Hydrożele alginianowe sieciowane jonowo i kowalencyjnie

W niniejszej pracy zaprezentowano metodę otrzymywania mikrosfer hydrożelowych o podwyższonej wytrzymałości mechanicznej. Alginian sodu w formie mikrosfer hydrożelowych poddano sieciowaniu jonowemu i kowalencyjnemu. Sieciowanie przeprowadzono dwuetapowo. W pierwszym etapie alginian sodu usieciowano jonowo poprzez wymianę jednowartościowych kationów sodu na dwuwartościowe kationy wapnia. W zależności od stężenia chlorku wapnia otrzymano różne formy hydrożelu, od bezkształtnego żelu do gęstych aglomeratów mikrosfer. By uzyskać wyższą wytrzymałość mechaniczną jonowo usieciowanego hydrożelu, dodatkowo poddawano go reakcji z epichlorohydryną. Reakcja ta pozwoliła wprowadzić pomiędzy łańcuchy alginianu mostki kowalencyjne. Otrzymano również usieciowane mikrosfery alginianowe zmodyfikowane włóknami celulozy, które stanowiły dodatkowe wzmocnienie mechaniczne. Zbadano wpływ stopnia usieciowania na absorpcję wody przez suche próbki. Morfologię otrzymanych mikrosfer obserwowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Rozkład jonów wapnia w próbkach oceniono przy użyciu spektroskopii z dyspersją energii. Zbadano także degradację mikrosfer in vitro w płynie PBS.

In this work a method of formation of hydrogel beads with increased mechanical durability is presented. Sodium alginate in the form of hydrogel beads was modified by ionic and covalent crosslinking. The crosslinking was achieved in two steps. In the first step, sodium alginate was ionically crosslinked by the ionic exchange of monovalent sodium cations with bivalent calcium cations. Different forms of the crosslinked alginate were obtained depending on the calcium chloride concentration. The forms varied from shapeless gel to hard agglomerated spheres. To increase mechanical durability of the ionically crosslinked alginate it was subjected to the reaction with epichlorohydrin. The reaction allowed to introduce covalent bridges between alginate chains. For additional reinforcement the crosslinked beads of alginate were modified with cellulose nanofibers. Dependence of water absorption in the dry samples on the crosslinking level was observed. Morphology of the beads was observed with the use of scanning electron microscopy. Calcium ions distribution in the samples was evaluated by energy dispersive spectroscopy analysis. In vitro degradation of the crosslinked alginates was also investigated.