БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ НЕНАСЫЩЕННЫЕ СВЯЗИ, И МАКРОПОРИСТЫЕ МАТРИЦЫ НА ИХ ОСНОВЕ

 

Авеерьянов И.В.

Санкт-Петербургский государственный университет,

Санкт-Петербург, Россия.

Студент V курса.

averianovilia@gmail.com

Научный руководитель: Коржиков В.А.

 

В последнее время биодеградируемые полимеры приобретают все большее значение в различных научных и практических областях, таких как химия и физика полимеров, биотехнология и медицина. Это обусловлено способностью данных полимеров к естественному разложению, что определяет не только экологический аспект их использования, но и возможность их утилизации в организме естественным метаболическим путем [1]. В современных биомедицинских исследованиях биодеградируемые полимеры применяются как носители для адресной доставки лекарств [2], и в качестве материалов скаффолдов для тканевой инженерии [3].

Полимеры на основе молочной кислоты занимают ведущее место среди синтетических биодеградируемых макромолекул, используемых для создания новых материалов для медицины и фармации. Причинами подобного интереса являются биосовместимость поли(молочной кислоты) (ПМК), а также способность продуктов ее биодеградации к утилизации in vivo естественным метаболическим путем. Стоит отметить, что применение ПМК в биомедицинских разработках одобрено Американской администрацией по пищевым продуктам и лекарствам (FDA) [4].

В данной работе описываются пути синтеза полимеров на основе молочной кислоты, пригодных для создания биологически функциональных биодеградируемых макропористых монолитов. Подобные полимерные материалы перспективны в качестве скаффолдов для инженерии костной ткани.

Хорошо известны недостатки сущестующих биодеградируемых скаффолдов на основе ПМК: неконтролируемые механические свойства; проблемы введения функциональных групп, пригодных для биофункционализации. Для преодоления этих трудностей предлагается новая стратегия «молекулярного конструктора». Предполагается, что деталями такого конструктора будут служить полимеры на основе ПМК, содержащие реакционно-способные двойные связи.

В ходе данной работы были синтезированы два типа полимеров на основе ПМК, несущих ненасыщенные связи. Первый тип включает в себя полимеры ПМК с варьируемым количеством концевой метакрилатной группы. Синтез таких полимеров проводился полимеризацией с раскрытием цикла (ПРЦ) лактида в присутствии 2-гидроксиэтилметакрилата (ГЭМА). Полученный полимер будет использован для создания межмолекулярных сшивок внутри макропористых скаффолдов на основе ПМК. Вторым типом упомянутых полимеров являются амфифильные блок-сополимеры, состоящие из блоков ПМК и полиэтиленгликоля, несущего (ПЭГ). Последние могут так же представлять собой сополимеры этиленгликоля с мономерами, несущими ненасыщенную связь (ПЭГ-дс). Синтез таких макромолекул был проведен с использованием двух подходов: (1) конденсация этиленгликоля с бифункциоальными ненасыщенным соединением, таким как 1,6-дихлоргекс-3-ен; (2) ПРЦ оксида этилена с ненасыщенным соединением, содержащими оксирановый цикл, таким как глицидилметакрилат (ГМА) и аллилглицидиловый эфир (АГЭ). Получаемые полимеры интересны с точки зрения последующей биофункционализации поверхности макропористых матриц на основе ПМК путем графтирования реакционно-способных гидрофильных полимеров.

Создание макропористых матриц на основе полученных сополимеров ПМК проводили методом термически индуцированного разделения фаз (ТИРФ). С целью оптимизации размера пор и морфологии матриц, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к скаффолдам для инженерии костной ткани, было исследовано влияние состава растворителя и скорости охлаждения на свойства получаемых материалов.

Работа поддержана грантом РФФИ (11-03-00829-а) и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (контракт №14.740.11.0382).

 

Литература:

[1] Kobayashi S., Makino A. Chem. Rev. 109, 5288–5353 (2009).

[2] Sosnowski S., Gadzinowski M., Slomkowski S. Macromolecules 29,4556-4564 (1996).

[3] Holland T. A.,·Mikos A. G. Adv. Biochem. Engin/Biotech. 102, 161–185 (2006).

[4] Hench L.L., Jones J.R. (eds.) Biomaterials, artificial organs and tissue engineering. – Boca Raton: CRC Press, 2005 284 p.