Федеральне агентство з освіти РФ
державний технічний університет
технологічний інститут
Кафедра хімічної технології
Звіт
з переддипломної практики
на тему:
«Гранульована форма хітозану.
Отримання і властивості »
Виконав:
студентка
Керівник:
Прийняв:
2008
Зміст
Введення
1. Літературний огляд
2. Об'єкти і методи дослідження
3. Результати дослідження
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Унікальні властивості хітину та хітозану привертають увагу великої кількості фахівців самих різних спеціальностей. Роль полімерів у нашому житті є загальновизнаною, і всі області їх застосування в побуті, промисловому виробництві, науці, медицині, культурі важко навіть просто перелічити. Якщо до XX століття людиною використовувалися полімери природного походження - крохмаль, целюлоза (дерево, бавовна, льон), природні поліаміди (шовк), природні полімерні смоли на основі ізопрену - каучук, гутаперча, то розвиток хімії органічного синтезу в XX столітті призвело до появи в різних областях діяльності людини величезного розмаїття полімерів синтетичного походження - пластмас, синтетичних волокон і т.п. Що стався технологічний прорив не тільки кардинально змінив наше життя, але і породив масу проблем, пов'язаних з охороною здоров'я людини і захистом навколишнього середовища.
Тому закономірним є великий інтерес науки і промисловості до пошуку та використання полімерів природного походження, таких як хітин і хітозан. Ці полімери мають ряд цікавих властивостей, високою біологічною активністю і сумісністю з тканинами людини, тварин і рослин, не забруднюють навколишнє середовище, оскільки повністю руйнуються ферментами мікроорганізмів, можуть широко застосовуватися у проведенні природоохоронних заходів.
Виробництво гранул хітозану - це новий напрям у застосуванні хітозану. Гранули на основі хітозану можуть застосуються при очищенні води, виконувати роль сорбентів і флокулянтів.
Гранульована форма полімеру має переваги перед порошкоподібної, оскільки гранули мають більший насипна вага, можуть бути отримані із заданим і вузьким розподілом частинок за розміром, а при достатньо високій дисперсності - зі значно більшою питомою поверхнею, що в поєднанні з більшою аморфністю гранул позитивно позначається на сорбційної здатності хітозану. Гранулювання легко поєднати з отриманням композитів хітозану з іншими сорбентами (вугіллям, каоліном) та іншими речовинами, в тому числі лікарськими.
Тому розробка технології одержання гранул хітозану є перспективним напрямком.
1. Літературний огляд
Отримання гранул хитозана грунтується на методі Монодисперсні технології - це технології отримання та використання сферичних частинок субміліметрових розмірів, що володіють однорідними по ряду параметрів властивостями (наприклад, розміром, швидкістю руху, електричним зарядом та ін.)
Переробка хітозану в гранули принципово може бути здійснена різними способами: розпилювальних висушуванням низьков'язких розчинів полімеру, гранулюванням під тиском порошкоподібного полімеру, що містить пластифікатор, осадженням полімеру у вигляді крапель з високов'язкого розчину, формуванням сферичних мікрокрапель з розчину полімеру шляхом його емульгування у відповідній дисперсійному середовищі [1 ].
У літературі розглядається можливість формування гранул хитозана кількома способами, один з яких передбачає виготовлення крапельним шляхом пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул на основі хітозану або основного похідного хітозану. Отримують водний розчин або дисперсію, в якій хітозан або основне похідне хітозану, одне або декілька діючих речовин, кислота з точкою кипіння не вище 140 0 С можливі додаткові допоміжні речовини переважно присутні у вигляді розчину. Це водний розчин або дисперсію по краплях подають в охолоджуючу рідину з максимальною температурою - 5 0 С, де вона твердне у вигляді крапель. Затверділі краплі або гранули відокремлюють і сушать, а кислоту видаляють з гранул [2].
Другий метод отримання гранул відрізняється тим, що сушку відокремлених гранул здійснюють методом сублімації.
Відомий спосіб виготовлення пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул з будь-якого з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що температура охолоджуючої рідини дорівнює менше - 15 0 С - спосіб виготовлення пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул з будь-якого з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що охолоджує рідина є зріджений газ або зріджений газову суміш [3].
Також існує спосіб виготовлення пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул з будь-якого з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що охолоджує рідина є рідке повітря або рідкий азот [4].
Описується спосіб виробництва пористих хітозанові гранул, який включає в себе отримання розчину хітозану, де хітозан розчинений у водному розчині оцтової кислоти, водному розчині хітозану, де водорозчинний хітозан розчинений у деіонізованою воді, або їх суміші; додавання по краплях розчину хітозану, водного розчину або їх суміші в органічний розчинник з низькою температурою -5 ~ -65 0 С з отриманням гранул; і ліофілізацію хітозанові гранул. Хітозан має середня молекулярна вага 30000-100000, і водний хітозан має середня молекулярна вага 100000-400000 [5].
Переробка хітозану в гранули принципово може бути здійснена також за способом, який включає приготування розчину хітозану в розбавленої соляної чи оцтової кислоти, видалення нерастворившихся частинок хитозана фільтруванням або осадженням і проведення модифікації хитозана ацилюється агентом в лужних умовах при pH = 7,0-9,0 з наступним відмиванням отриманої рН-нейтральною субстанції, при цьому в якості ацилюється агента використовують діхлорангидрід дикарбонової кислоти, реакцію проводять при температурі 18-25 0 0C до освіти гелеобразной структури продукту при ваговому співвідношенні дихлороангідриду дикарбонової кислоти і хітозану при перерахунку на суху вагу 1:5 - 1: 25, а отриману рН-нейтральну субстанцію на основі хітозану автоклавують або сушать ліофілізацією, або в неї вводять органічні кислоти, або продукти мікробіологічного синтезу, що містять органічні кислоти, в кількості, достатній для отримання готової гелеобразной субстанції з рН не більше 6, 0 [6].
Відомий спосіб, що включає приготування розчину хітозану, видалення нерастворившихся частинок хитозана фільтруванням або центрифугуванням і проведення модифікації хитозана ацилюється агентами в лужних умовах при pH = 7,0-9,0 з подальшим відмиванням готового продукту, який виділяють у вигляді кислоти. Як ацилюється агентів використовують ненасичені або насичені ангідриди дикарбонових кислот, наприклад, малеїновий, ітаконовою, цитраконового, бурштиновий, ацетоксіянтарний, метілянтарний, діацетілвінний або дігліколевий [7].
Спосіб отримання хітозансодержащіх біологічно активних композицій, в яких хітозанові гранули мають розмір 1-150 мкм. Спосіб їх отримання полягає у змішуванні твердого хітозану з розчинником, додаванні в отриману суміш кислоти або її солі з наступним диспергированием композиції до отримання зазначених хітозанові гранул [8].
Відомий спосіб отримання хітозанового суспензії з отриманням хітозанові гранул з розміром 1-150 мкм, що полягає у змішуванні твердого хітозану з розчинником, додаванні в отриману суміш кислоти або її солі з наступним диспергированием композиції до отримання зазначених хітозанові гранул [9].
Спосіб одержання біологічно активних часток у вигляді наногранул або нановолокон з розміром менше 4000 нм, де хітозан використовується як катіонного поверхневого стабілізатора, що перешкоджає агломерації частинок. Спосіб полягає в диспергування біологічно активного агента в рідкому середовищі з наступним додаванням поверхневого катіонного модифікатора, за який, зокрема, може використовуватися розчин хітозану [10]. Недоліком способу є те, що він не дозволяє отримувати високов'язкі хітозанові гелі та хітозанові продукти без додаткових біологічно активних речовин. Крім того, створювані наночастки мають у своїй основі специфічні біологічно активні речовини, що ускладнює створення даним способом хітозанові наночастинок загального призначення з метою їх застосування в медичній, харчової та косметичної промисловості.
Відомий спосіб отримання хітозанові мікрокапсул, використовуваних для капсулювання різних матеріалів з розміром капсул менше декількох мікрон. Спосіб полягає в розчиненні хітозану у водному розчині оцтової кислоти, наступному додаванні даного розчину в розчин поверхнево активної речовини в органічному розчиннику і зшивці поверхні хітозанові мікрокапсул біфункціональність зшиваючі агентом, зокрема, глутарового альдегіду, а також наступної сепарації мікрокапсул з розчину, наприклад, центрифугуванням. Основним недоліком способу є неможливість отримання хітозанові капсул менше 0,8 мкм, тобто в нанодіапазоне, а також неможливість формування з одержуваних капсул високо в'язких хітозанові гелів [11].
Відомий також спосіб отримання частинок хітозану з розміром від 10 до 1000 нм 10.05.01), що полягає в диспергування оцтовокислого розчину хітозану в присутності на поверхні модифікатора при поступовому підвищенні рН розчину. У результаті отримують не агломерірующіеся частки хітозану в зазначеному діапазоні їх розмірів. До недоліків способу відноситься те, що частка хитозана мають фізико-хімічну структуру жорстких гранул, що не дозволяє отримувати високов'язкі хітозанові гелі, а також вводити безпосередньо в структуру хітозанові частинок біологічно активні речовини [12].
Відомий спосіб отримання модифікованої хітозанового емульсії і продуктів на її основі, що полягає в поступовому підвищенні рН оцтовокислого розчину хітозану при одночасному його диспергування у присутності поверхнево активної речовини і розчину зшиває агента в органічному розчиннику. Спосіб дозволяє одержувати частки хітозану з розміром не більше 100 нм. До недоліків способу відноситься те, що одержувані частки хитозана мають фізико-хімічний вигляд гранул кулястої форми без виступаючих за кордон гранул активних волокон хітозану, що знижує біологічну активність продукту, одержуваного з даного способу. Крім того, хітозанові гелі, одержувані з даного способу, мають низьку ємність по відношенню до введення в них різних біологічно активних речовин, оскільки хітозанові колоїд з частинками кулястої форми зберігає цілісність гелевою структури тільки при низьких концентраціях вводяться в нього речовин [13].
Була отримана біологічно активна композиція на основі хітозанового гелю з частинками хітозану у вигляді кулястих гранул з розміром не більше 100 нм, в який додаються компоненти рослинного та / або тваринного походження, та / або вітаміни, та / або мінерали, та / або штучні або й синтетичні препарати, що використовуються в косметології, лікувальної косметології, фармакопеї та харчової промисловості. Відома біологічно активна композиція на основі хітозанового гелю з частинками хітозану у вигляді кулястих гранул з розміром не більше 100 нм, з додаванням в готовий гель іонів благородних металів. Загальними недоліками зазначених композицій є те, що частинки в хітоза гелі мають вигляд гранул кулястої форми без виступаючих за кордон гранул активних волокон хітозану, що знижує біологічну активність продукту, одержуваного з даного способу. Крім того, хітозанові гелі, одержувані з даного способу, мають низьку ємність по відношенню до введення в них різних біологічно активних речовин, оскільки хітозанові колоїд з частинками кулястої форми зберігає цілісність гелевою структури тільки при низьких концентраціях вводяться в нього речовин [14].
Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб отримання рН-нейтрального хітозанового продукту, що має рН-нейтральну реакцію і пластичну структуру частинок хітозану, що представляє собою пластичні нанокапсули, що мають хітозанові оболонку, із заданою функцією розподілу за розмірами нанокапсул менше 1000 нм та знаходженням максимуму функції розподілу за розмірами нанокапсул в діапазоні 0,1 - 500 нм; похідних хітозанового продукту, а також композицій на їх основі [15]. Спосіб включає приготування кислого водного розчину хітозану, видалення нерастворившихся частинок фільтруванням і / або осадженням і проведення зшивки хітозану у нейтральних або слабо лужних, або лужних умов, залежно від використовуваного зшиває агента, при цьому: - або кислий водний розчин хитозана диспергируют у присутності міцеллообразующего поверхнево-активної речовини, що зшиває агента і гідрофільного органічного розчинника, отриману реакційну суміш обробляють лужним агентом, додається по частинах або по краплях при такому ж диспергування, - або кислий водний розчин хитозана диспергируют у присутності міцеллообразующего поверхнево-активної речовини та гідрофільного органічного розчинника, отриману реакційну суміш, продовжуючи диспергування, спочатку обробляють лужним агентом, додається по частинах або по краплях при такому ж диспергування, а потім при такому ж диспергування додають зшиває агент, а диспергування здійснюють у неоднорідних кавітаційних або механічних полях тиску, які забезпечують виникнення частинок хітозану в реакційній суміші із заданим розміром і / або заданим їх розподілом за розмірами, отримувану суспензію в залежності від агента, що зшиває витримують при такому рН, такій температурі і такий час, щоб, з одного боку, провести реакцію зшивання, а, з іншого, - виключити інтенсивне випаровування реагентів , потім отриманий осад фільтрують, відмивають від реагентів до рН-нейтральною реакції стоку і сушать [16].
Міцеллообразующее поверхнево-активна речовина додають у концентрації не нижче критичної концентрації міцеллобразованія. Як гідрофільного органічного розчинника використовують гідрофільні органічні розчинники з коефіцієнтом поверхневого натягу не більше 50 дин / см в концентрації не менше 1,0 oб.% По відношенню до обсягу реакційної суміші [17].
Реакційну суміш, що містить міцеллообразующее поверхнево-активна речовина і органічний розчинник, витримують після диспергування не менше 1 хв, а також реакційну суміш витримують перед виділенням хітозанового осаду при температурі не нижче +40 C і протягом часу не менше 1 хв [18].
В якості лужного агента використовують водні розчини гідроксиду натрію або гідроксиду калію, карбонат натрію або гідрокарбонат натрію, боргідрат натрію або їх будь-яку суміш.
В якості агента, що зшиває використовують насичені чи ненасичені карбонові, дикарбонові або трикарбонових кислот або їх ангідриди, або їх галоідангідріди, або їх дігалоідангідріди, або їх альдегіди, або їх діальдегіду, або їх окси-або оксопроізводние, або їх дігліцідние ефіри, або їх інші похідні . Використовують також бісімідати або бісмалеіди [19].
Сушіння здійснюють шляхом центрифугування або автоклавування, або ліофілізації. Недоліком вказаного способу є те, що частинки в хітоза продукт і одержуваному на його основі хітоза гелі мають вигляд капсул або гранул кулястої форми без виступаючих за кордон капсул активних волокон хітозану, що знижує біологічну активність продукту, одержуваного з даного способу. Крім того, хітозанові гелі, одержувані з даного способу, мають низьку ємність по відношенню до введення в них різних біологічно активних речовин, оскільки хітозанові колоїд з частинками кулястої форми зберігає цілісність гелевою структури тільки при низьких концентраціях вводяться в нього речовин. Завданням, на вирішення якої спрямовано даний винахід, є отримання модифікованих хітозанові продуктів з високою трансдермальною проникністю і підвищеною ємністю по відношенню до впровадження лікарських і біологічно активних речовин, а також висока біологічна активність лікарських, лікувально-косметичних, косметичних, профілактичних засобів, отриманих з використанням модифікованих хітозанові продуктів [20].
Таким чином, розробка технології одержання гранул хітозану є перспективним напрямком.
державний технічний університет
технологічний інститут
Кафедра хімічної технології
Звіт
з переддипломної практики
на тему:
«Гранульована форма хітозану.
Отримання і властивості »
Виконав:
студентка
Керівник:
Прийняв:
2008
Зміст
Введення
1. Літературний огляд
2. Об'єкти і методи дослідження
3. Результати дослідження
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Унікальні властивості хітину та хітозану привертають увагу великої кількості фахівців самих різних спеціальностей. Роль полімерів у нашому житті є загальновизнаною, і всі області їх застосування в побуті, промисловому виробництві, науці, медицині, культурі важко навіть просто перелічити. Якщо до XX століття людиною використовувалися полімери природного походження - крохмаль, целюлоза (дерево, бавовна, льон), природні поліаміди (шовк), природні полімерні смоли на основі ізопрену - каучук, гутаперча, то розвиток хімії органічного синтезу в XX столітті призвело до появи в різних областях діяльності людини величезного розмаїття полімерів синтетичного походження - пластмас, синтетичних волокон і т.п. Що стався технологічний прорив не тільки кардинально змінив наше життя, але і породив масу проблем, пов'язаних з охороною здоров'я людини і захистом навколишнього середовища.
Тому закономірним є великий інтерес науки і промисловості до пошуку та використання полімерів природного походження, таких як хітин і хітозан. Ці полімери мають ряд цікавих властивостей, високою біологічною активністю і сумісністю з тканинами людини, тварин і рослин, не забруднюють навколишнє середовище, оскільки повністю руйнуються ферментами мікроорганізмів, можуть широко застосовуватися у проведенні природоохоронних заходів.
Виробництво гранул хітозану - це новий напрям у застосуванні хітозану. Гранули на основі хітозану можуть застосуються при очищенні води, виконувати роль сорбентів і флокулянтів.
Гранульована форма полімеру має переваги перед порошкоподібної, оскільки гранули мають більший насипна вага, можуть бути отримані із заданим і вузьким розподілом частинок за розміром, а при достатньо високій дисперсності - зі значно більшою питомою поверхнею, що в поєднанні з більшою аморфністю гранул позитивно позначається на сорбційної здатності хітозану. Гранулювання легко поєднати з отриманням композитів хітозану з іншими сорбентами (вугіллям, каоліном) та іншими речовинами, в тому числі лікарськими.
Тому розробка технології одержання гранул хітозану є перспективним напрямком.
1. Літературний огляд
Отримання гранул хитозана грунтується на методі Монодисперсні технології - це технології отримання та використання сферичних частинок субміліметрових розмірів, що володіють однорідними по ряду параметрів властивостями (наприклад, розміром, швидкістю руху, електричним зарядом та ін.)
Переробка хітозану в гранули принципово може бути здійснена різними способами: розпилювальних висушуванням низьков'язких розчинів полімеру, гранулюванням під тиском порошкоподібного полімеру, що містить пластифікатор, осадженням полімеру у вигляді крапель з високов'язкого розчину, формуванням сферичних мікрокрапель з розчину полімеру шляхом його емульгування у відповідній дисперсійному середовищі [1 ].
У літературі розглядається можливість формування гранул хитозана кількома способами, один з яких передбачає виготовлення крапельним шляхом пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул на основі хітозану або основного похідного хітозану. Отримують водний розчин або дисперсію, в якій хітозан або основне похідне хітозану, одне або декілька діючих речовин, кислота з точкою кипіння не вище 140 0 С можливі додаткові допоміжні речовини переважно присутні у вигляді розчину. Це водний розчин або дисперсію по краплях подають в охолоджуючу рідину з максимальною температурою - 5 0 С, де вона твердне у вигляді крапель. Затверділі краплі або гранули відокремлюють і сушать, а кислоту видаляють з гранул [2].
Другий метод отримання гранул відрізняється тим, що сушку відокремлених гранул здійснюють методом сублімації.
Відомий спосіб виготовлення пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул з будь-якого з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що температура охолоджуючої рідини дорівнює менше - 15 0 С - спосіб виготовлення пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул з будь-якого з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що охолоджує рідина є зріджений газ або зріджений газову суміш [3].
Також існує спосіб виготовлення пористих, швидко розпадаються, що містять діючу речовину гранул з будь-якого з попередніх пунктів, що відрізняється тим, що охолоджує рідина є рідке повітря або рідкий азот [4].
Описується спосіб виробництва пористих хітозанові гранул, який включає в себе отримання розчину хітозану, де хітозан розчинений у водному розчині оцтової кислоти, водному розчині хітозану, де водорозчинний хітозан розчинений у деіонізованою воді, або їх суміші; додавання по краплях розчину хітозану, водного розчину або їх суміші в органічний розчинник з низькою температурою -5 ~ -65 0 С з отриманням гранул; і ліофілізацію хітозанові гранул. Хітозан має середня молекулярна вага 30000-100000, і водний хітозан має середня молекулярна вага 100000-400000 [5].
Переробка хітозану в гранули принципово може бути здійснена також за способом, який включає приготування розчину хітозану в розбавленої соляної чи оцтової кислоти, видалення нерастворившихся частинок хитозана фільтруванням або осадженням і проведення модифікації хитозана ацилюється агентом в лужних умовах при pH = 7,0-9,0 з наступним відмиванням отриманої рН-нейтральною субстанції, при цьому в якості ацилюється агента використовують діхлорангидрід дикарбонової кислоти, реакцію проводять при температурі 18-25 0 0C до освіти гелеобразной структури продукту при ваговому співвідношенні дихлороангідриду дикарбонової кислоти і хітозану при перерахунку на суху вагу 1:5 - 1: 25, а отриману рН-нейтральну субстанцію на основі хітозану автоклавують або сушать ліофілізацією, або в неї вводять органічні кислоти, або продукти мікробіологічного синтезу, що містять органічні кислоти, в кількості, достатній для отримання готової гелеобразной субстанції з рН не більше 6, 0 [6].
Відомий спосіб, що включає приготування розчину хітозану, видалення нерастворившихся частинок хитозана фільтруванням або центрифугуванням і проведення модифікації хитозана ацилюється агентами в лужних умовах при pH = 7,0-9,0 з подальшим відмиванням готового продукту, який виділяють у вигляді кислоти. Як ацилюється агентів використовують ненасичені або насичені ангідриди дикарбонових кислот, наприклад, малеїновий, ітаконовою, цитраконового, бурштиновий, ацетоксіянтарний, метілянтарний, діацетілвінний або дігліколевий [7].
Спосіб отримання хітозансодержащіх біологічно активних композицій, в яких хітозанові гранули мають розмір 1-150 мкм. Спосіб їх отримання полягає у змішуванні твердого хітозану з розчинником, додаванні в отриману суміш кислоти або її солі з наступним диспергированием композиції до отримання зазначених хітозанові гранул [8].
Відомий спосіб отримання хітозанового суспензії з отриманням хітозанові гранул з розміром 1-150 мкм, що полягає у змішуванні твердого хітозану з розчинником, додаванні в отриману суміш кислоти або її солі з наступним диспергированием композиції до отримання зазначених хітозанові гранул [9].
Спосіб одержання біологічно активних часток у вигляді наногранул або нановолокон з розміром менше 4000 нм, де хітозан використовується як катіонного поверхневого стабілізатора, що перешкоджає агломерації частинок. Спосіб полягає в диспергування біологічно активного агента в рідкому середовищі з наступним додаванням поверхневого катіонного модифікатора, за який, зокрема, може використовуватися розчин хітозану [10]. Недоліком способу є те, що він не дозволяє отримувати високов'язкі хітозанові гелі та хітозанові продукти без додаткових біологічно активних речовин. Крім того, створювані наночастки мають у своїй основі специфічні біологічно активні речовини, що ускладнює створення даним способом хітозанові наночастинок загального призначення з метою їх застосування в медичній, харчової та косметичної промисловості.
Відомий спосіб отримання хітозанові мікрокапсул, використовуваних для капсулювання різних матеріалів з розміром капсул менше декількох мікрон. Спосіб полягає в розчиненні хітозану у водному розчині оцтової кислоти, наступному додаванні даного розчину в розчин поверхнево активної речовини в органічному розчиннику і зшивці поверхні хітозанові мікрокапсул біфункціональність зшиваючі агентом, зокрема, глутарового альдегіду, а також наступної сепарації мікрокапсул з розчину, наприклад, центрифугуванням. Основним недоліком способу є неможливість отримання хітозанові капсул менше 0,8 мкм, тобто в нанодіапазоне, а також неможливість формування з одержуваних капсул високо в'язких хітозанові гелів [11].
Відомий також спосіб отримання частинок хітозану з розміром від 10 до 1000 нм 10.05.01), що полягає в диспергування оцтовокислого розчину хітозану в присутності на поверхні модифікатора при поступовому підвищенні рН розчину. У результаті отримують не агломерірующіеся частки хітозану в зазначеному діапазоні їх розмірів. До недоліків способу відноситься те, що частка хитозана мають фізико-хімічну структуру жорстких гранул, що не дозволяє отримувати високов'язкі хітозанові гелі, а також вводити безпосередньо в структуру хітозанові частинок біологічно активні речовини [12].
Відомий спосіб отримання модифікованої хітозанового емульсії і продуктів на її основі, що полягає в поступовому підвищенні рН оцтовокислого розчину хітозану при одночасному його диспергування у присутності поверхнево активної речовини і розчину зшиває агента в органічному розчиннику. Спосіб дозволяє одержувати частки хітозану з розміром не більше 100 нм. До недоліків способу відноситься те, що одержувані частки хитозана мають фізико-хімічний вигляд гранул кулястої форми без виступаючих за кордон гранул активних волокон хітозану, що знижує біологічну активність продукту, одержуваного з даного способу. Крім того, хітозанові гелі, одержувані з даного способу, мають низьку ємність по відношенню до введення в них різних біологічно активних речовин, оскільки хітозанові колоїд з частинками кулястої форми зберігає цілісність гелевою структури тільки при низьких концентраціях вводяться в нього речовин [13].
Була отримана біологічно активна композиція на основі хітозанового гелю з частинками хітозану у вигляді кулястих гранул з розміром не більше 100 нм, в який додаються компоненти рослинного та / або тваринного походження, та / або вітаміни, та / або мінерали, та / або штучні або й синтетичні препарати, що використовуються в косметології, лікувальної косметології, фармакопеї та харчової промисловості. Відома біологічно активна композиція на основі хітозанового гелю з частинками хітозану у вигляді кулястих гранул з розміром не більше 100 нм, з додаванням в готовий гель іонів благородних металів. Загальними недоліками зазначених композицій є те, що частинки в хітоза гелі мають вигляд гранул кулястої форми без виступаючих за кордон гранул активних волокон хітозану, що знижує біологічну активність продукту, одержуваного з даного способу. Крім того, хітозанові гелі, одержувані з даного способу, мають низьку ємність по відношенню до введення в них різних біологічно активних речовин, оскільки хітозанові колоїд з частинками кулястої форми зберігає цілісність гелевою структури тільки при низьких концентраціях вводяться в нього речовин [14].
Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб отримання рН-нейтрального хітозанового продукту, що має рН-нейтральну реакцію і пластичну структуру частинок хітозану, що представляє собою пластичні нанокапсули, що мають хітозанові оболонку, із заданою функцією розподілу за розмірами нанокапсул менше 1000 нм та знаходженням максимуму функції розподілу за розмірами нанокапсул в діапазоні 0,1 - 500 нм; похідних хітозанового продукту, а також композицій на їх основі [15]. Спосіб включає приготування кислого водного розчину хітозану, видалення нерастворившихся частинок фільтруванням і / або осадженням і проведення зшивки хітозану у нейтральних або слабо лужних, або лужних умов, залежно від використовуваного зшиває агента, при цьому: - або кислий водний розчин хитозана диспергируют у присутності міцеллообразующего поверхнево-активної речовини, що зшиває агента і гідрофільного органічного розчинника, отриману реакційну суміш обробляють лужним агентом, додається по частинах або по краплях при такому ж диспергування, - або кислий водний розчин хитозана диспергируют у присутності міцеллообразующего поверхнево-активної речовини та гідрофільного органічного розчинника, отриману реакційну суміш, продовжуючи диспергування, спочатку обробляють лужним агентом, додається по частинах або по краплях при такому ж диспергування, а потім при такому ж диспергування додають зшиває агент, а диспергування здійснюють у неоднорідних кавітаційних або механічних полях тиску, які забезпечують виникнення частинок хітозану в реакційній суміші із заданим розміром і / або заданим їх розподілом за розмірами, отримувану суспензію в залежності від агента, що зшиває витримують при такому рН, такій температурі і такий час, щоб, з одного боку, провести реакцію зшивання, а, з іншого, - виключити інтенсивне випаровування реагентів , потім отриманий осад фільтрують, відмивають від реагентів до рН-нейтральною реакції стоку і сушать [16].
Міцеллообразующее поверхнево-активна речовина додають у концентрації не нижче критичної концентрації міцеллобразованія. Як гідрофільного органічного розчинника використовують гідрофільні органічні розчинники з коефіцієнтом поверхневого натягу не більше 50 дин / см в концентрації не менше 1,0 oб.% По відношенню до обсягу реакційної суміші [17].
Реакційну суміш, що містить міцеллообразующее поверхнево-активна речовина і органічний розчинник, витримують після диспергування не менше 1 хв, а також реакційну суміш витримують перед виділенням хітозанового осаду при температурі не нижче +40 C і протягом часу не менше 1 хв [18].
В якості лужного агента використовують водні розчини гідроксиду натрію або гідроксиду калію, карбонат натрію або гідрокарбонат натрію, боргідрат натрію або їх будь-яку суміш.
В якості агента, що зшиває використовують насичені чи ненасичені карбонові, дикарбонові або трикарбонових кислот або їх ангідриди, або їх галоідангідріди, або їх дігалоідангідріди, або їх альдегіди, або їх діальдегіду, або їх окси-або оксопроізводние, або їх дігліцідние ефіри, або їх інші похідні . Використовують також бісімідати або бісмалеіди [19].
Сушіння здійснюють шляхом центрифугування або автоклавування, або ліофілізації. Недоліком вказаного способу є те, що частинки в хітоза продукт і одержуваному на його основі хітоза гелі мають вигляд капсул або гранул кулястої форми без виступаючих за кордон капсул активних волокон хітозану, що знижує біологічну активність продукту, одержуваного з даного способу. Крім того, хітозанові гелі, одержувані з даного способу, мають низьку ємність по відношенню до введення в них різних біологічно активних речовин, оскільки хітозанові колоїд з частинками кулястої форми зберігає цілісність гелевою структури тільки при низьких концентраціях вводяться в нього речовин. Завданням, на вирішення якої спрямовано даний винахід, є отримання модифікованих хітозанові продуктів з високою трансдермальною проникністю і підвищеною ємністю по відношенню до впровадження лікарських і біологічно активних речовин, а також висока біологічна активність лікарських, лікувально-косметичних, косметичних, профілактичних засобів, отриманих з використанням модифікованих хітозанові продуктів [20].
Таким чином, розробка технології одержання гранул хітозану є перспективним напрямком.
2. Об'єкти і методи дослідження
ХТЗ-1 - зразки хітозану, отримані в лабораторних умовах із ПР;
ХТЗ-2 - зразки хітозану, отримані в промислових умовах на вни і ТІБП-АТЗТ «Біопрогресс» з панцира краба (ПК), а також розчини та плівки з них. Для вивчення властивостей розчинів полімеру використані наступні зразки ХТЗ (табл.2).
Таблиця 2
Характеристика зразків хітозану
Розчини хитозана готували розчиненням навішення порошку полімеру в ацетатному буфері (0,33 М СН 3 СООН + 0,2 М СН 3 СOONa) протягом однієї доби.
Реактиви:
- Гідроксид натрію NaOH;
- Оцтова кислота
Молекулярну масу хитозана визначали віскозіметріческі за стандартною методикою. Розчини концентрації 0,05 і 0,5 г / дл готували розчиненням навішення порошку полімеру в ацетатному буфері (0,33 М СН 3 СООН + 0,2 М СН 3 СOONa) протягом однієї доби. Використовували крижану оцтову кислоту і уксуснокислий натрій кваліфікації хч. Вимірювання проводили при 25 0 С в капілярному віскозиметрі Уббелоде, діаметр якого дорівнює 0,54 мм. Розрахунок ММ проводили за рівнянням Марка-Куна-Хаувінка з константами К і α з роботи [80] ([h] = К ∙ М α):
де [h]-характеристична в'язкість розчину, дл / г,
М - молекулярна маса.
Ступінь деацетилювання хитозана визначали шляхом потенціометричного титрування, яке виконували на універсальному іонометри ЕВ-74 з використанням скляного електрода. Точність вимірювання pH ± 0,1. Перед роботою прилад налаштовували за стандартними буферним розчинам. Наважку хитозана 0,2 г розчиняють при перемішуванні в 20 мл 0,1 н розчині соляної кислоти при перемішуванні на магнітній мішалці протягом 1 год. Отриманий розчин титрують потенціометрично 0,03 н розчином їдкого натру до рН близько 11. Перший перегин кривої титрування відповідає надлишкового кількості соляної кислоти, а другий - концентрації аміногруп в навішуванні хітозану.
Ступінь деацетилювання визначають за формулою:
де: G - наважка хітозану в м;
m - кількість молів аміносодержащіх ланок у навішуванні хітозану;
m = V ∙ T;
V - об'єм розчину NaOH в мл, відповідний нейтралізації кватернізірованной форми аміногруп хітозану, який визначається різницею обсягів другого і першого перегинів на кривій потенціометричного титрування;
Т - титр розчину NaOH у моль / мл, що визначається в холостому титруванні 0,1 н розчину HCl.
Точність і відтворюваність визначень може бути обумовлена ступенем дисперсності та їх вологістю.
Висновок формул:
G = m ∙ 161 + X ∙ 203;
161 - молекулярна вага елементарного ланки хітозану;
203 - молекулярна вага ацетильованого ланки хітозану;
X - кількість молей ацетильованих ланок у навішуванні.
Після перетворень одержуємо формулу для визначення СД.
Результати дослідження
Формувальні розчини полімеру з концентрацією 2-6% готували в розведеною 1-4%-ний оцтової кислоти. Каплеобразованіе проводили в повітряному прошарку між голкою та осаджувальної ванною з використанням шприца і голки з діаметром отвору 240 мкм. Як осаджувальної ванни використовували 1-молярний розчин NaOH. Обложені гранули промивали водою при гідромодуль 100 протягом 30 хв. Повноту відмивання контролювали за рН промивних вод. Сушили гранули при кімнатній температурі.
У результаті були отримані гранули світло-коричного кольору, легкі, без яскраво вираженого запаху. Діаметр отриманих гранул склав 1-3 мм при вологості 9,5%.
При оцінці залежності гранулообразующей здатності розчинів хитозана різної концентрації було встановлено, що формування гранул з низьков'язких розчинів хітозану з концентрацією полімеру менше 2% приводить до осадження хітозану у вигляді пластівців. У той же час при спробі осадити хітозан у вигляді сферичних частинок шляхом повільного додавання його в'язких розчинів (концентрація хитозана становила більше 6-8%) була відзначена труднощі відриву краплі від кінчика голки і її деформування (сплющування) при попаданні в осадительную ванну.
Висновок
Запропоновано умови формування сферичних гранул хитозана діаметром 1-3 мм по мокрому способі в осадительную ванну, що складається з розчину гідроксиду натрію. При цьому встановлено, що при формуванні гранул хітозану з низьков'язких або високов'язких розчинів призводить до осадження гранул неправильної форми. Оптимальний концентраційний діапазон, що забезпечує отримання гранул хитозана правильної сферичної форми склав 2-6%.
Список використаної літератури
1. Muzzarelli, RAA Chitin. / RAA Muzzarelli. Oxford: Pergamon Press, 1977. - 309 p.
2. Хітин і хітозан. Отримання, властивості та застосування / під ред. К. Г. Скрябіна, Г. А. Вихорева, В. П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - 368 с. - ISBN 5-02-006435-1.
3. Гальбрайх, Л. С. Хітин і хітозан: будова, властивості, застосування / Л. С. Гальбрайх / / Соровский освітній журнал. - 2001. - Т. 7, № 1. С. 51-56.
4. Інформація про хітину і хітозану, його використанні і його виробника компанії "Схід-Бор". ЗАТ Схід-Бор [електронний ресурс]. - 2004. - Режим доступу: http://vostokbor.com/product/23820.htm.
5. Роговина, С. З. Отримання целюлозно-хітозанові сумішей під дією зсувних деформацій у присутності зшиваючих агентів / С. З. Роговина і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 2000. - Т. 42А, № 9. - С. 1489-1494.
6. Миронов, А. В. Одержання гранульованого хітозану / А. В. Миронов і [ін] / / Хімічні волокна. - 2005. - № 1. - С. 26-29.
7. Ілларіонова, Є. Л. Волокнисті, плівкові і пористі матеріали на основі хітозану / Є. Л. Ілларіонова і [ін] / / Хімічні волокна. - 1995. - № 6. - С. 18-22.
8. Гальбрайх, Л. С. Модифіковані волокнисті та плівкові матеріали / Л. С. Гальбрайх / / Хімічні волокна. - 2005. - № 5. - С. 21-27.
9. Бао Чи-мін. Використання хітину для виробництва штучного волокна / Бао Чи-Мін / / Хімічні волокна. - 1960. - № 3. - С. 39-41.
10. Кільдеева, Н. Р. Отримання матеріалів медичного призначення з розчинів біосумісних полімерів / М. Р. Кільдеева, Л. С. Гальбрайх, Г. А. Вихорева / / Хімічні волокна. - 2005. - № 6. - С. 21-24.
11. Вихорева, Г. А. Дослідження композицій целюлоза-хітозан. Твердофазна модифікація, реологія, плівки / Г. А. Вихорева і [ін] / / Хімічні волокна. - 2000. - № 6. - С. 14-18.
12. Горовий, Л. Ф. Сорбційні властивості хітину та його похідних: Хітин, його будова і властивості / Л. Ф. Горовий, В. М. Косяков / / Хітин і хітозан. Отримання, властивості і застосування. - М.: Наука, 2002. - C. 217-246.
13. Лопатин, С. В. Хітозан в хроматографії: Хітин, його будова і властивості / С. В. Лопатін / / Хітин і хітозан. Отримання, властивості і застосування. - М.: Наука, 2002. - C. 247-253.
14. Агеєв, В. П. Одержання і властивості плівок хітозану та плівок поліелектролітних комплексів хітозану та карбоксіметілхітіна / Є. П. Агєєв і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1998. - Т. 40А. - № 7. - С. 1198-1204.
15. Скорикова, Є. Є. Властивості інтерполіелектролітних комплексів хітозану та поліакрилової кислоти / Е. Е. Скорикова і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1996. - Т. 38А. - № 1. - С. 61-65.
16. Марьин, А. П. Вплив кристалічності на сорбційні і термічні властивості хітину та хітозану / А. П. Марьин і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1982. - Т. 24Б. - № 9. - С. 658-662.
17. Rashidova, S. Sh. Physico-chemical properties and structural features of polymer blends on the chitosan base / S. Sh. Rashidova et al. / / Матеріали Шостої Міжнар. Конф «Нові досягнення в дослідженні хітину та хітозану», Москва - С 22-24 жовтня 2001р. - М.: ВНІРО, 2001. - С. 307-310.
18. Базт, М.Р. Властивості розбавлених розчинів карбоксіметілового ефіру хітозану / М. Р. Базт і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1990. - Т. 32А. - № 4. - С. 805-809.
19. Енгибарян, Л. Г. Отримання нових водорозчинних похідних хітозану / Л. Г. Енгибарян і [ін] / / Хімічні волокна. - 2005. - № 4. - С. 41-44.
20. Васнев, В. О. Синтез гребенеподібний похідних хітину та хітозану / В. А. Васнев і [ін] / / Пластичні маси. - 2002. - № 10. - С. 29-30.
ХТЗ-1 - зразки хітозану, отримані в лабораторних умовах із ПР;
ХТЗ-2 - зразки хітозану, отримані в промислових умовах на вни і ТІБП-АТЗТ «Біопрогресс» з панцира краба (ПК), а також розчини та плівки з них. Для вивчення властивостей розчинів полімеру використані наступні зразки ХТЗ (табл.2).
Таблиця 2
Характеристика зразків хітозану
| Позначення зразка | Джерело сировини | Вологість, % | Молекулярна маса, | Ступінь деацетилювання, % |
| ХТЗ-1 1 | ПР | 9,6 | 270 000 | 89,6 |
| ХТЗ-1 2 | ПР | 7,8 | 260 000 | 89,6 |
| ХТЗ-1 3 | ПР | 8,5 | 350 000 | 86,1 |
| ХТЗ-1 4 | ПР | 8,5 | 220 000 | 91,4 |
| ХТЗ-2 1 | ПК | 10,5 | 640 000 | 82,6 |
| ХТЗ-2 2 | ПК | 10,8 | 280 000 | 80,8 |
Реактиви:
- Гідроксид натрію NaOH;
- Оцтова кислота
Молекулярну масу хитозана визначали віскозіметріческі за стандартною методикою. Розчини концентрації 0,05 і 0,5 г / дл готували розчиненням навішення порошку полімеру в ацетатному буфері (0,33 М СН 3 СООН + 0,2 М СН 3 СOONa) протягом однієї доби. Використовували крижану оцтову кислоту і уксуснокислий натрій кваліфікації хч. Вимірювання проводили при 25 0 С в капілярному віскозиметрі Уббелоде, діаметр якого дорівнює 0,54 мм. Розрахунок ММ проводили за рівнянням Марка-Куна-Хаувінка з константами К і α з роботи [80] ([h] = К ∙ М α):
де [h]-характеристична в'язкість розчину, дл / г,
М - молекулярна маса.
Ступінь деацетилювання хитозана визначали шляхом потенціометричного титрування, яке виконували на універсальному іонометри ЕВ-74 з використанням скляного електрода. Точність вимірювання pH ± 0,1. Перед роботою прилад налаштовували за стандартними буферним розчинам. Наважку хитозана 0,2 г розчиняють при перемішуванні в 20 мл 0,1 н розчині соляної кислоти при перемішуванні на магнітній мішалці протягом 1 год. Отриманий розчин титрують потенціометрично 0,03 н розчином їдкого натру до рН близько 11. Перший перегин кривої титрування відповідає надлишкового кількості соляної кислоти, а другий - концентрації аміногруп в навішуванні хітозану.
Ступінь деацетилювання визначають за формулою:
де: G - наважка хітозану в м;
m - кількість молів аміносодержащіх ланок у навішуванні хітозану;
m = V ∙ T;
V - об'єм розчину NaOH в мл, відповідний нейтралізації кватернізірованной форми аміногруп хітозану, який визначається різницею обсягів другого і першого перегинів на кривій потенціометричного титрування;
Т - титр розчину NaOH у моль / мл, що визначається в холостому титруванні 0,1 н розчину HCl.
Точність і відтворюваність визначень може бути обумовлена ступенем дисперсності та їх вологістю.
Висновок формул:
G = m ∙ 161 + X ∙ 203;
161 - молекулярна вага елементарного ланки хітозану;
203 - молекулярна вага ацетильованого ланки хітозану;
X - кількість молей ацетильованих ланок у навішуванні.
Після перетворень одержуємо формулу для визначення СД.
Результати дослідження
Формувальні розчини полімеру з концентрацією 2-6% готували в розведеною 1-4%-ний оцтової кислоти. Каплеобразованіе проводили в повітряному прошарку між голкою та осаджувальної ванною з використанням шприца і голки з діаметром отвору 240 мкм. Як осаджувальної ванни використовували 1-молярний розчин NaOH. Обложені гранули промивали водою при гідромодуль 100 протягом 30 хв. Повноту відмивання контролювали за рН промивних вод. Сушили гранули при кімнатній температурі.
У результаті були отримані гранули світло-коричного кольору, легкі, без яскраво вираженого запаху. Діаметр отриманих гранул склав 1-3 мм при вологості 9,5%.
При оцінці залежності гранулообразующей здатності розчинів хитозана різної концентрації було встановлено, що формування гранул з низьков'язких розчинів хітозану з концентрацією полімеру менше 2% приводить до осадження хітозану у вигляді пластівців. У той же час при спробі осадити хітозан у вигляді сферичних частинок шляхом повільного додавання його в'язких розчинів (концентрація хитозана становила більше 6-8%) була відзначена труднощі відриву краплі від кінчика голки і її деформування (сплющування) при попаданні в осадительную ванну.
Висновок
Запропоновано умови формування сферичних гранул хитозана діаметром 1-3 мм по мокрому способі в осадительную ванну, що складається з розчину гідроксиду натрію. При цьому встановлено, що при формуванні гранул хітозану з низьков'язких або високов'язких розчинів призводить до осадження гранул неправильної форми. Оптимальний концентраційний діапазон, що забезпечує отримання гранул хитозана правильної сферичної форми склав 2-6%.
Список використаної літератури
1. Muzzarelli, RAA Chitin. / RAA Muzzarelli. Oxford: Pergamon Press, 1977. - 309 p.
2. Хітин і хітозан. Отримання, властивості та застосування / під ред. К. Г. Скрябіна, Г. А. Вихорева, В. П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - 368 с. - ISBN 5-02-006435-1.
3. Гальбрайх, Л. С. Хітин і хітозан: будова, властивості, застосування / Л. С. Гальбрайх / / Соровский освітній журнал. - 2001. - Т. 7, № 1. С. 51-56.
4. Інформація про хітину і хітозану, його використанні і його виробника компанії "Схід-Бор". ЗАТ Схід-Бор [електронний ресурс]. - 2004. - Режим доступу: http://vostokbor.com/product/23820.htm.
5. Роговина, С. З. Отримання целюлозно-хітозанові сумішей під дією зсувних деформацій у присутності зшиваючих агентів / С. З. Роговина і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 2000. - Т. 42А, № 9. - С. 1489-1494.
6. Миронов, А. В. Одержання гранульованого хітозану / А. В. Миронов і [ін] / / Хімічні волокна. - 2005. - № 1. - С. 26-29.
7. Ілларіонова, Є. Л. Волокнисті, плівкові і пористі матеріали на основі хітозану / Є. Л. Ілларіонова і [ін] / / Хімічні волокна. - 1995. - № 6. - С. 18-22.
8. Гальбрайх, Л. С. Модифіковані волокнисті та плівкові матеріали / Л. С. Гальбрайх / / Хімічні волокна. - 2005. - № 5. - С. 21-27.
9. Бао Чи-мін. Використання хітину для виробництва штучного волокна / Бао Чи-Мін / / Хімічні волокна. - 1960. - № 3. - С. 39-41.
10. Кільдеева, Н. Р. Отримання матеріалів медичного призначення з розчинів біосумісних полімерів / М. Р. Кільдеева, Л. С. Гальбрайх, Г. А. Вихорева / / Хімічні волокна. - 2005. - № 6. - С. 21-24.
11. Вихорева, Г. А. Дослідження композицій целюлоза-хітозан. Твердофазна модифікація, реологія, плівки / Г. А. Вихорева і [ін] / / Хімічні волокна. - 2000. - № 6. - С. 14-18.
12. Горовий, Л. Ф. Сорбційні властивості хітину та його похідних: Хітин, його будова і властивості / Л. Ф. Горовий, В. М. Косяков / / Хітин і хітозан. Отримання, властивості і застосування. - М.: Наука, 2002. - C. 217-246.
13. Лопатин, С. В. Хітозан в хроматографії: Хітин, його будова і властивості / С. В. Лопатін / / Хітин і хітозан. Отримання, властивості і застосування. - М.: Наука, 2002. - C. 247-253.
14. Агеєв, В. П. Одержання і властивості плівок хітозану та плівок поліелектролітних комплексів хітозану та карбоксіметілхітіна / Є. П. Агєєв і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1998. - Т. 40А. - № 7. - С. 1198-1204.
15. Скорикова, Є. Є. Властивості інтерполіелектролітних комплексів хітозану та поліакрилової кислоти / Е. Е. Скорикова і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1996. - Т. 38А. - № 1. - С. 61-65.
16. Марьин, А. П. Вплив кристалічності на сорбційні і термічні властивості хітину та хітозану / А. П. Марьин і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1982. - Т. 24Б. - № 9. - С. 658-662.
17. Rashidova, S. Sh. Physico-chemical properties and structural features of polymer blends on the chitosan base / S. Sh. Rashidova et al. / / Матеріали Шостої Міжнар. Конф «Нові досягнення в дослідженні хітину та хітозану», Москва - С 22-24 жовтня 2001р. - М.: ВНІРО, 2001. - С. 307-310.
18. Базт, М.Р. Властивості розбавлених розчинів карбоксіметілового ефіру хітозану / М. Р. Базт і [ін] / / Високомолекулярні сполуки. - 1990. - Т. 32А. - № 4. - С. 805-809.
19. Енгибарян, Л. Г. Отримання нових водорозчинних похідних хітозану / Л. Г. Енгибарян і [ін] / / Хімічні волокна. - 2005. - № 4. - С. 41-44.
20. Васнев, В. О. Синтез гребенеподібний похідних хітину та хітозану / В. А. Васнев і [ін] / / Пластичні маси. - 2002. - № 10. - С. 29-30.