ИСТИНА

Проект направлен на (1) создание, (2) изучение свойств (экспериментальными и методами компьютерного моделирования) и (3) сравнительный анализ амфифильных стимул-чувствительных микрогелей различного химического состава на основе N-изопропилакриламида (НИПА) и гидрофобных макромономеров полилактида (ПЛА) и поликапролактона (ПКЛ), обладающих высокой степенью биоразлагаемости и биосовместимости. Состав полимерных сеток будет различаться ролью гидрофобных макромономеров (звено основной цепи с гидрофобной боковой цепью или же гидрофобный сшивающий агент), их структурой (длина боковой цепи, степень гидрофильности ее концевой группы, степень полимеризации сшивающего агента) и массовой долей. Кроме того, будет рассмотрен случай амфифильных сеток с т.н. «двойной» гидрофильностью при добавлении на этапе синтеза полиэтиленгликоля с метакрилатной функциональной группой.

Modern polymer synthesis methods allow for the creation of increasingly sophisticated systems with unique chemical and physical properties. One such example is polymer microgels, which combine the properties of linear macromolecules and solid colloidal particles. These polymer particles can change their shape and size in response to external stimuli such as temperature or pH. Incorporating various functional groups into the network structure enables these particles to absorb and release guest molecules, making them suitable for targeted drug delivery. Currently, the effectiveness of microgels has been demonstrated both in vitro and in vivo. However, there is an important challenge associated with the limited capacity of hydrophobic drugs to be encapsulated within the polymer network. This issue can potentially be addressed by using amphiphilic microgels that contain hydrophilic and hydrophobic monomeric units, forming hydrophobic pockets for drug accumulation. Simultaneously, the overall hydrophilicity of the network ensures colloidal stability (and thus longer circulation time in the bloodstream) and responsiveness to external stimuli. Moreover, the biodegradability of the hydrophobic pockets allows for the controlled release of encapsulated molecules from the network. However, at present, there are only a few examples of amphiphilic stimulus-responsive microgels suitable for biomedical applications. The main objective of this project is to obtain and study the properties of amphiphilic stimuli responsive microgels with different chemical compositions based on N-isopropylacrylamide and hydrophobic macromonomers such as polylactide and polycaprolactone, which exhibit high biodegradability and biocompatibility. The composition of the polymer networks will vary based on the role of hydrophobic macromonomers (a hydrophobic side groups or a hydrophobic cross-linking agent), their structure (length of the side chain, degree of hydrophilicity of its end group, degree of cross-linking agent polymerization), and their mass fraction. Additionally, the study will consider amphiphilic networks with "dual" hydrophilicity by incorporating polyethylene glycol with a methacrylate functional group during the synthesis stage. The research will be organized as follows: the Belarusian research team will synthesize various amphiphilic microgels and investigate their properties through experimental methods, while the Russian team will study the properties of the resulting systems using computer modeling techniques. The expertise of the two scientific groups complements each other but does not overlap, necessitating international collaboration to address the research objectives.

1. Компьютерное моделирование набухание и коллапса амфифильных микрогелей в растворе. 2. Компьютерное моделирование поглощения гостевых молекул амфифильными микрогелями. 3. Компьютерное моделирование адсорбции амфифильных микрогелей на твердую подложку.

Российский коллектив специализируется на исследованиях поведениях полимерных систем сложной архитектуры методами компьютерного моделирования: растворов амфифильных молекул, разветвленных полимеров (звездообразных, гребнеобразных и древовидных), и, непосредственно, микрогелей. Многие исследования проводились в тесном сотрудничестве с экспериментальными группами, где объектами исследования были и микрогели на основе ПНИПА.

1. Компьютерное моделирование набухание и коллапса амфифильных микрогелей в растворе. 2. Компьютерное моделирование поглощения гостевых молекул амфифильными микрогелями. 3. Компьютерное моделирование адсорбции амфифильных микрогелей на твердую подложку.