γ辐照合成水凝胶作为一种环境友好的过程

Pushplata³,. Ruchi Gupta说道³,Gunjan苏瑞³,Meenu犯错误³,Geetha瑟哈德里³,阿拉姆·m·萨瓦尔²,上面Khandal^{1 *}

技术大学校长北方邦I.E.T.校园,Sitapur路,勒克瑙,印度北方邦
化学系,Jamia Hamdard Hamdard Nagar,印度德里
材料科学部门,Shriram工业研究所,19所大学路,印度德里

文摘

水凝胶在过去五年获得了相当大的重要性一个工业有用的材料。由于他们独特的吸水特性,他们发现潜在的应用在土壤保持水位调节的土壤,为婴儿和成人尿布,女性卫生产品,伤口敷料,等等。而合成水凝胶是基于水和合成单体(丙烯酸),半合成的水凝胶是基于水合成单体(丙烯酸)和天然材料(阿拉伯胶)。在目前的研究中,合成(基于丙烯酸)以及半合成(基于阿拉伯胶和丙烯酸)水凝胶合成使用γ辐照技术。凝胶含量的比较研究和水吸收行为的合成和半合成的水凝胶进行了摘要。通过这项研究,它已经表明,γ辐照合成水凝胶是一种有效的工具。研究表明,稳定和交联水凝胶后取得了让我§-辐照。半合成的水凝胶的吸水率被发现高于合成水凝胶。

关键字

γ辐照,阿拉伯胶、丙烯酸水凝胶,凝胶含量、吸水率和金属离子。

介绍

水凝胶已成为一种新型材料,已导致伟大的进步在制药和生物医学领域的产品。水凝胶交联,三维聚合物网络有亲水功能。他们能够吸收大量的水,盐和其他生物液体[1 - 3]。换句话说,亲水聚合物交联,化学或物理形成三维网络使材料在水中膨胀或任何其他生物流体,而不溶性[4]。水凝胶的亲水特性是由于极性基团如羧基的存在,-哦,-HSO3, -CONH2等聚合物链。水凝胶的结构如图1所示。

最近,水凝胶发现广泛的医学应用像药,伤口敷料,隐形眼镜,等。水凝胶作为生物材料兼容的成功在于他们的相似之处生活组织由于其高含水量减少摩擦在周围组织。雷竞技网页版水凝胶的相对较高的含水量也让他们渗透氧气、营养物质和代谢产物,使他们理想的选择设备材料控制释放药物和其他活跃的代理商,作为工业吸收剂和个人卫生产品。

水凝胶可以基于合成或天然聚合物。合成水凝胶,单体如丙烯酸(AA)、hydroxyethylmethacrylate (-), N -(二羟基丙基)丙烯酸甲酯(HPMA) N-isopropylacrylamide (NIPAMM) N-vinyl-2-pyrrolidone(一步法)、甲基丙烯酸(MAA),醋酸乙烯,丙烯酰胺等一直到目前为止用于合成,因为这些材料具有良好的吸水性能[6]。尽管这些水凝胶的几个优点,主要有某些局限性与使用有关。其固有的毒性和非生物降解性是两个重要的缺点,这限制了其在药物输送系统。因为这些缺点,基于天然高分子水凝胶是首选的[7]。大量的离子基于壳聚糖水凝胶,海藻酸和透明质酸已经探索了它们的使用作为骨软骨支架材料,角膜,心脏瓣膜等(8 - 10)。

天然聚合物为基础的水凝胶反应通常是由多糖的合成单体的发起者在特定温度[11]。反应结果的形成交联的水凝胶组成的单体和天然聚合物网络。

在目前的研究中,阿拉伯树胶(多糖)和丙烯酸(基于合成单体)水凝胶已被合成。阿拉伯树胶(GA)是一种植物水状胶质和被认为是一种强有力的抗氧化剂(12 - 13)。它的主要特点是高溶解度,pH值的稳定性、无毒性和胶凝特性。阿拉伯胶是一种高度支化,复杂的酸性hetero-polysaccharide与主链(1一个¯®3)-ß-D-galactopyranosyl单位和侧链含有Larabinofuranosyl, L-rhamnopyranosyl, D-galactopyranosyl, D-glucopyranosyl糖醛酸单位。广泛用于各种应用,如糖果、饮料味道或液体乳剂、制药、化妆品、油墨,等等。丙烯酸(AA)是一种亲水pH值反应单体,并被广泛用于制备水凝胶。

小说γ辐照等方法已被用于合成的水凝胶。该技术的主要优势是,它是一个冷的过程,不需要使用任何发起人,以高成本和有毒的性质。

本研究的目的是要取代的一部分合成单体(丙烯酸)天然多糖(阿拉伯胶),取代传统的辐射聚合水凝胶的合成方法即热聚合技术。

实验

答:材料

材料用于制备水凝胶从当地采购来源。丙烯酸(AA)、氯化钙(氯化钙),氯化铁(FeCl3)和阿拉伯树胶(GA)采购从sd精细化工有限公司,孟买(印度)和食盐(氯化钠)采购从Hi-Pure Rankem。有限,古吉拉特邦(印度)。这些材料被用作可没有任何进一步净化。

b方法制备的水凝胶

水凝胶是由进行水-丙烯酸的聚合和water-acrylic acid-gum阿拉伯混合物通过γ辐照在不同剂量从5到200年kgy的大气状况的剂量率25 kgy的图2 / 12小时。Co-60作为源的一个¯§辐射。获得的水凝胶在以下列出的属性描述特征。

c .特性

凝胶的合成了水凝胶在本研究内容确定的交联程度和水吸收行为建立他们的结构属性。

(我)凝胶的内容

为了确定凝胶含量,已知重量的水凝胶在水中受到索氏提取24小时。经过提炼后的水凝胶在烤箱干维持在100±5°C至恒重。凝胶含量计算使用以下公式:[14]

(3)粘度

粘度进行了研究使用大炮fenske粘度计(毛细管尺寸0.0168)和布氏粘度计(模型LVDV-II + P) 25¯°C。在这项研究中,水的混合物,由不同的丙烯酸水:丙烯酸比研究阿拉伯树胶的溶解度在这些混合物。阿拉伯胶在慢慢添加搅拌直到均匀性的解决方案。

三世。结果与讨论

答:溶解度的阿拉伯树胶water-acrylic酸混合物:

阿拉伯胶的溶解性是评价water-acrylic酸混合物不同的比率从0 - 100 %研究阿拉伯树胶的溶解度在这些混合物。阿拉伯胶在慢慢添加下搅拌直到均匀性的解决方案。0到40%的阿拉伯树胶获得检查其溶解度的程度在water-acrylic酸混合物和观察到最低含水量70%的混合物中需要使阿拉伯胶的溶解。为了达到的最大替换丙烯酸与阿拉伯树胶、水:丙烯酸(70:30)混合物被选为水凝胶的合成用于这项研究。

b .口香糖arabic-water-acrylic酸混合物的粘度:

添加阿拉伯胶的粘度的影响水的丙烯酸70:30、80:20和挺比率研究发现阿拉伯树胶的最大数量,可以纳入water-acrylic酸混合物。结果如图3所示。从这个数字明显,高达40%的阿拉伯胶可以添加在所有三个混合物。的水:丙烯酸70:30比、最大粘度2888 cps可以实现阿拉伯胶浓度40%。超过40%,粘贴形成发生和流动性的口香糖arabicwater -丙烯酸混合迷路了。保持这个观点,40%的阿拉伯胶浓度70:30水:丙烯酸混合选择目前研究。另一点值得一提的是,在所有的三个混合水和丙烯酸,观察粘度急剧上升超过30%浓度的阿拉伯胶在这些混合物。这表明当阿拉伯胶的浓度超过30%的混合物,solutesolute交互成为主导。换句话说,在浓度超过30%,交互是远程而在浓度超过30%,短程相互作用。

c .辐照对水凝胶的凝胶含量的影响:

当水和丙烯酸混合,它们形成一个齐次解,可以归因于两者之间的氢键相互作用导致丙烯酸分子的水合作用。当这种混合物辐照自由基生成,聚合发生在丙烯酸由于不饱和现象存在。水在这个混合物被禁锢在导致水凝胶的交联网络的形成。

当添加阿拉伯胶water-acrylic酸混合物,水合氢键相互作用发生的水和丙烯酸。阿拉伯树胶已经高度支化的结构和官能团如:甲基(ch3)羧酸(羧基)和羟基(-CH2OH和-哦)与丙烯酸共聚高度交联网络的形成。这背后的原因是更高的凝胶含量的半合成的水凝胶在5 kgy的辐射剂量与合成水凝胶的凝胶含量在同一剂量。在辐射剂量增加,凝胶含量被发现kgy的5点从69.2%提高到74.9%在200 kgy的合成水凝胶。这表明交联对增加辐射剂量增加但同时交联并不是很高,最大的约75%。这可以归因于物理的存在氢键相互作用的水和丙烯酸使这些分子在远处导致凝胶含量较低。

半合成的水凝胶,阿拉伯树胶的高度支化结构之间充当桥梁丙烯酸分子导致更高的凝胶含量80%的低辐射剂量的5 kgy的。随着辐射剂量的进一步增加,阿拉伯树胶发生解聚,从而导致减少凝胶内容如图4所示。

d .吸水

即合成水凝胶吸水的行为

辐射剂量的影响对水凝胶的吸水图5所示。从图明显,吸水率增加时间和减少辐射剂量。

正如前面所讨论的,凝胶含量和交联随辐照剂量的增加意味着增加辐射剂量的水凝胶变得更加紧凑。渗水会减少随着水凝胶更加紧凑,从而减少了水的吸收。这是明显的从图如图5所示。最大吸水展出由辐射water-acrylic混合物形成的水凝胶在5 kgy的剂量。

二世。半合成的水凝胶的吸水行为

半合成的水凝胶的吸水模式表现出与辐照剂量的增加如图5所示。

如前所述,在不同剂量辐照形成的半合成的水凝胶具有蓬松或结构的空间。这使得水的吸收更容易引起高吸水的半合成的水凝胶相比,合成水凝胶。

随着辐射剂量的增加,吸水率增加。这是由于水凝胶的交联结构的空间增加导致更好的吸收能力。类似的趋势观察的情况在不同的水凝胶吸水。

二世。合成水凝胶的吸水行为存在的离子

mono的添加盐的影响,di和三价阳离子的吸收行为研究了合成水凝胶图6、7和8。从结果明显,合成水凝胶被发现的吸收增加,增加溶液的pH值。同时,吸收被发现与辐射剂量的增加减少。这可以归因于的交联丙烯酸分子发生与辐射剂量的增加。水凝胶是紧凑,增加辐射剂量变得更加紧凑。在场的水合金属离子在水中有大量直径和不能进入空间结构的水凝胶,从而吸收低。FeCl3水溶液的1%,没有明显的吸收合成水凝胶。

四、半合成的水凝胶的吸水行为存在的离子

半合成的水凝胶的吸水率的趋势存在各种盐也被显示在图6中,7和8。

从图表上明显,水吸收被发现较小的盐解决方案相比,在水里。这可以归因于这样一个事实:水凝胶之间的渗透压差,少盐的解决方案是比水凝胶和水之间,导致减少吸收的水凝胶。另一方面负责较小的吸收可以在盐的解决方案的情况下,随着阳离子水必须吸收的水凝胶。交联的水凝胶网络的空间只能占用有限的阳离子。当我们看到一个证据是明显增加,随着阳离子的大小:Fe3 + > Ca2 + > Na +,吸收减少。

这里必须提到,金属离子形成水合离子复合物或金属水在水介质中,具有不同的pKa值。pKa值依赖大小、电荷和电负性。低pKa,高的酸性金属水合离子。Na +的pKa价值是最高14.1三阳离子被研究,导致其金属水合离子的酸性最低。Fe3 + pKa价值最低的2.2,这使它成为一个强酸。水凝胶在本质上是酸性由于羧酸团体和Fe3 +解决方案的存在也是酸性的。这也会阻碍水的运动/离子从Fe3 +盐溶液水凝胶,因此,吸收FeCl3至少在1%的解决方案。

四。结论

通过这项研究已经表明,水凝胶的合成可以由使用γ辐照技术。半合成的水凝胶发现展览属性比合成水凝胶。合成水凝胶合成使用water-acrylic酸混合物最大凝胶含量的75%至200 kgy的伽马辐射。半合成的水凝胶合成使用阿拉伯胶和丙烯酸,实现最大的凝胶含量的80%在5 kgy的辐射。吸水的半合成的水凝胶被发现高于合成水凝胶以最大吸水率600%和230%的合成水凝胶。吸水率的趋势在金属阳离子的存在被发现的顺序Na + > Ca 2 + > Fe3 +。制备半合成的水凝胶的新奇的想法使用γ辐照技术提出了研究铺平了道路,采用这种技术工业。这有很多潜在的应用在许多医学领域。半合成的水凝胶中讨论目前的研究可以探索的地区应用合成水凝胶被使用:卫生产品、土壤调节剂、水净化等。

诉确认

作者表示诚挚的感谢管理Shriram工业研究所,新德里,印度为支持。

引用

粉红附加说明,and Mikos A.G., “Preparation methods and structure of hydrogels”, Hydrogels in Medicine and Pharmacy, Vol. 1, pp. 1–27, 1986.
Brannon-Peppas L。,“Preparation and characterization of crosslinked hydrophilic networks”, Absorbent Polymer Technology, Elsevier, pp. 45–66, 1990.
粉红附加说明,and Khare A.R., “Preparation, structure and diffusional behavior of hydrogels in controlled release”, Advance Drug Delivery Reviews, Vol. 11, Issue 1, pp. 1–35, 1993.
Guven O。森,M。,Karadag E., and Saraydin D., “A review on the radiation synthesis of copolymeric hydrogels for adsorption and separation purposes”, Radiation Physics and Chemistry, Vol. 56, pp. 381-386, 1999.
布赫兹F.L. Burgert j·h·c·a·芬奇,艾德,“工业水溶性聚合物”,皇家化学学会的,92卷,93年,1996页。
粉红n。,助教P。,Leobandung W. and Ichikawa H., “Hydrogels in pharmaceutical formulations”, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, Vol. 50, pp. 27-46, 2000.
吉尔·p·S。,Debajyotiray, Mohanta G.P, Manavalan R., and Sahoo P. K., “Designing of new acrylic based macroporous superabsorbent polymer hydrogel and its suitability for drug delivery”, International Journal of Pharmaceutical Science, Vol. 1, Issue 2, pp. 43-54, 2009.
香港Y。,Song H., Gong Y., Mao Z., Gao C. and Shen J., “Covalently crosslinked chitosan hydrogel: properties of in vitro degradation and chondrocyte encapsulation”, Acta Biomaterial, Vol. 3, pp. 23-31, 2007.
筏M。李,F。,Fagerholm P., Lagali N.S, Watsky M.A, Munger R.,“PEG-stabilized carbodiimide crosslinked collagen-chitosan hydrogels for corneal tissue engineering”, Biomaterials, Vol. 29, pp. 3960-3972, 2008.
史密斯·t·J。,Pandit A.S. Flanagam, T. S. , Wilkins B. , Black A. and Jockenhoevel S. “A collagen-glycosanminoglycan co-culture model for heart valve tissue engineering applications”, Biomaterials, Vol. 27, pp. 2233-2246, 2006.
Kaith b s和Ranjta Shabnam”pH-thermo敏感的阿拉伯树胶为基础的水凝胶的合成和研究其抗盐膨胀行为的盐水治疗”,海水淡化和水处理,问题1 - 3,pp 28-37, 24卷,2010年。
Almajed嗜,Mostafa A.M., Alrikabi A.C., and Alshabanah O.A., “Protective Effect of oral arabic gum administration on gentamycin-induced nephrotoxicity in rats”, Pharmacology Research, Vol. 4, pp. 445-451, 2002.
扎M.G.阿卜杜勒阿齐兹D, A。,Abuihakeem A. M. A.and Mostafa M. A., “Antioxidant Effect of Arabic Gum against Paraquat-induced lung oxidative stress in mice,” Journal of Medical Sciences, Vol 5, Issue 2, pp. 95-100, 2005.
标准测试方法测定凝胶含量和交联乙烯塑料膨胀比,名称:d2765 - 90。