфирлер мен биосыйымды термоплатикаға жатады.
Бастапқы димердің жоғары жиілігінде анағұрлым көп қолданылатыны бірінші әдіс.
Процес негізінде дилактиді алу, ал кейін оның полимерленуін жүргізу. Синтездің бірінші сатысы предконденсатты алу, кейін оны дилактадқа дейін деполимерлейді. Нәтижелік талшықтүзуші полиактидтің қасиеті көбіне дилактид мономерінің жиілігіне тәуелді болады, сондықтан оны мұқият тазарту керек. Дилактидтің полимерленуі циклді ашумен жүреді жіне түзілген сызықты полиактид шамамен реакцияласпай қалған мономердің 5 % құрайды. Мұндай полимерді келесідей талшық немесе бұйым өңдеу үшін гидролизге ұшыратады. Сондықтан PLA міндетті түрде мономерден тазартылуға ұшырайды.
Биоыдырау полимерлерін алуда біршама қызығушылық сүт қышқылының сополимерлері болып табылады, яғни, реттелетін жылдамдығы бар биодеструкция полимерлерін жасауға мүмкіндік туады. Әсіресе медицина осының негізіндегі полимерлер мен талшықтар үшін маңызды келеді [93,96,98].
PLA алынған талшықтар басқа полиэфирлерден алынған, көбіне полигликолидтен алынған талшықтардың беріктілігі жағынан қалыспайды және бастапқы полимердің гидрофобты табиғатынан олар қайнап тұрған суда да тұрақты. PLA (сүт қышқылы) талшықтарының биодеструкция өнімдері қалыпты метаболит болып табылады және ағзаға ешқандай уытты әсері жоқ. Дегенмен биоыдырау жылдамдығы (жартылай ыдырау периоды 168 күнге тең) жеткілікті түрде үлкен және оның жалпы және арнайы хирургияла жұмсақ ұлапаларды тігу үшін, әсіресе, қысқа (1 жылға дейін) уақытта сору хирургиялық материалдар ретінде пайдалануға болмайды. PLA медицинада қолданылуы сүйек протездері, сүйек бұрандамасы және сүйек ұлпасы үшін имплантант жасау шектелген. PLA жасалған текстилді материалдар жақсы сипатқа ие, олардан қолайлы іш киімдер мен сәнді киімдер, перде және драп материалдары дайындалады. Олар адам денесімен жанасқанда аллергиялық реакция беретін зиянды қоспалардан тұрмайды [95].
Сомономері PLA енгізу полимердің биологиялық деструкция уақытын қысөартуға және оның қолдану аймағын кеңейтуг, ең бастысы медицинада, орағыш ыдыстар өндірісінде, пластификатор мен байланыстырғыштар ретінде қолданылады.
Анағұрлым сомономер ретінде, мысалы, медициналық техника үшін гликоль немесе монохлорсірке қышқылынан алынатын гликолид болып табылады.
Ертеректе аз көлемде шығарылатиын полигликоль негізіндегі биодеградацияланатын тігетін хирургиялық материалдар өңделіп шығарылды.
Полигликольдер қарапайым полиэфир бола отырып, ондағы күрделі эфир топтарының жақын орналасуына молекуларалық әрекеттесулер жақсы көрінеді, жоғары кристалдық дәрежеге ие, сол секілді төтенше гидролитикалық тұрақсыз келеді. Полигликолид тірі ағзада сіңірудің қажетті уақытына ие (6 - 12 ай), дегенмен гиролитикалық тұрақсыздық есебінен (20 тәулікке дейін) шамамен беріктігінің 60 % - ын жоғалтады , бұл оны хирургиялық материал ретінлде қолдануға қажетті шектеулер жасайды.
Сондықтан, біршама қызығушылық сүт және гликоль қышқылы базасындағы түрлі құрамды сополимерлердің синтезіне түсуіде. Ондағы екі полимердің қасиеттері үйлесіп және биодеструкция жылдамдығын бақылап отыруға мүмкіндік туады.
Полимерлер түрлі молекулалық массалы және макромолекула құрылымы әр түрлі болады, бұл макромолекулалар арасындағы әрекеттесу дәрежесін түрлендіруге болады. Лактид пен гликолид негізінде қасиеттері белгілі бір диапазон шегінде ерекшеленетін сополимерлердің толық тұқымдасын алуға мүмкіндік береді.
Әдебиеттерде гликолидтің лактидке қарағанда полимерленуге жоғары бейім екені анықталған. Лактид пен гликолидтің олардың сополимерлену процесінде қатысты реакциялық қабілетін зерттеу көрсеткендей, гликолидтің өсіп келе жатқан тізбегі гликолидтің басқа тізбегі қосылуынан үш есе көп, ал лактидтің өсіп келе жатқан тізбегі бес есе жоғары. Бұлардың екеуі де бірлік лактид қалдықтарымен бөлінген гликолид блоктарының түзілуіне әкеледі. Сондықтан гликоль және сүт қышқылы сополимерлері құрамның кең диапазонын құрайды, гликолид төмен конверсияда полимерленсе, ал лактид гликолид жойылған кездеғана жоғары дәрежеде икемделеді [77].
Макромолекуладағы лактид фрагменттерінің жоғарылауымен оның гилколидпен сополимерлену гидрофобтылығы жоғарылайды, бірақ кристалдығы төмендейді. Мономер саны мен енгізу уақытын өзгерте отырып материалдың жұқа құрылымы мен оның қасиетін мақсатты түрде өзгертуге болады, мысалы, полимердің толық деструкция уақыты.
Гликолид пен лактид сополимерлері метаболитика арқылы өңделіп (медициналық пайдалану жағдайында) гликоль және сүт қышқылына дейін қарапайым гидролиз жолымен ыдырайды. Гидролиз жылдамдығы полимерлік имплантанттың өлшемі мен гидрофильдігі, құрамның мономерлігі, полимердің кристалдану дәрежесі, рН және қоршаған орта температурасы сияқты факторларға тәуелді болады. Анағұрлым төмен молекулалы массалы полимерлер үшін ыдырау ұзақтығы аз, жоғары гидрофильді және аморфты бөлік құрамы үлкен, сол сияқты сополимерлерде гликолид құрамы жоғары келеді.
Шетелдерде сүт және гликоль қышқылының НЦ сополимер негізінде ісікке қарсы прерараттар дайындалды [95,97]. Олар Ресей Федерациясында мединицикалық тәжірибеде декапептил, золадекс, сандостатин және соматулин деген атаулармен қолданысқа жіберілді. Сүт және гликоль қышқылының сополимері [5050 Poly(DL-lactide-co-glycolide) (nominal)] уытты емес және адам ағзасында катаболизмі көміртек қостотығы мен су түзілетін сүт және гликоль қышқылының түзе отырып биодеградацияға ұшырайды [47, 82, 98].
ПТП қатарында полиактид және гликоль қышқылы сополимерлері табысты иммобилизацияланған [98]. Бірнеше нақты мыслдар келтіре кетейік: 9-нитрокамфотерицинді полиактид және гликоль қышқылы сополимеріне нанотұбалау әдісімен инкапсулдады, нәтижесінде, қосу эффективтілігі 30 % [94]. Иммобилизацияланған ЛП паклитаксель НЧ еріткішті келесі экстракциялау әдісімен бірге булау арқылы алынды [95]. Осы жағдайда қосу эффективтілігі ісікке қарсы белсенділікті толық сақтай отырып 100 % құрайды [85]. Ципластинді метоксимен ПЭГ [96] жабылған полиактид және гликоль қыщһшқылының НЧ инкапсулдайды, суда аз еритін ксантонды полиактидті және гликоль қышқылына иммоблизациялайды [97]. Трипторелинмен иммобилизацияланған полиактидті және гликоль қышқылының НЧ қос эмульсиялық әдіспен синтезделген және бастапқы дәрінің концентрациясына тәуелді қосу дәрежесі 4 - тен 83 % - ға дейін түрленетін еріткішті буландыру әдісімен синтезделеді [98].
Жоғарыда келтірілген мәліметтерге сүйенсек, түрлі кластағы бактерияға қарсы субстанция негізінде ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.