CC BY
17
УДК 549.753.1
Иглин Н.Г., Мищенко Е.В., Каракатенко Е.Ю., Королёва М.Ю, Юртов Е.В.
ПОЛУЧЕНИЕ БИОСОВМЕСТИМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МИКРОКАПСУЛ С НАНОЧАСТИЦАМИ ГИДРОКСИАПАТИТА
Иглин Никита Геннадьевич, студент4-го курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии;
Мищенко Екатерина Валерьевна, магистрант 1-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии;
Каракатенко Елена Юрьевна, аспиранткафедры наноматериалов и нанотехнологии, e-mail: [email protected];
Королёва Марина Юрьевна, д.х.н., профессор кафедры наноматериалов и нанотехнологии;
Юртов Евгений Васильевич, чл.-корр. РАН, д.х.н., заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
125047, Москва, Миусская площадь, д. 9
В работе методом множественной эмульсии были получены микрокапсулы из биоразлагаемого полимера -поликапролактона, содержащие наночастицы гидроксиапатита. Наночастицы были синтезированы методом контролируемого осаждения в присутствии поверхностно-активного вещества - додецилсульфата натрия. Показано, что с увеличением концентрации додецилсульфата натрия в диапазоне концентраций от 0,05 до 0,15 М средний размер наночастиц снижается от 180 до 20 нм. Методом энергодисперсионного микроанализа было подтверждено наличие гидроксиапатита в составе микрокапсул. Полученный материал может быть использован в качестве носителя для доставки лекарственных средств.
Ключевые слова: микрокапсулы, поликапролактон, наночастицы гидроксиапатита, метод множественной эмульсии.
PRODUCTION OF BIOCOMP ABILITY POLYMER MICROCAPSULES WITH HYDROXYAPATITE NANOPARTICLES
Iglin N.G, Mishenko E.V., Karakatenko E.Y., Koroleva M.Y., Yurtov E.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Microcapsules were prepared from a biodegradable polymer polycaprolactone and hydroxyapatite nanoparticles by multiple emulsion method. Nanoparticles were synthesized by controlled precipitation in the presence of a surfactant -sodium dodecyl sulfate. The average nanoparticle size decreased from 180 to 20 nm with an increase in the concentration of sodium dodecyl sulfate in the concentration range from 0.05 to 0.15 M. The method of energy-dispersive microanalysis confirmed the presence of hydroxyapatite in the composition of microcapsules. The resulting material can be used as a carrier for drug delivery.
Keywords: microcapsules, polycaprolactone, hydroxyapatite nanoparticles, multiple emulsion method.
Биоразлагемые полимеры являются
перспективными материалами для изготовления современных носителей лекарственных веществ, для создания эндопротезов органов, имплантатов, в качестве подложки для выращивания клеток. Однако при разложении полимера происходит повышение кислотности среды, что приводит к воспалениям и отторжению имплантата. Данную проблему можно решить путем создания композиционных материалов с неорганическими наполнителями, в том числе и с гидроксиапатитом (ГАП). Наночастицы ГАП могут быть синтезированы в присутствии различных поверхностно-активных веществ (ПАВ): Tween 80 [1], Бгу 30 [2], цитрата натрия [1, 3], цетилтриметил аммоний бромида [4].
Синтез наночастиц гидроксиапатита. В данной работе наночастицы ГАП получали методом контролированного осаждения в присутствии ПАВ -додецилсульфата натрия (ДСН) (Б1ика, 98%). Методика синтеза наночастиц ГАП в присутствии ПАВ описана нами ранее [1-3]. В качестве источника фосфата был использован 0,06М водный раствор гидрофосфата натрия №2НР04-2Н20 (81§та-АЫ1гЛ, 98%), 0,10 М водный раствор
нитрата кальция (Sigma-Aldrich, 96%) был взят в качестве источника Ca2+. Мольное соотношение кальция к фосфору в реакционной смеси было равным 1,67. рН смеси поддерживали постоянным и равным 10 с помощью 1М водного раствора NaOH. Концентрация ДСН в системе составляла от 0,05 М до 0,15 М. Полученная суспензия подвергалась старению в течение 24 ч при комнатной температуре. Затем осадок центрифугировали, промывали дистиллированной водой и сушили в муфельной печи при температуре 120°С в течение 1 ч.
Получение полимерных микрокапсул. Микрокапсулы из биоразлагаемого полимера ПКЛ получали методом множественной эмульсии. В качестве дисперсионной среды первичной эмульсии В/М был взят 4 мас.% раствор ПКЛ в дихлорметане объемом 10 мл. Для стабилизации эмульсии В/М в полученный раствор предварительно добавляли 400 мкл ПАВ сорбитан моноолеата (Span 80, ГЛБ 4,3). В качестве дисперсной фазы использовали 2 мл водной дисперсии наночастиц ГАП (2 мас.%). Дисперсию ГАП добавляли в органическую фазу со скоростью 1 мл/мин при помощи перистальтического насоса при перемешивании с
помощью гомогенизатора со скоростью 10000 об/мин в течение 5 мин. Затем полученную эмульсию добавляли к 30 мл водного раствора 0,01М ДСН, перемешивали на верхнеприводной мешалке со скоростью 400 об/мин в течение 4 ч для формирования эмульсии В/М/В. В течение данного времени дихлорметан постепенно испарялся, происходило образование микрокапсул. Затем полученные микрокапсулы подвергали лиофильной сушке в течение 3 ч для полного удаления растворителя.
Влияние концентрации додецилсульфата натрия на размер наночастиц гидроксиапатита. Размер и морфологию наночастиц ГАП изучали по микрофотографиям, полученным с помощью просвечивающего электронного микроскопа. В отсутствии ПАВ получали наночастицы ГАП со средней длиной 200-300 нм. В присутствии 0,05М ДСН длина наночастиц ГАП составила 100-150 нм (Рис. 1А).
100 нм
Рис. 1. ПЭМ-микрофотографии наночастиц ГАП, синтезированных при концентрации А) 0,05М; Б) 0,15М ДСН
С повышением концентрации ПАВ до 0,1М длина наночастиц снижалась до 50-80 нм. Дальнейшее увеличение концентрации ДСН до 0,15М привело к уменьшению длины наночастиц до 20-30 нм. На рисунке 1Б представлена микрофотография наночастиц ГАП,
синтезированных при концентрации ДСН 0,15 М.
Полученные микрокапсулы из ПКЛ с добавлением наночастиц ГАП исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии. Наличие ГАП подтверждали методом энергодисперсионного микроанализа. Внешний вид микрокапсул из биоразлагаемого полимера с наночастицами ГАП представлен на рисунке 2.
Рис. 2. А) СЭМ-микрофотография микрокапсул из поликапролактона с наночастицами ГАП; Б) Энергодисперсионный спектр микрокапсул
Размер микрокапсул составил 80-100 мкм. Результаты энергодисперсионного микроанализа представлены на рисунке 2Б. Соотношение Ca/P составило 1,67, что близко по значению природному ГАП.
Таким образом, было показано, что ДСН может быть использован при синтезе наночастиц ГАП для регулирования их размера. Полученные микрокапсулы из биоразлагаемого полимера с наночастицами ГАП могут быть использованы в качестве носителей лекарственных веществ непосредственно в костную ткань.
Данная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ -грант 10.4650.2017/6.7. При выполнении части данной работы было использовано оборудование ЦКП РХТУ им. Д.И. Менделеева.
Список литературы
1. Королева М.Ю., Фадеева Е.Ю., Шкинев В.М., Катасонова О.Н., Юртов Е.В. Синтез наночастиц гидроксиапатита методом контролируемого осаждения в водной фазе // Журнал неорганической химии. - 2016.
- Т. 61., № 6. - С. 710-716
2. Фадеева Е.Ю., Королева М.Ю. Синтез наночастиц гидроксиапатита, стабилизированных Brij 30 //Успехи в химии и химической технологии. - 2016.
- Т. 30, № 12 (181) - С. 46-48
3. Фадеева Е.Ю., Леткин Е.А., Королева М.Ю. Синтез наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных цитратом натрия //Успехи в химии и химической технологии. - 2015. - Т. 29, № 6 (165) -С. 128-129
4. Фадеева Е.Ю., Леткин Е.А., Королева М.Ю. Синтез наночастиц гидроксиапатита методом контролируемого осаждения в присутствии цетилтриметиламмоний бромида //V Международная конференция-школа по химической технологии. - 2016.
- С. 314-316
