ИСТИНА

Известно, что поверхностно-активные свойства амфифильных полимеров определяются не только природой гидрофильных и гидрофобных блоков и гидрофильно-липофильным балансом полимеров, но также в значительной степени и архитектурой разветвлённых полимеров. При этом разветвление амфифильных молекул приводит к усилению их поверхностно-активных свойств. К сожалению, взаимосвязь между разветвлённостью и свойствами амфифильных полимеров настоящий момент недостаточно исследована. Настоящий проект направлен на установление фундаментальных принципов взаимосвязи строения и свойств амфифильных разветвленных полимеров. При этом основное внимание будет обращено на амфифильные полимеры гидроксикислот, являющиеся наиболее перспективными ПАВ. Для этого предполагается синтезировать амфифильные сополилактиды и сополикапролактоны, имеющие различную архитектуру макромолекул, степень полимеризации гидрофобных и гидрофильных блоков, их соотношения в макромолекуле. Это позволит разработать принципы направленного регулирования свойств амфифильных разветвленных полимеров и проводить синтез новых биомедицинских полимеров.

It is known that surface-active properties of amphiphilic polymers are determined not only by nature hydrophilic and hydrophobic blocks and hydrophilic-lipophilic balance of polymers, but also to a large extent and architecture of branched polymers. The branching amphiphilic molecules leads to increase of their surface-active properties. Unfortunately, the relationship between branching structure and properties of the amphiphilic polymers present insufficiently investigated. This project aims to establish the fundamental principles of the relationship between structure and properties of amphiphilic branched polymers. Emphasis will be placed on amphiphilic polymers of hydroxy acids, which are the most promising surfactants. This is supposed to synthesize the amphiphilic copolyamide and copolycarbonate having different architecture of the macromolecules, degree of polymerization of the hydrophobic and hydrophilic blocks ratio in the macromolecule. This will allow you to develop the principles of the directed regulation of properties of amphiphilic branched polymers and to carry out the synthesis of new biomedical polymers.

В ходе выполнения проекта будут получены и исследованы амфифильные сложные сополиэфиры различного строения. Проведение синтеза сополимеров методом низкотемпературной поликонденсации позволит варьировать микроструктуру макромолекул – от блочной до регулярно чередующейся. У синтезированных полимеров также будут варьироваться природа, молекулярная масса и степень разветвления гидрофильных и гидрофобных фрагментов макромолекул. Использование полимеров с различной химической структурой, оптической изомерией и архитектурой макромолекул позволит в широких пределах изменять гидрофильно-липофильный баланс и закономерно изменять структурный фактор упаковки молекул, что сделает возможным выявление геометрических и структурно-химических закономерностей, управляющие поведением полимеров на границе раздела фаз. Кроме этого такой подход позволит получить информацию о взаимосвязи независимых от макромолекулярной архитектуры факторов (жесткость полимерной цепи, кристалличность, гидрофобность, способность к образованию дипольных взаимодействий), структуры мономолекулярных слоев на границе раздела фаз и свойств образуемых полимерных систем. Известно, что в случае присоединения к гидрофобной полимерной цепи небольшого количества гидрофильных и ионогенных заместителей, существенно увеличивается адсорбционная активность ПАВ без ухудшения их растворимости в органической фазе. Такие полимерные ПАВ хорошо стабилизируют эмульсии типа вода-в-масле, что позволяет получать полиядерные микрокапсулы, содержащие водные растворы белков и ферментов. И, наоборот, гидрофильные полимерные ПАВ, модифицированные небольшим количеством гидрофобных заместителей, являются классическими эмульгаторами и стабилизаторами эмульсий типа масло-в-воде. В обоих случаях, разветвление цепи таких полимерных ПАВ увеличивает их стабилизирующую способность для эмульсий и миниэмульсий. Проведенные нами исследования показали, что незамещенные полиглицерины обладают поверхностной активностью, при этом присоединение гидрофобных заместителей к периферии макромолекулы полиглицерина резко усиливает его поверхностно-активные свойства. Варьируя относительный объем разветвленной полиглицериновой и гидрофобной частей в такой молекуле удается в широких пределах изменять ее гидрофильно-липофильный баланс и, таким образом, использовать для получения как прямых, так и обратных эмульсий. Кроме того, амфифильные соединения на основе полиглицеринов образуют фазы гексагональной и ламеллярной структур в водных растворах, что позволяет использовать их для синтеза неорганических мезопористых и микропористых структур на основе кремнезема. Предварительные исследования, в частности, показали, что использование амфифильных полиглицеринов с полиоксипропильными гидрофобными блоками позволяет получать микропористые структуры с размером пор порядка 20 нм, что намного больше по сравнению с линейными ПАВ, позволяющими получать поры порядка ~5 нм. Используя синтезируемые амфифильные полимеры в качестве поверхностно-активных соединений, будут получены и исследованы полистирольные микросферы, полилактидные и поликапролактоновые микрочастицы и микрокапсулы. Применение гидроксикислот в качестве сомономеров позволит получить полимерные ПАВ с гидролитически нестойкими связями, перспективные для создания дисперсных систем биомедицинского назначения. Будет установлена взаимосвязь между строением синтезируемых амфифильных сополимеров, их поверхностно - активными свойствами и характеристиками микрочастиц, получаемых с использованием исследуемых амфифильных сополимеров в качестве ПАВ.

В ходе работы по проекту были синтезированы и исследованы амфифильные линейные ди- и триблоксополимеры, содержащие полиэтиленоксидные и полилактидные блоки, а также сверхразветвлённые полиглицерины и полилактиды. Данные полимеры были использованы в последующем для получения линейно-разветвлённых блоксополимеров с различной природой, молекулярной массой и степенью разветвления гидрофильных и гидрофобных блоков и микроструктурой макромолекул. Для амфифильных сополимеров были исследованы основные поверхностно-активные свойства, включающие в себя поверхностное натяжение растворов, критические концентрации мицеллообразования, гидродинамический диаметр мицелл, а также размер капель и агрегативную устолйчивость эмульсий. Были установлены закономерности между строением сополимеров и их поверхностно-активными свойствами. На основе линейно-разветвлённых сополимеров были получены и исследованы полистирольные микросферы, полилактидные и поликапролактоновые микрочастицы, и показана возможность их использования в качестве полимерных транспортных систем. Для микрочастиц, содержащих ацетилсалициловую кислоту в качестве модельного лекарственного средства, были исследованы эффективность иммобилизации и in vitro кинетика выделения низкомолекулярных веществ. Показана взаимосвязь между строением линейно-разветвлённых сополимеров и такими характеристиками, как эффективность включения в микрочастицы низкомолекулярных веществ и профиль их выделения. Показана возможность создания микрочастиц с заданными свойствами.