СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ СУСПЕНЗИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ГЕТЕРОФАЗНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИЕЙ В ПРИСУТСТВИИ α,ω–БИС[3-ГЛИЦИДОКСИПРОПИЛ]-ПОЛИДИМЕТИЛСИЛОКСАНА
Аннотация
Полимерные микросферы с глицидокси-группами на поверхности могут быть использованы в качестве носителей биолигандов в диагностических тест-системах. Однако возможность синтеза агрегативно устойчивых функциональных полимерных микросфер в широком диапазоне диаметров является актуальной проблемой современной полимерной химии. Данная статья посвящена систематическим исследованиям кинетических закономерностей полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии кремнийорганического ПАВ с концевыми глицидокси-группами – α,ω бис[3 глицидоксипроопил]-полидиметилсилоксана, ПДМС(СНОСН2). В статье показано влияние объемного соотношения фаз, концентрации инициатора, ПАВ, температуры синтеза и рН исходной среды на свойства полимерных суспензий (их агрегативную устойчивость, монодисперсность, диаметр частиц). Исследовано формирование полимерно-мономерных частиц в процессе полимеризации и показано, что полимерные суспензии сохраняют высокую агрегативную устойчивость с ранних конверсий мономера, а диаметр частиц изменяется до 30% конверсии мономера. Благодаря высокой поверхностной активности используемого кремнийорганического ПАВ и его несовместимости с образующимся полимером, одностадийным синтезом были получены агрегативно устойчивые функциональные полимерные суспензии с диаметрами от 0,09 до 1,1 мкм. Исследования степени гидратации полимерных микросфер показали, что наличие на их поверхности функциональных глицидокси-групп обеспечивает образование гидратной оболочки, которая увеличивает стабильность полимерных частиц, а также позволяет использовать полученные микросферы в качестве носителей биолигандов. Таким образом, использование нерастворимых в воде кремнийорганических ПАВ в качестве стабилизаторов гетерофазной полимеризации виниловых мономеров позволяет синтезировать агрегативно устойчивые функциональные полимерные суспензии в широком интервале диаметров. Использование кремнийорганических ПАВ с различными функциональными группами расширяет ассортимент функциональных полимерных микросфер, используемых в различных областях деятельности.
Для цитирования:
Грицкова И.А., Ежова А.А., Гусев С.А., Лобанова Н.А., Чвалун С.Н. Синтез и свойства полимерных суспензий, полученных гетерофазной полимеризацией в присутствии α,ω–бис[3-глицидоксипропил]-полидиметилсилоксана. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 4. С. 43-51. DOI: 10.6060/ivkkt.20236604.6741.
Литература
Benes MJ, Horák D, Svec F. Methacrylate-based chromato-graphic media. J. Sep. Sci. 2005. 28(15). P. 1855-75. DOI: 10.1002/jssc.200500186.
Zhang C., Zhang Z., Qi Y. Preparation, Structure, and Properties of Polystyrene-Microsphere-Reinforced PEG-Based Hydrogels. Polymers. 2021. 13. P. 2605. DOI: 10.3390/polym13162605.
Li Jiagen, Zeng Jin, Jia Xu, Liu Lei, Zhou Tingting, Liu Peng. pH, temperature and reduction multi-responsive polymeric microspheres as drug delivery system for antitumor drug: Effect of middle hollow layer between pH and reduction dual-responsive cores and temperature sensitive shells. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2017. V. 74. Р. 238. DOI: 10.1016/j.jtice.2016.07.013.
Fuchs K., Duran R., Denys A., Bize P.E., Borchard G., Jordan O. Drug-eluting embolic microspheres for local drug delivery-state of the art. J. Control. Release. 2017. 262. P. 127–138. DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.07.016.
Zhang C., Zhang Z.P., Qi Y.H. Preparation, structure, and properties of polystyrene-microsphere-reinforced pegbased hydrogels. Polymers. 2021. 13(16). P. 2605. DOI: 10.3390/polym13162605.
Jie Cai, Jia Guo, Minglei Ji, Wuli Yang, Changchun Wang, Shoukuan Fu. Preparation and characterization of multiresponsive polymer composite microspheres with core–shell structure. Colloid Polym. Sci. 2007. 285. P. 1607–1615. DOI: 10.1007/s00396-007-1735-4.
You G., Kim Y., Hang Lee J., Song J., Mok H. Exosome-modified PLGA Microspheres for Improved Internalization into Dendritic Cells and Macrophages. Biotechnol. Bioproc. Eng. 2020. V. 25. P. 521. DOI: 10.1007/s12257-020-0008-7.
Wang J., Li J., Ren J. Surface modification of poly(lactic-co-glycolic acid) microspheres with en-hanced hydrophilicity and dispersibility for arterial embolization. Materials. 2019. 12(12). P. 1959. DOI: 10.3390/ma12121959.
Porcu E.P., Salis A., Rassu G., Maestri M., Galafassi J., Bruni G., Gavini E. Engineered polymeric microspheres ob-tained by multi-step method as potential systems for transarte-rial embolization and intraoperative imaging of hcc: preliminary evaluation. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2017. 117. P. 160–167. DOI: 10.1016/j.ejpb.2017.04.010.
Peretti L.E., Gonzalez V.D.G., Clementi L.A. Latex parti-cles by emulsion and dispersion polymerizations: sensitization with specific antigens of leptospirosis and application to immunoagglutination. Braz. J. Chem. Eng. 2021. 38. P. 145–154. DOI: 10.1007/s43153-020-00080-4.
Li Y., Zhang C., Sun Y. Zwitterionic polymer-coated porous poly(vinyl acetate-divinyl benzene) microsphere: A new support for enhanced performance of immobilized lipase. Chin. J. Chem. Eng. 2020. V. 28. N 1. P. 242. DOI: 10.1016/j.cjche.2019.03.002.
Solodukhina N.M., Zlydneva L.A., Levshenko E.N., Gritskova I.A., Myagkova M.A. Polystyrene microspheres as bioligand carriers in the determination of δ-9-tetrahydrocannabinol in human urine. Appl. Biochem. Micro-biol. 2012. V. 48. N 9. P. 740-745.
Volkova E.V., Gritskova I.A., Gusev S.A., Lukashevich A.D., Gusev A.A., Levchenko E.N., Zlydneva L.A., Sochilina K.O. Design of polymeric microspheres for immu-nofluorescent analysis. Biotechnol. Russia. 2012. N 4. P. 74-81.
Gritskova I.A., Kopylov V.V., Milushkova E.V., Zlydne-va L.A., Shragin D.I., Levachev S.M. Novel approach to synthesis of monodisperse polymeric microspheres: hetero-phase polymerization of styrene and methyl methacrylate in presence of water-insoluble functional PDMSS. Silicon. 2015. V. 7. N 2. P. 217. DOI: 10.1007/s12633-014-9265-4.
Gritskova I.А., Shragin D.I., Levachev S.М., Ezhova А.А., Milushkova Е.V., Kopylov V.М., Gusev S.А., Prokopov N.I., Lobanova N.A. Functional organosilicon substances as stabilizers of polymeric suspensions. Fine Chem. Technol. 2016. 11(2). P. 5-16. DOI: 10.32362/2410-6593-2016-11-2-5-16.
Gritskova I.A., Ezhova A.A., Lobanova N.A., Chvalun S.N., Chalykh A.E., Muzafarov A.M., Gusev S.A., Levachev S.M. Synthesis of polymer microspheres of different diameters in the presence of carbofunctional organosilicon surfactants. Colloid. Polym. Sci. 2021. V. 299. P. 823-833. DOI: 10.1007/s00396-020-04805-2.
Gritskova I.A., Ezhova A.A., Chalikh A.E., Levachev S.M., Chvalun S.N. Effect of the composition and structure of carbofunctional oligodimethylsiloxanes on their colloidal-chemical properties. Russ. Chem. Bull. 2019. 68(1). P. 132-136. DOI: 10.1007/S11172-019-2428-0.
Gritskova I.A., Prokopov N.I., Lobanov A.N., Stanishevskii Ya.M., Ozhekhovski A. Synthesis of polymer suspensions for immunoassay. Polym. Sci., Ser. A. 2002. V. 44. N 11. P. 1107-1111.
Gritskova I.A., Prokopov N.I., Stanishevsky Ya.M. The biotestsystem on the basis of polymeric microspheres. Fine Chem. Tech. 2006. V. 1(2). P. 5-21.
GOST 18249-72. Plastics. Method for determining the viscosity of dilute polymer solutions. M.: IPK Publishing House of Standards. 2000. 7 p.
Braun D., Cherdron H., Rehahn M., Ritter H., Voit B. Polymer synthesis: theory and practice. Berlin, Heidelberg: Springer. 2005. 386 р. DOI: 10.1007/b138247.
Berezhnoy G.D., Khomikovsky P.M., Medvedev S.S. Styrene emulsion polymerization kinetics. Nauka Polym. 1960. V. 2. N 1. P. 141-152 (in Russian).
Ezhova A.A., Gritskova I.A., Artamonova N.E., Kamyshinsky R.A., Yastremsky E.V., Chvalun S.N. Polymerization of styrene and methyl methacrylate during the formation of particles of polymer suspensions stabilized by ol-igodimethylsiloxanes in various temperature conditions ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 2. P. 60-67. (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226502.6491.
