CC BY
7Рентгеновская рефлектометрия плёнок полилактогликолида
на водных подложках
В.Е. Асадчиков1, Ю.О. Волков1, A.B. Миронов2, А.Д. Нуждин1 В.К. Попов2, Б.С. Рощин1, A.M. Тихонов3
1-Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
119333, г. Москва, Ленинский проспект, д. 59 2- Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 108840, г. Троицк, ул. Пионерская, д. 2 3- Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, 119334, г. Москва, ул. Косыгина, д. 2
ross@crys. ras. ru
Полилактогликолид (ПЛГ) - алифатический полиэфир, применяющийся при создании биорезорбируемых носителей биологически активных веществ [1], жидких имплантируемых композиций [2], а также матриксов для тканеинженерных конструкций [3].
Одним из процессов, представляющих интерес, является антисольвентное формирование (осаждение) биорезорбируемых структур из растворов алифатических полиэфиров в тетрагликоле (ТГ) при их контакте с водосодержащими средами (антирастворителями). В этом случае образование твердофазной структуры происходит за счёт экстракции растворителя из полимерного раствора в окружающую жидкую среду [4]. Основное достоинство таких процессов - отсутствие необходимости применения повышенных температур или токсичных компонентов, что крайне важно при использовании таких материаловв биомедицинских целях. Метод рентгеновской рефлектометрии основан на явлении полного внешнего отражения рентгеновских лучей от границ раздела, что и даёт возможность изучать планарные тонкоплёночные объекты. Решение обратной задачи рентгеновской рефлектометрии позволяет восстановить распределение плотности в направлении, перпендикулярном поверхности, с нанометровым разрешением [5]. Для исследования плёнок на жидких подложках необходимо, чтобы образец оставался неподвижным в процессе измерения, а углы, на которых производится измерение, должны контролироваться с высокой точностью (~1 угл. сек.). Такие условия обеспечивает рентгеновский дифрактометр ДРШ с подвижной системой источник-детектор [б]. Плёнки ПЛГ приготовлялись непосредственно на экспериментальной установке в герметичной камере с рентгенопрозрачными окнами. На воду во фторопластовой тарелке посредством микролитрового шприца наносилось калиброванное количество раствора. В предварительных экспериментах концентрация ПЛГ в хлороформе составляла 12 мг/г, а объём нанесенного раствора составлял 20 мкл. Восстановленные по данным рефлектометрии профили свидетельствуют о формировании на поверхности воды стабильной плёнки толщиной ~5 нм. Нанесение плёнок из раствора ПЛГ в тетрагликоле до значений концентраций 40 мг/г даёт пропорциональное увеличение плотности при сохранении структуры и толщины в пределах 2.5 нм. Это, предположительно, обусловлено ориентацией полимерных цепей вдоль плоскости границы раздела. При достижении значения концентрации около 50 мг/г плёнка переходит в нестабильное состояние и может частично «провалиться» в воду, при этом её плотность перераспределяется по толщине до ~6 нм. С дальнейшим увеличением концентрации раствора большая часть ПЛГ переходит в объём воды, на поверхности при этом остаются отдельные фрагменты, обуславливающие увеличение толщины приповерхностного переходного слоя. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №19-29-12045).
[1] B.K. Kim, D. Kim, S.H. Cho and S.H. Yuk, Hydrophilizedpoly(lactide-co-glycolide)nanospheres with poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) triblock copolymer, J. Microencapsul., 21(7), 697-707, (2004).
[2] J.C. Wright, D.J. Burgess, Long Acting Injections and Implants (Springer, New York), 21, (2012).
[3] C.Moser, K Bardsley, A. El Haj, M. Alini Mauro, M. Stoddart and J. Bara, A Perfusion Culture System for Assessing Bone Marrow Stromal Cell Differentiation on PLGA Scaffolds for Bone Repair,J.Front. Bioeng. Biotechnol., 6, 161-165, (2018).
[4] A.V. Mironov, O.A. Mironova, M.A. Syachina and V.K. Popov, 3D printing of polylactic-co-glycolic acid fiber scaffolds using an antisolvent phase separation process, Polymer, 182, 121845, (2019).
[5] I.V. Kozhevnikov, Development of a self-consistent free-form approach for studying the three-dimensional morphology of a thin film, Phys. Rev. B., 85(12), 125439, (2012).
[6] В.Е. Асадчиков, В.Г. Бабак, А.В. Бузмаков, Ю.П. Дорохин и др., Рентгеновский дифрактометр с подвижной системой излучатель-детектор, Приборы и техника эксперимента, 3, 99-107, (2005).
