Tudományos Diákköri Dolgozat. Pórusos poli(2-hidroxietil-metakrilát) gélek mint hatóanyag hordozó mátrixok

Méret: px
Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Tudományos Diákköri Dolgozat. Pórusos poli(2-hidroxietil-metakrilát) gélek mint hatóanyag hordozó mátrixok"

Átírás

1 Tudományos Diákköri Dolgozat SZABÓ TÍMEA Pórusos poli(2-hidroxietil-metakrilát) gélek mint hatóanyag hordozó mátrixok Témaveztők: Dr. Fodor Csaba, tud. munkatárs MTA TTK AKI Polimer Kémiai Osztály és Dr. Iván Béla, egyetemi magántanár ELTE TTK Kémiai Intézet, Szerves Kémiai Tanszék és MTA TTK AKI, Polimer Kémiai Osztály Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Budapest, 2013

2 Tartalomjegyzék 1. BEVEZETÉS ÉS ELŐZMÉNYEK BEVEZETÉS MAKROMOLEKULÁK ÉS POLIMERIZÁCIÓ Idális élő, és kváziélő polimerizáció HIDROGÉLEK Hidrogélek tulajdonságai és csoportosításuk Hidrogélek előállításának módjai Hidrogélek duzzadási viselkedése PÓRUSOS ANYAGOK Pórusos hidrogélek előállítása Pórusos hidrogélek tulajdonságai Pórusos hidrogélek hatóanyag leadása Pórusos hidrogélek alkalmazási lehetőségei CÉLKITŰZÉSEK KÍSÉRLETI RÉSZ FELHASZNÁLT ANYAGOK POLI(2-HIDROXIETIL-METAKRILÁT) HIDROGÉLEK ÉS PÓRUSOS TÉRHÁLÓK ELŐÁLLÍTÁSA POLIMER-OLDÓSZER TÉRFOGATI FRAKCIÓ MEGHATÁROZÁSA HIDROGÉLEK DUZZADÁSI VISELKEDÉSE TEOFILLIN HATÓANYAG LEADÁS VIZSGÁLATA VIZSGÁLATI MÓDSZEREK NMR spektroszkópia Pásztázó elektronmikroszkópia UV-látható spektroszkópia EREDMÉNYEK ÉS TÁRGYALÁSUK PHEMA HATÓANYAG LEADÓ MÁTRIXOK ELŐÁLLÍTÁSA phema hidrogélek előállítása Pórusos phema hidrogélek előállítása POLIMER-OLDÓSZER TÉRFOGATI FRAKCIÓ DUZZADÁSI VISELKESDÉS ÉS DUZZADÁSI KINETIKA SZERKEZET VIZSGÁLATAOK Pásztázó elektronmikroszkópia PÓRUSOS PHEMA POLIMEREK HATÓANYAG LEADÁSA ÖSSZEFOGLALÁS IRODALOMJEGYZÉK

3 Köszönetnyilvánítás Köszönetemet szeretném kifejezni témavezetőimnek, Dr. Fodor Csaba tudományos munkatársnak és Prof. Iván Bélának, az MTA levelező tagjának a munkámban nyújtott segítségért, támogatásukért és tanácsaikért. Köszönöm az MTA TTK AKI Polimer Kémiai Osztály minden egyes dolgozójának, különösen Kasza Györgynek és Dr. Kali Gergely Áronnak, hogy gyakorlati munkám során mindig segítségemre voltak, és hasznos tanácsokkal láttak el, illetve Podlaviczki Blankának a sok segítségért, amit munkám során nyújtott. Hálával tartozom Palcsu Katalin Tündének és Dr. Jakab Zsolt Krisztiánnak, hogy segítséget nyújtottak a mintáim liofilizálásánál. Külön köszönettel tartozom Drotár Eszternek a kiváló SEM felvételekért. Köszönet illeti szüleimet, páromat és családomat, hogy tanulmányaim és munkám során kitartóan támogatnak jelenleg is. TDK munkám támogatásáért és feltételeinek biztosításáért köszönetet szeretnék mondani a Magyar Tudományos Akadémia Természettudományi Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézetének és az Eötvös Lorán Tudományegyetemnek. 2

4 1. Bevezetés és előzmények 1.1 Bevezetés A hidrogélek a polimerek egy csoportja, melyek különleges tulajdonságokkal rendelkeznek. A hidrogélek háromdimenziós polimer mátrixok, melyek hidrofil tulajdonságaiknak köszönhetően vízben duzzadni képesek. Felépülhetnek homo- és kopolimer láncokból, de az egyféle polimerből felépülő gélek az elterjedtebbek a gyakorlati alkalmazásukat figyelembe véve. Sokszínűségüknek köszönhetően már évtizedek óta használunk hidrogéleket, mindennapi életünk során is kapcsolatba kerülünk velük. Az első vízmegkötő polimert 1938-ban szintetizálták akrilsav és divinil-benzol termikus polimerizációjával [1,2]. A hidrogélek első generációja viszont az 1950-es évek végén jelent meg. Ezek a hidrogélek hidroxialkil-metakrilát alapúak voltak, és 40-50%-os duzzadásra voltak képesek [1,3]. Ez az érték jelentősen elmarad a mai 90% feletti értékektől. Az első hidrogéleket kontaktlencsék anyagaként alkalmazták. [1]. A szuperabszorbens anyagok megjelenésére azonban csak az 1970-es években került sor, ekkor állították elő az első ilyen hidrogéleket keményítő és poliakrilnitril kopolimer (keményítő-ko-poliakrilnitril) hidrolízisével [4]. Ezt követően 1978-tól indult be a tömeges gyártásuk egészségügyi betétek formájában elsőként Japánban, majd később megkezdődött a pelenkák gyártása is Német-, és Franciaországban. Azóta a hidrogélekre épülő iparág rohamosan fejlődik, alkalmazzák őket a mezőgazdaságban, tömítőanyagként, légfrissítők formájában, de játékok is készülnek belőlük. Szerepük jelentős az egészségügyben is, és orvosbiológiai alkalmazásuk sora is egyre bővül. Felhasználási lehetőségeikről nagyon sok cikk jelent meg a közelmúltban, melyek szerint alkalmazhatóak szövettenyésztésre [5-12] és sejtkultúrák táptalajaként [13-16]. Megfelelőek lehetnek implantátumnak [17-22], és szintén alkalmazhatóak hatóanyag hordozó és leadó mátrixként, akár külsőleg is bőrre ragasztható tapaszok formájában [26-36]. Képesek DNS hordozó térhálóként funkcionálni [23-25], illetve nagyobb sejtek szállítására is megfelelőek [13-16]. A fentiek alapján láthatjuk, hogy a hidrogélek csoportja igen elterjedt, már a mindennapjainknak is régóta szerves részét képviselik. Ezt a nagyfokú kihasználtságot kiváló tulajdonságaiknak köszönhetik, melyeket tetszőlegesen alakíthatunk, ezzel optimalizálva az adott típusú hidrogél viselkedését. 1

5 1.2 Makromolekulák és polimerizáció Az anyagok egy nagyon sokoldalú, és különleges csoportját képezik a polimerek. A polimerek olyan makromolekulák, melyek kismolekulájú egységek, másképpen monomerek egymáshoz kapcsolódásával hozhatók létre. Relatív molekulatömegük általában meghaladja a több ezret. A huszadik század közepétől kezdve, ezek az anyagok jelen vannak mindennapi életünkben és felhasználásuk folyamatos mértékben növekszik, melyet az 1. ábrán is láthatunk. Megfigyelhető, hogy a polimerek gyártásának mértéke, az 1950-es évektől exponenciális növekedést mutat a kétezres évekig, és ez a növekedés napjainkban sem mérséklődik [37]. 1. ábra Polimerek és acél termelésének alakulása az idő függvényében. [37] A polimerek előállítása a monomer egységek kémiai kötésekkel való összekapcsolásával, polimerizációval történik. Az így nyert polimer láncok minőségét meghatározza a monomerek kémiai minősége, a kapcsolódó monomer egységek mennyisége (azaz a képződő polimer tömege), illetve a polimer láncok kapcsolódási módja. A makromolekuláris rendszerek különleges, és sokféle tulajdonságai a fenti tényezőknek köszönhetően alakulnak ki.[38] A polimerek alapvetően két nagy csoportra oszthatók. Megkülönböztetünk természetes (mint például a kollagén, a fibrin, a polilizin vagy a DNS, illetve az RNS lánc, stb), és szintetikus (teljesség igénye nélkül néhány közülük: a PVC, a polisztirol, a polietilén, a polimetakrilátok vagy a poliuretánok) polimereket. A következőekben a szintetikus polimerek előállításáról lesz szó. A szintetikus polimerek döntő többsége két féle polimerizációs reakcióval képződik monomer egységeikből: láncpolimerizációval (addíciós polimerizáció), vagy lépcsős 2

6 polimerizációval (kondenzációs polimerizáció). A láncpolimerizáció, mint ahogy elnevezése is mutatja, a láncreakciókhoz hasonló módon játszódik le, tehát monomerjeik valamilyen aktív, növekedésre képes formájukon (gyök, anion, kation) keresztül lépnek reakcióba egymással. Lépcsős polimerizáció során a monomerek valamely funkciós csoportjukon keresztül alakítják ki a polimert, egymást követő lépcsőzetes folyamatokon keresztül. A lépcsős és láncpolimerizációs reakciók nagy eltéréseket mutatnak mind mechanizmusuk, mind kinetikai jellemzőik terén. Lépcsős polimerizáció esetén csak úgy hozhatunk létre nagy molekulatömeggel rendelkező polimert, ha a konverzió értéke nagy. Láncpolimerizáció esetén, kis konverziós értéknél is elérhető nagy molekulatömegű polimer képződése. A láncpolimerizációs reakcióknak több típusát is megkülönböztetjük. Ezek alapján beszélhetünk gyökös, ionos (anionos vagy kationos), illetve koordinatív (sztereospecifikus) polimerizációról [38,39]. A 2. ábra szemlélteti a láncpolimerizáció általános menetét. Első lépésben a reaktív speciesz (gyök, anion, kation) áttevődik a kettős kötést tartalmazó monomer egységre, melynek következtében a kettős kötés felszakad a két szénatom között, így aktívvá válik a monomer. A növekedésre képes aktív monomer, egy másik monomer molekulával lép reakcióba, melynek során a két egység összekapcsolódik, de aktivitását nem veszti el, megmarad a lánc végén. Ez így folytatódik addig, míg a polimer lánc ki nem alakul. 2. ábra A láncpolimerizáció általános sémája. [38] Ideális élő és kváziélő polimerizáció A láncpolimerizációs reakció során lejátszódó lépések közül négy egyértelműen elkülöníthető. Ezek az iniciálás, láncnövekedés, láncátadás, és lánczáródás. Az iniciálódás során, egy aktív molekula keletkezik, ami a monomer kettős kötésére addícionálódik. Ezzel 3

7 létre jön egy aktív speciesz, ami növekedni képes. Láncnövekedés során, az aktív speciesz tovább addícionálódik egy másik monomerre, ezáltal valósul meg a láncnövekedés. A láncnövekedés során, aktív polimer láncok keletkeznek, melyek aktivitásukat el is veszíthetik, mikor átadják ezt egy másik molekulának. Ez megvalósulhat egy másik polimer láncra történő átadásban, de a polimerizációs reakció során egy monomer molekula, oldószer molekula, és láncátadó szer is aktívvá válhat. Amennyiben ez a lépés megvalósul, láncátadásról beszélhetünk. Amikor a polimer lánc teljesen elveszíti aktivitását, megvalósul a polimerizáció befejező lépése, azaz a lánczáródás. Olyan polimerizációs reakciók esetén, amikor csak iniciálás, és láncnövekedés valósul meg, ideális élő polimerizációról beszélünk (3. ábra). Ilyen esetben a láncnövekedés addig tart, amíg a rendszer tartalmaz monomert, tehát a polimer láncok mindvégig aktívak maradnak [38,39]. Az ideális élő polimerizáció nagyon ritka, példaként hozható a sztirol anionos polimerizációja, poláros közegben, alacsony hőmérsékleten. +M +M +M I I * IM * +M * IM * 2... IM n +M k P k P k P 3. ábra Ideális élő polimerizáció reakciósémája, ahol I az iniciátor, I* az aktivált iniciátor, M a monomer, IM n * az élő polimer lánc és k p a láncnövekedés sebességi együttható. [38] Kváziélő polimerizációról beszélünk, ha a reakció során egyensúlyi folyamatok (melyek felfoghatóak láncletörő lépéseknek is) játszódnak le (4. ábra), melyek során az aktív specieszből inaktív molekula képződik, mely további növekedésre nem képes [38-40]. 4

8 I I * +M +M IM * +M k p IM 2 * +M k p... +M k p * IM n K K K IM IM 2 IM n 4. ábra Kváziélő polimerizáció reakciósémája, ahol I az iniciátor, I* az aktivált iniciátor, M a monomer, IM n * az élő polimer lánc, IM n az inaktív polimer lánc, k p a láncnövekedési sebességi együttható, valamint K a kváziélő egyensúlyi állandó. [38] Ebben az esetben az aktív és inaktív láncok egyensúlya áll fenn, melyet befolyásolni tudunk a reakció körülményeivel, adalékanyagok hozzáadásával. A kváziél polimerizáció jól irányítható folyamat, és jól definiált szerkezeteket kapunk végeredményül. A kváziélő polimerizáció megvalósítható többféle specieszen keresztül (gyök, kation, anion, stb.) [38,39]. 5. ábra Élő és kváziélő polimerizáció típusa: Élő anionos polimerizáció (a), kváziélő karbokationos polimerizáció (b), gyűrűfelnyílásos polimerizáció (c), atomátadásos gyökös polimerizáció (d), csoport transzfer polimerizáció (e). [39] A polimerek szerkezetükben is eltéréseket mutatnak, ezek alapján három fő típusukat különböztetjük meg: lineáris, elágazó és térhálós szerkezet, melyet a 6. ábrán is láthatunk. 5

9 Abban az esetben, ha a polimerizáció során a lánc egy irányba növekszik, lineáris polimer alakul ki. Elágazásos polimer láncról beszélünk, ha a polimerizáció során egy főláncon elágazások alakulnak ki. Amennyiben az elágazások között szigorú szabályszerűséget figyelhetünk meg, az elágazó polimert dendrimernek nevezzük, melynek elágazásai egy fa ágaihoz hasonlóak. Hiperelágazásos polimerről beszélünk akkor, ha nincs kitüntetett főlánc, illetve az elágazások nem mutatnak szabályszerűséget. A térhálós polimerek szerkezete három dimenziós kiterjedésű, ágymáshoz kötött polimer láncokból áll. [38-40] 6. ábra Polimer szerkezetek: lineáris polimer lánc (a), elágazásos polimer láncok (b és c), térhálós szerkezet (d), dendrimer (e), és hiperelágazásos polimer (f). [41] 6

10 1.3 Hidrogélek A polimer gélek két vagy több komponensből álló rendszerek, melyekben az egyik alkotó a térhálós polimer, a másik pedig valamilyen oldószer. Különleges tulajdonságuk duzzadási viselkedésük, amely meghatározza alkalmazási lehetőségeiket [42] Hidrogélek tulajdonságai és csoportosításuk A hidrogélek olyan háromdimenziós hidrofil homo- vagy kopolimer láncokból álló térhálók, melyek a tudomány legkülönbözőbb területein alkalmazhatóak jó tulajdonságaiknak köszönhetően. A hidrogélek térhálós szerkezetű anyagoknak tekinthetőek, melyek vízben oldhatatlanok, emellett nagy mennyiségű víz felvételére képesek, (olykor szuper abszorbens anyagokként is emlegetik őket) [1]. A hidrogélek olyan szerkezeti rendszerek, melyek struktúráját a bennük lévő térhálósító szer teszi jellegzetessé. Közülük is kiemelkedő fontosságúak a pórusos hidrogélek, melyek szerkezetükben a polimer típusától, és a polimerizációs eljárástól függően mikro-, mezo-, illetve makropórusokat tartalmazhatnak. A hidrogélek felépülhetnek természetes (például a hialuronsav, az alginsav, a kitozán, a polilizin, a kollagén vagy a fibrin) vagy szintetikus (mint például a poli(etilénglikol), a poli(akrilamid), a poli(2-hidroxietil-metakrilát), a poli(n-izopropil-akrilamid), illetve a poli(vinilalkohol)) anyagokból, valamint ezek keverékeikből [43]. 7. ábra Fizikai és kémiai térháló kialakulása, és viselkedésük oldószerben. [45] 7

11 A térhálók kialakulásakor különböző gélesedési mechanizmusok valósulnak meg, ettől függően további csoportokba sorolhatóak. A gélesedés folyamatától függően kialakulhat fizikai kötés vagy kémiai kötés. A fizikai gélek csoportja tovább bontható erős és gyenge gélekre. Az erős fizikai gélek jellemző tulajdonsága, hogy a polimer láncok között erős fizikai kötések létesülnek, így a kémiai gélek analóg szerkezeteként értelmezhetőek. Ilyenek az erős fizikai kötések, a lamellás mikrokristályok, az üveges részek, és a dupla/tripla hélixek. A gyenge fizikai géleket könnyen felbontható kötések tartják össze. Ilyen kapcsolatok létesülhetnek H-kötések által, blokk-kopolimer micellákkal, és ionos kapcsolatok révén. A kémiai gélesedés mindig kovalens kötések által valósul meg a polimer láncok között, ezért minden esetben erős géleket eredményez [44,46]. A kémiai gélek három fő előállítási módja, a kondenzáció, vulkanizáció, és addíció. Ezáltal a hidrogélek két élesen elkülönülő csoportját tudjuk kiemelni (7. és 8. ábra): állandó, vagy másképpen kémiai gélek, melyek kovalens keresztkötéseket tartalmazó térhálók, képesek egyensúlyi duzzadásra, amely függ a polimeroldószer kapcsolattól, és a térhálósító szer sűrűségétől. A másik csoportot a felbontható, azaz a fizikai gélek alkotják, melyekben a térhálót a molekuláris kapcsolatok tartják össze. Felbomlásukat a különböző polimer láncok között létrejövő kölcsönhatások akadályozzák meg, de minden ilyen jellegű kapcsolat reverzibilis, tehát fizikai állapotváltozások, és stressz hatására felbomolhatnak [46]. A 7. ábrán a fizikai és kémiai gélek kialakulása látható. A fizikai térhálók jellemzően fizikai hálópontokon keresztül kapcsolódnak össze, a kémiai gélek felépítésében azonban részt vesznek kovalens kötések is. Duzzadásuk során a kémiai gélekben a polimer láncok közötti tér feltöltődik duzzasztószerrel, ezáltal megduzzadnak. Fizikai géleknél is bekövetkezhet duzzadás, de az is előfordulhat, hogy a gyengébb összetartó erők miatt degradáció következik be [45,46]. 8

12 8. ábra A hidrogélek csoportosítása szerkezeti szempontok alapján (piros színnel jelölt kategóriákba sorolható a poli(2-hidroxietil-metakrilát) hidrogél is). [46] Bizonyos típusú hidrogélek képesek reagálni a környezet által kiváltott hatásokra. A környezet megváltozása alatt a hőmérséklet, ph-t, elektrolit jelenlétét, elektromos mező jelenlétét értjük. Ezekre a változásokra a hidrogél legtöbbször térfogat változással, vagy a duzzadási viselkedés megváltozásával válaszol [43]. A hidrogélek egy csoportjára jellemző három tulajdonság: a víz megtartó képesség, az áteresztőképesség, és a biokompatibilitás. Ez a három tulajdonság egy rendkívül jól használható anyagcsoportot jelent a lehetséges orvosbiológiai alkalmazások szempontjából [43]. Ennek köszönhetően alkalmazási területeik száma folyamatosan bővül, és a hatékonyságukat növelő kutatások száma is egyre növekszik [47]. 9

13 1.3.2 Hidrogélek előállításának módjai A különböző hidrogélek előállítására nagyon sok módszer létezik. Két általánosan használt polimerizációs eljárás van. Az egyik a szabad gyökös vagy láncpolimerizáció, a másik pedig a polikondenzáció vagy lépcsős polimerizáció. A legtöbb orvosbiológiai felhasználásra készített hidrogélt szabad gyökös polimerizációval állítják elő. A polimerizáció megvalósítható oldatban, szuszpenzióban, illetve tömbpolimerizáció is alkalmazható. A monofunkciós, és multifunkciós polimereket összekeverve, iniciátort hozzáadva lejátszódik a polimerizáció. Elágazások, avagy térhálópontok alakulnak ki, ahogy a multifunkciós monomer (térhálósító ágens) beépül két vagy több növekvő láncba. A keletkező térháló szerkezete erősen függ a térhálósító szer típusától, a reakciókörülményektől, illetve a használt víz mennyiségétől. Iniciátorok széles választéka használható a polimerizációs reakciókban, mint az azovegyületek (azo-bisz-izobutiro-nitril) [36], a peroxidok (benzoil-peroxid), a redox iniciátorok (hidrogén-peroxid), a gamma sugárzás [49-51], a hőmérséklet változás vagy akár az UV fény [43,48]. 9. ábra A hidrogélek előállításának módjai: kémiai és fizikai térhálók kialakulásának folyamata (a), két különböző típusú ionos térháló kialakulása (b), keresztkötések kialakítása hidrogélekben szabad gyökös polimerizációval (c), keresztkötések kialakítása hidrogélekben kondenzációs reakcióval, multifunkciós molekulákkal (d). [43] 10

14 1.3.3 Hidrogélek duzzadási viselkedése Amikor egy száraz hidrogél vizet kezd megkötni az első vízmolekulák a mátrixba lépve, hidratálják a legpolárosabb, hidrofil csoportokat. Ez a folyamat a primary bound water, vagy is elsődlegesen kötött víz megjelenéséhez vezet. Amikor a hidrogélekben a hidrofil csoportok hidratációja befejeződik, a hidrofób csoportok előtérbe kerülnek, ezáltal interakcióba lépnek a víz molekulákkal. Hidrofóban kötött víz jelenik meg, melyet secondary bound water nevezünk, ez a másodlagosan megkötött víz. Az elsődlegesen és másodlagosan megkötött víz gyakran keveredik, ezért együtt a kettőt total bound water nevezzük. Ezt követően a térháló további vizet vesz fel, amíg be nem áll egy egyensúlyi érték, köszönhetően az ozmotikus hajtóerőnek. A továbbiakban megkötött vizet nevezzük free water, mely kitölti a szabad teret, a térháló láncai közötti helyet, és a pórusokat. Amennyiben a polimer lebomló, a következők során szétesik, degradálódik, ha nem lebomló, akkor beáll egy egyensúlyi duzzadt állapot [43]. A hidrogélek duzzadási viselkedése függ a környezettől, a tartalmazó oldat hőmérsékletétől, a ph-tól, az ionerősségtől és az ionok típusától, illetve az elektromos mező lététől. Főleg a hidrogél anyagi minősége befolyásolja, hogy a felsoroltak közül, melyek hatnak rá szignifikáns mértékben. Az ionos csoportokat nem tartalmazó hidrogélek elemezhetőek a Flory-Rehner elmélettel. Ez a termodinamikai elmélet abból áll, hogy a keresztkötött polimer gél, amely folyadékba merül, egyensúlyban van a környezetével, és két ellentétes erő hat rá. Az egyik a termodinamikai keveredés ereje, a másik a polimer láncok visszahúzó ereje. Egyensúlyban ez a két erő kiegyenlíti egymást. Ezt a fizikai problémát a Gibbs-féle szabad energiával írhatjuk le [69-72]: Az egyenletben G el fejezi ki a rugalmas visszahúzó erőt, ami a gél belsejéből hat, és G mix pedig a folyadék molekulák és a polimer láncok spontán keveredéséből származó erő, de kifejezi a polimer és a folyadék molekulák kompatibilitását is. A kompatibilitás leírására általában a polimer-oldószer kapcsolat paraméterét (χ 1 ) adják meg. Figyelembe véve az oldószer molekulák számát, a következő egyenlet írható fel a kémiai potenciálra ( µ), amennyiben a hőmérséklet állandó és a nyomás is konstans. 11

15 Az egyenletben µ 1 polimer gélben található oldószer kémiai potenciálja, és µ 1,o a tiszta oldószer kémiai potenciálja. Egyensúlyban a gélen kívüli, és gélben lévő oldószerek kémiai potenciáljainak különbsége nulla kell, hogy legyen. Éppen ezért a kémiai potenciál megváltozása, egyensúlyban van a keveredési és rugalmas erők megváltozásával. A kémiai potenciál megváltozásával (keveredés miatt), kifejezhető a hő és a keveredési entrópia. A polimer láncok rugalmas visszahúzó erejének következtében megváltozó kémiai potenciál meghatározható a gumi rugalmasság elméletéből. Ezek alapján egy összefüggés írható fel a két keresztkötési pont között található polimer lánc molekula tömegére oldószer nélkül. a molekula tömege az azonos kondenzációval készült polimer láncnak, de a térhálósító szer különböző, a polimer jellemző térfogata, és V 1 a víz moláris tömege [69-72]. Később a Flory-Rehner elméletet módosították olyan hidrogélekre, melyeket víz jelenlétében állítanak elő. A víz jelenléte megváltoztatja a kémiai potenciált a rugalmas erő következtében. A következő kifejezés már figyelembe veszi a láncok térfogati frakció sűrűségét a térhálósító szeren keresztül. Itt a polimer térfogati frakció, közvetlen a térhálósítás után, de még duzzasztás előtt. Az ionos csoportokat tartalmazó hidrogélek esetén, a duzzadási viselkedés leírása még összetettebb feladat. Ebben az esetben fellép egy másik tényező a Gibbs-féle szabad energia megváltozásában, ami polimer ionos természetének köszönhető. Szintén állandó nyomáson, és hőmérsékleten, figyelembe véve az oldószer molekulák mennyiségét, a kémiai potenciál a következő egyenletből származtatható. 12

16 A a kémiai potenciál megváltozása a hidrogél ionos karakterének köszönhetően. Szoros összefüggés figyelhető meg az ion erősség középértéke, és az oldatban jelen lévő ionok természete között. A következő egyenletek az anionos és kationos hidrogélek duzzadását írják le. Ebben a kifejezésben I az ion erősség, K a és K b a sav, és bázis disszociációs állandója. [69-72] Amennyiben a duzzadás nagyságát arányaiban szeretnénk megadni, ismernünk kell az adott gél tömegét szárazon w d és duzzasztás után w s [52-63]. Ezek ismeretében a duzzadási fok (R) a következőképp számolható: A víz molekulák diffúziója a polimerbe, és a polimer láncok fellazulása fontos elemei a duzzadás által kontrollált hatóanyag leadásnak. Azért, hogy kifejezhessük a vízmolekulák beépülésével ( ) járó duzzadás jelenségét a következő, félig empirikus kifejezést alkalmazzuk [52-63]: ahol fejezi ki a tömegét annak az oldószer mennyiségnek, amely t ideig a gélbe hatol, a megkötött folyadék mennyiségét jelöli egyensúlyi duzzadáskor, k a hidrogél szerkezetre jellemző állandó, n pedig a diffúziós kitevő, amely értékétől függően, megmutatja az abszorpció típusát. Ezáltal képet kaphatunk a hidrogélek duzzadási kinetikájáról. Az n kitevő meghatározása szorosan összefügg a felhasznált gél alakjával. Általánosságban n=0,5 esetén beszélünk Fick-féle diffúzióról. Amennyiben n értéke 0,5 és 1,0 között változik, a diffúziós kinetika úgy definiált, mint nem Fick-féle diffúzió [59,60]. 13

17 1.4 Pórusos anyagok A hidrogélek különleges tulajdonságokkal rendelkező csoportját képezik a pórusos hidrogélek. A hidrogélek összes tulajdonságával rendelkeznek, mindössze néhány kisebb különbség van közöttük. Ahogy nevük is mutatja pórusos struktúrájú anyagok, melynek köszönhetően mechanikai tulajdonságaik jelentősen javulnak a hidrogélekhez képest. Ezáltal bizonyos feladatokra, sokkal alkalmasabbak. A pórusos struktúra sokkal előnyösebb hatóanyag hordozó és leadó rendszerként. A következőkben főként a pórusmentes hidrogélektől eltérő tulajdonságaikat szeretném kiemelni, és bemutatni Pórusos hidrogélek előállítása A pórusos hidrogélek előállítása, és ennek folyamata nagy részben egyezést mutat a hidrogélek előállítási módjaival. Fontos azonban, hogy olyan oldószert alkalmazzunk az előállítás közegeként, mely lehetővé teszi a fázis szeparáció folyamatát. Ez a használt polimer típusától függhet. Ezáltal mondhatjuk, hogy az oldószer mennyisége jelentősen befolyásolja a képződő polimer szerkezetét, és hatással van a hidrogél abszorpciós képességére, és szintén befolyásolja a hidrogélből történő diffúziót. A pórusos hidrogélek a reakció során történő fázis kizárásnak köszönhetően jönnek létre. Általában az előállítás során egy vízoldható monomerből keletkezik egy vízoldhatatlan polimer. Ahogy a vízoldhatatlan polimer kialakul, úgy kezdi el kiszorítani a környezetében található vizet. Az így körbezárt, illetve a polimer által körbevett vízcseppek alakítják ki a pórusokat. A hidrogél hidrofil csoportjai is segítik ennek a folyamatnak a lezajlását. A polimerizáció során összegyűlt vízcseppeket nem zárja ki teljesen a képződő térháló, ezáltal a pórusok között kisebb-nagyobb csatornák is kialakulhatnak az összetételtől függően. A szerkezet kialakulásában fontos szerepet játszik a térhálósító szer sűrűsége Pórusos hidrogélek tulajdonságai A fentiek szerint a pórusos hidrogélek egyik legfontosabb jellemző tulajdonsága, hogy különböző méretű pórusokkal rendelkeznek, és ez a tulajdonságuk jelentősen befolyásolja diffúziós képességeiket. Ez azért fontos, mert a legelterjedtebb alkalmazási módjuk, hogy hatóanyag leadó rendszerként használják őket. A kialakult pórusok mérete meghatározza a pórusos anyag viselkedését. Szerkezetükben kialakulhatnak makro-, és mikropórusok is. A makropórusos hidrogélekben a pórusok átlagos mérete általában 0,1 és 1 μm között található. Mivel a 14

18 pórusok mérete viszonylag nagy, ezáltal az oldott anyag diffúziós koefficiense leírható úgy, mint ha az adott anyag diffúziós koefficiensét néznénk a vízzel telt pórusokban. Az oldott anyag diffúziós koefficiensét jellemezhetjük az oldott anyag diffúziós koefficiensével tiszta oldatban (D iv ), valamint figyelembe kell vennünk a térháló pórusosságát (ε) és tekervényességét (τ). Ezenfelül az is jelentőséggel bír, hogy az adott anyag, hogyan oszlik el a térháló pórusos szerkezetében. Ez a jelenség az eloszlási koefficiensel (K e ) írható le. A fentiekben említett paraméterek alkalmazásával, leírható a hatóanyag transzportja, az effektív diffúziós koefficens (D eff ) bevezetésével [57]. D D eff iv Ke A mikropórusokat tartalmazó hidrogélekben a pórusok mérete 100 és 1000 Å között változik. A hatóanyag transzport a molekuláris diffúzió kombinációival valósul meg, és egyezést mutat a vízzel telt pórusok diffúziójával. A mikropórusos gélekben jelentős az oldott anyag elkülönülése, tehát a pórusfalakon belül, egy olyan rendszer valósul meg, melyben a polimer és a hatóanyag termodinamikailag kompatibilis. A mikropórusos hidrogélek transzportja különbözik a makropórusos gélekétől, mert a mikropórusos hidrogélek pórusmérete megközelíti a hatóanyag méreteit, ez pedig befolyásolja a lezajló transzport folyamatokat. A transzport folyamatok leírása során figyelembe kell venni a diffúziós koefficienst (D ip ) a gélben, illetve a tiszta oldószerben (D iv ) egyaránt, a kapcsolódó λ értékeket, az oldott anyag átmérőjét (d h ), és a pórusok méretét (ξ). Ezáltal a következő összefüggést kapjuk meg: A diffúziós koefficiens a hirogélben (D ip ) és a tiszta oldószerben (D iv ) kapcsolatban állnak λ-val, ami az oldott anyag átmérőjének (d h) ismeretében, és ezt a pórus méretéhez viszonyítva (ξ) adható meg [57]. D D ip iv (1 )( ,95 ) d h 15

19 1.4.3 Pórusos hidrogélek hatóanyag leadása A hagyományos hidrogélek hatóanyag leadása általában passzív diffúzióval történik. A diffúzió hasonló tényezőktől függ, mint a hidrogélek duzzadása. Hatással van rá a hidrogél anyagi minősége, a környezet, a oldat ph-ja, az ott uralkodó ionerősség és az ionok típusa. Hatást gyakorolhat a hatóanyag leadására a hőmérséklet is, valamit az, hogy az adott hidrogélre milyen más külső tényezők gyakorolnak hatást (pl. elektromos mező, mágneses tér, nyomás, stb.) [43]. Fontos tényező, hogy az adott hidrogél, mekkora mennyiségű oldószer felvételére képes. Amennyiben az adott térháló pórusokkal is rendelkezik, abban az esetben az abszorpció mértéke sokkal nagyobb lesz, mint sima hidrogélek esetén, ugyan is plusz felvevő felületet és teret jelentenek a pórusok. A 10. ábrán látható, hogy a hidrogélek hogyan változnak meg a duzzadás következtében. Az a) képen látható a folyamat, a b) képen a kiszárított, üveges hidrogél minták, felső sorban a pórusos hidrogélek, alsó sorban a pórusokat nem tartalmazó hidrogélek, a c) képen pedig ugyan azok a minták láthatóak duzzadt állapotban. Amennyiben szeretnénk meghatározni, hogy az adott hidrogél mennyi víz felvételére képes, meg kell határoznunk a polimer-oldószer térfogati frakciót duzzadt állapotban [63]. 10. ábra Hidrogél minta térfogat növekedése a vízben történő duzzasztás során. A folyamat (a), a száraz állapotban lévő minták (b), és a duzzadt állapotban lévő minták (c). [63] 16

20 A polimer térfogati frakció (v s,2 ) duzzadt fázisban leírja azt a víz mennyiséget, amit a hidrogél képes felvenni, ezt pedig úgy definiálhatjuk, mint a száraz polimer térfogatának (V p ), és a duzzadt térháló térfogatának (V g ) arányát. Ez a mennyiség reciproka a duzzadt térfogat aránynak (Q), amely összefüggésben van az oldószer (ρ 1 ) és a polimer sűrűségével (ρ 2 ), valamint a tömeg által definiált duzzadási aránnyal (R). 1 V p 1 1 vs,2 Q V R g 1 1 A polimer-oldószer térfogati frakció definiálható és megadható úgy is, ha a figyelembe vesszük a száraz térháló, oldószerben való duzzasztás hatására bekövetkező tömeg növekedését. [52-63] m R duzzadt m Ebben az esetben m duzzadt a duzzadt térháló tömegét jelöli, m száraz pedig a kiszárított térháló tömege. A polimer-oldószer térfogati frakció ismerete azért fontos, mert ezek az arányok aktívan befolyásolják, azt a mennyiségű oldott állapotú hatóanyagot, melyet a hidrogél képes felvenni, majd a későbbiekben leadni is. A pórusos hidrogélekben az oldószer aránya sokkal nagyobb, a bennük lévő pórusoknak köszönhetően, így bátran állíthatjuk, hogy hatékonyabb hatóanyag leadó rendszerek. Erre a későbbiek során ismételten kitérek. A hatóanyag leadásának két fő módja van. Az elsődleges leadási mód a pórusfolyás, amely a hidrogél kapcsolódó csatornáin keresztül valósul meg. Ebben az esetben nem csak a pórusok közötti csatornákon valósul meg, hanem a polimer láncok között is. Ez a folyamat hasonló, az akadálytalan diffúzióhoz szabad oldatban, amikor a polimer és hatóanyag molekulák szeparálódnak. Amennyiben a hatóanyag molekulák elég messze vannak a polimertől, az már csak kevésbé befolyásolhatja a mozgásukat. Ezáltal állítható, hogy nagyobb pórusokat tartalmazó hidrogélekben a hatóanyag kölcsönhatása gyengébb a polimer láncokkal, ezért a diffúzió gyorsabb, ellentétben a kis pórusokat tartalmazó hidrogélekkel. A diffúzió másik mechanizmusa a szabad térfogaton keresztül zajlik. Amennyiben az elérhető területet csökkentjük a hidrogélben, vagyis redukáljuk az abszorpcióra képes felületet, úgy az a hidrogél egészében befolyással lesz a transzport folyamatokra. Az oldott anyag diffúziós m száraz száraz 2 17

21 koefficiense tehát ez esetben redukálódik, ezáltal szintén csökken az adott hatóanyag felszívódása a hidrogélbe [43]. A hatóanyag leadása a pórusos hidrogélekből különböző modellekkel írható le. A döntően hidrofil tulajdonságokat hordozó hidrogélek jelentős vizet kötnek meg, általában nagyobb mennyiséget, mint térfogatuk 90%-a. A molekulák leadása azonban máshogy zajlik a hidrofób tulajdonságokkal rendelkező hidrogélekből. A modellek, melyek leírják a hatóanyag leadás folyamatát, általában a sebesség meghatározó lépés alapján kategorizálhatóak [63]. 1. Diffúzió-kontrollált hatóanyag leadás: A diffúzió által kontrolállt hatóanyag leadás egy jól kezelhető és használható mechanizmus a hatóanyag leadás leírására. Fick-törvénye a diffúzióról egyéb más állandókkal, vagy változatos diffúziós koefficiensekkel a legáltalánosabban használt a diffúzió-kontrolált leadás modellezésében. A hatóanyag leadást rendszerint empirikusan definiált, vagy elve megbecsült a szabad térfogat, a hidrodinamika, vagy valamilyen akadályon alapuló teóriákra épül [63]. 2. Duzzadás-kontrollált hatóanyag leadás: A duzzadás-kontrollált leadás akkor áll fenn, ha a hatóanyag leadása gyorsabb, mint ahogy a gél duzzadni képes. A mechanizmus modellezése általában mozgó peremfeltételeket tartalmaz, ahol a molekulák leadása mind a gumiszerű, vagy duzzadt felületen keresztül, mind pedig az üveges részeken keresztül megvalósul a hidrogél duzzadt állapotában. Tökéletes modellvegyület a duzzadás-kontrollált leadásra a hidroxipropil-metilcellulóz (HPMC), amely már forgalomban van tapaszok formájában [63]. 3. Kémiailag-kontrollált hatóanyag leadás: A kémiailag-kontrollált diffúziót úgy írták le, hogy kémiai reakciókat idéztek elő a hatóanyag szállító mátrixban. A legismertebb reakciók, melyek a hidrogélben történnek, a polimer láncok hasadását, degradálódását okozzák hidrolízissel, vagy enzimatikus bontással. Ezek a reakciók okozhatnak reverzibilis, vagy irreverzibilis változásokat a térháló és a hatóanyag között. Bizonyos feltételek mellet a hidrogél felületének és tömegének eróziója változást fog okozni a hatóanyag leadásban [63]. 18

22 1.4.4 Pórusos hidrogélek alkalmazási lehetőségei A hidrogélek és pórusos hidrogélek, egy igen kiváló anyagcsoport az alkalmazási lehetőségek szempontjából, mert felhasználási területük rendkívül sokszínű lehet. A következő táblázat próbálja bemutatni a teljesség igénye nélkül a hidrogélek felhasználási lehetőségeit [1]. Felhasználás Seb ápolás Hatóanyag leadás Fogpótló anyagok Szövet sebészet, implantátumok Beinjektálható polimer rendszerek Kozmetikai termékek Polimerek poliuretánok, poli(etilén-glikol), poli(propilén-glikol), poli(vinilpirrolidon) metil-cellulóz alginát poli(vinilpirrolidon) poli(akrilsav) poli(vinil-alkohol) kitozán poli(hidroxietil-metakrilát) hidrokolloidok kollagén poli(vinil-alkohol) poli(akrilsav) hyaluronsav polipeptidek poliészterek kitozán pectin xantán guár gumi kitozán heparin A hidrogéleket nagyon sok formában készítik el. Ilyenek például a kriogélek, melyeket a polimerizációs eljárás során lefagyasztanak. Ezáltal a megfagyott oldószer (általában víz) térfogata megnövekszik, így növelve a kialakuló pórusok térfogatát is. Ezáltal még több hatóanyag felvételére képesek. Készítenek belőlük vékonyabb membránokat, melyeket szintén transzportfolyamatok megvalósítására alkalmaznak [1-36]. Láthatjuk, hogy a hidrogélek nagyon sokfélék lehetnek, éppen ezért tulajdonságaik is rendkívül sokszínűek. Amennyiben csak az anyagcsoportot vesszük figyelembe, állíthatjuk, hogy a gyógyászat legnagyobb területeit lefedik, így fontosságuk megkérdőjelezhetetlen. 19

23 2. Célkitűzések A hidrogélek három dimenziós polimer mátrixok. Amennyiben egy nagyon leegyszerűsített összehasonlítást szeretnénk tenni, mondhatjuk, hogy viselkedésük és néhány tulajdonságuk a szivacsokhoz hasonlít. Az irodalomban ezért gyakorta emlegetik pórusos változatukat úgy, mint sponge materials vagyis szivacsos anyagok. Mint már a korábbiakban említettem, olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, melynek következtében térfogatukhoz képest, nagymennyiségű hatóanyag felvételére képesek. Ennek megfelelően felmerülhetnek, mint hatóanyag hordozó és leadó rendszerek. A fentiek alapján munkám elsődleges célja a poli(2-hidroxietil-metakrilát) (PHEMA) pórusos hidrogélek hatóanyag leadásának vizsgálata volt. Az általam előállított pórusos hidrogéleket összehasonlítottam a pórusmentes PHEMA hidrogélekkel. Ehhez szükséges volt, hogy előállítsam a megfelelő szerkezeti felépítésű hidrogéleket különböző összetételekben, tisztítsam őket, majd a szükséges vizsgálatokhoz előkészítsem. A gélek különböző összetétele azt hivatott megmutatni, milyen összefüggések vannak az általam elkészített hidrogélek viselkedése és a különböző bemérési mennyiségek között, tehát milyen paraméterek befolyásolják a hidrogélek hatóanyag leadását és duzzadási viselkedését. A szerkezeti tényezők igazolására pásztázó elektron mikroszkóp (SEM) képeket készítettem, melyek lehetőséget adnak arra, hogy a hidrogélek szerkezetét áthatóan tanulmányozhassam. Céljaim közé tartozott, hogy a PHEMA hidrogélek hatóanyag leadását UV-VIS spetroszkópiával kövessem. Ezáltal meg tudtam határozni a PHEMA gélekből történő hatóanyag leadásának gyorsaságát, illetve a leadott hatóanyag mennyiségeket, a szerkezeti paraméterek függvényében. 20

24 3. Kísérleti rész: 3.1 Felhasznált anyagok A poli(2-hidroxietil-metakrilát) (PHEMA) hidrogélek előállításához 2-hidroxietilmetakrilátot (HEMA) (Sigma Aldrich, 97%-os tisztaságú) használtam monomerként, melynek tisztítása vákuumdesztillációval zajlott 67 C hőmérsékleten. A térhálósítószer etilénglikoldimetakrilát (EGDMA) (Sigma Aldrich 98%-os tisztaságú) volt, amit szintén vákuumdesztillációval lett tisztítva C-on. Oldószerként a sima hidrogélekhez abszolutizált etanolt használtam, iniciátorként pedig termikusan bomló azo-bisz-izobutiro nitrilt (AIBN) (Sigma Aldirch 12 wt% acetonban). A pórusos hidrogélek előállítását vizes közegben végeztem, melyhez vizet (Sigma Aldrich, Pure Density Water), termikus inicátorként pedig ammónium-perszulfátot (APS) (Sigma Aldrich 99,99%-os tisztaságú) használtam, melyet tisztítás nélkül alkalmaztam a reakciókhoz. H 2 C H 3 C C C O CH 2 CH 2 OH O 12. ábra 2-hidroxietil-metakrilát (HEMA) szerkezeti képlete. H 2 C O H 3 C C C O CH 2 CH 2 O C C CH 3 O CH ábra Etilénglikol-dimetakrilát (EGDMA) szerkezeti képlete. 21

25 N C CH 3 H 3 C C N N C CH 3 CH 3 C N 14. ábra Azo-bisz-izobutiro-nitril (AIBN) szerkezeti képlete. 2 H H N H H 2 O 3 S O O SO ábra Ammónium-perszulfát (APS) szerkezeti képlete. H 3 C N CH 3 H 3 C CH 2 CH 2 N CH ábra N,N,N,N-tetrametil-etilén-diamin (TMEDA) szerkezeti képlete A reakciók gyorsítására N,N,N,N-tetrametil-etilén-diamint (TMEDA) használtam (Sigma Aldrich, 99,5%). O H 3 C N H N O N N CH ábra Teofillin hatóanyag molekula szerkezeti képlete. A hatóanyag leadás vizsgálatához teofillin modell vegyületet alkalmaztam (Sigma Aldrich, 99,5%). 22

26 3.2 Poli(2-hidroxietil-metakrilát) hidrogélek és pórusos térhálók előállítása A hidrogélek szintézisét fáziskizárásos polimerizációs eljárással állítottam elő. Az eljárás menetének leírása a következő folyamatábrán látható (18. ábra): 18. ábra PHEMA hidrogélek előállításának folyamatábrája. A számított mennyiségű HEMA monomert, EGDMA térhálósítószert és a megfelelő mennyiségű oldószert (hidrogélek esetében EtOH, pórusos térhálók esetében víz) üvegedényekbe mértem be, és hozzáadtam a termikus iniciátort (EtOH reakció közeg esetén AIBN, vizes közeg esetén APS). A reakcióelegyek hosszabb időre homeginazálás céljából rázógépre kerültek. Homogenizálást követően a reakcióelegyet inert atmoszféra alá helyeztem, melyet nitrogén átbuborékoltatásával hajtottam végre. A nitrogénezési eljárás legalább 10 percig tartott, amely után gyorsító (TMEDA) is adható a rendszerhez. Az inert atmoszféra alatt lévő reakcióelegyeket sütőbe helyeztem 72 órára (AIBN iniciátor esetében 65 C, APS termikus iniciátor esetében 50 C). A polimerizációs eljárás során képződött hidrogéleket kivettem a mintatartókból, majd extrakcióval tisztítottam. A hagyományos hidrogélek esetében víz, vizes-etanol majd etanol volt az extrakciós közeg, elkerülendő a hidrogélek szétduzzadását. Pórusos gélek esetében vizet alkalmaztam extrakciós oldatnak. Az oldószer elegyet, illetve oldószert naponta cseréltem a polimerek felett, így a tisztítás során a reakcióból visszamaradt oldható hányadot távolítottam el hidrogél mátrixokból. A kitisztított hidrogél minták elnevezése során törekedtem a könnyű érthetőségre: az elnevezés első tagja a hidrogélt alkotó polimer rövidítése, X jelöli a hidrogélben két keresztkötési pont között található PHEMA lánc molekulatömegének (M c ) ezred részét, Y pedig a HEMA és víz arányát jelöli. A PHEMA minta esetében ez a következőt jelenti: 23

27 A keresztkötési pontok közötti polimer lánc M c értéke 10000, a HEMA és víz aránya pedig Polimer-oldószer térfogati frakció meghatározása A pórusos polimer hidrogélek polimer, valamint oldószer térfogati frakcióját a következő módszerrel határoztam meg. A kitisztított hidrogélekből közel azonos geometriájú mintadarabokat vágtam, majd ezeket a mintadarabokat desztillált vízben megduzzasztottam. A desztillált vízben duzzasztott minták tömegét, átmérőjét és magasságát három helyen digitális precíziós tolómérővel mértem le. A mintákat lassan levegőn, szobahőmérsékleten kezdtem kiszárítani és a dehidratáció következtében a mintákon térfogat csökkenés lépett fel. A térfogat csökkenést nyomon követtem, a mintákat tömegállandóságig szárítottam, majd a teljesen kiszárított mintadaraboknak szintén lemérésre került az átmérőjük és a magasságuk. A következő képletekkel számítottam ki a polimer, valamint az oldószer térfogati frakcióját a mintákban [71,72]: A fenti képletben R jelöli a duzzadási fokot, m duzzadt a duzzadt minta tömege egyensúlyi duzzadt állapotban, m száraz pedig a száraz minta tömege. A képletben Q felel meg a duzzadt térfogat aránynak, V polimer a száraz polimer térfogatát jelöli, V duzzadt gél pedig a duzzadt hidrogél térfogata egyensúlyi duzzadt állapotban. A fenti két képlet nagyon hasonló, az első a tömeg változása szempontjából, a második pedig a térfogatváltozás szempontjából fejezi ki azt, hogy a hidrogél milyen mértékben képes a duzzadásra [71,72]. 3.4 Hidrogélek duzzadási viselkedése A hidrogélek duzzadási viselkedését gravimetriás módszerrel határoztam meg. Kitisztított hidrogélekből közel azonos (körülbelül 1g) tömegű darabokat vágtam, majd ezeket a mintadarabokat kiszárítottam. A szárítás szobahőmérsékleten kezdetben levegőn, majd vákuumban zajlott. A mintákat tömegállandóságig szárítottam, majd a teljesen kiszárított 24

28 minták tömegeit lemértem. Ezt követően a mintákat nagy feleslegben 150 ml desztillált vízbe helyeztem. A minták a vízzel való érintkezés során duzzadásnak indultak. Ezt követően folyamatosan mértem a minták tömeg változását bizonyos időközönként, az egyensúlyi duzzadt állapot beállásáig. A pórusos polimerek egyensúlyi duzzadását a következő képlet alapján határoztam meg [52-63]: A hidrogélek duzzadási viselkedéséből a duzzadási kinetika is kiértékelhető, melyet egy széles körben elterjedt összefüggés alkalmazásával végeztem el [45, 65,64]. Az egyenletekben F jelöli a hidrogél relatív víztartalmát t időpontban, R t és R eq a hidrogél duzzadási foka az adott t időpillanatban, és egyensúlyi állapotban, k és n értéke állandónak tekinthetők. Az összefüggés tekintetében a két állandó kiszámítható úgy, hogy a mérések során kapott adatokat ábrázolva, a kapott pontokra pedig egyenest illesztve, megkaphatjuk az egyenesek meredekségéből, illetve azok keresztmetszetéből. A hidrogélek duzzadási viselkedését figyelembe véve, felírható a Robinson-Schott összefüggés. Látható a képletek alapján, hogy az összefüggés másodrendű. Az A és B értékei kiszámíthatóak a fenti módon megadott egyenes meredekségéből, illetve tengelymetszetéből [65-68]. 25

29 3.5 Teofillin hatóanyag leadás vizsgálata Az általam előállított PHEMA pórusos polimer hidrogélek fontos tulajdonsága, hogy hatóanyag szállító és leadó mátrixként is alkalmazhatóak. A hatóanyag leadás vizsgálatához egy ismert modelvegyületet, a teofillint vagy más néven dimetil-xantint alkalmaztam (19. ábra). O H 3 C N H N O N N CH ábra Teofillin hatóanyag molekula szerkezeti képlete. A hatóanyag leadás vizsgálatához telített teofillin oldatot készítettem desztillált vízből. A telített oldatokból mintadarabonként 50 ml-t használtam, ebbe a telített teofillin oldatba helyeztem a közel azonos tömegű hidrogél mintadarabokat (körülbelül 1 g), és az oldatokban duzzasztottam őket előre meghatározott ideig, míg be nem állt a minták egyensúlyi állapota. Miután a pórusos polimer minták elérték az egyensúlyi állapotot, és kellő mennyiségű hatóanyagot vettek fel a minták teofillin leadását a következő módszerrel vizsgáltam: 5 ml desztillált vízbe helyeztem a telített teofillin oldatban duzzasztott PHEMA mintát, majd rázatással elősegítettem a passzív diffúzió folyamatát (rázatás nélkül a minták felületén a hatóanyag koncentráció gradiense nagyobb, ez lassítja a diffúziót), majd előre meghatározott időben a mintadarabokat újabb 5 ml desztillált vízbe helyeztem át. Ezt az eljárást több cikluson keresztül folytattam. A hatóanyag leadási vizsgálatok végeztével, a hatóanyag leadást UV-Vis spektroszkópiával vizsgáltam. A kvantitatív méréshez ismert teofillin koncentrációval rendelkező kalibráló oldatokat készítettem. A kalibráló oldat segítségével kvantitatíve meg tudtam határozni a pórusos polimer gélek hatóanyag leadásának mértékét [71]. 26

30 3.6 Vizsgálati módszerek NMR spektroszkópia A 1 H-NMR spektroszkópiának köszönhetően, lehetőség nyílt a felhasznált anyagok szerkezetének és tisztaságának vizsgálatára. A mérések során a kiindulási anyagokat, illetve a hatóanyag molekulát vizsgáltam. (HEMA, EGDMA, TMEDA, teofillin). A 1 H-NMR spektrumok felvétele Varian Gemini 2000 típusú 200MHz-es berendezéssel zajlott szobahőmérsékleten. A spektrumok felvételéhez közel 10 mg tömegű anyagot mértem be minden esetben, oldószerként pedig deuterált vizet (D 2 O) alkalmaztam Pásztázó elektronmikroszkópia A pásztózó elektronmikroszkópia (scanning electron microscopy, SEM) és az elektronsugaras mikroanalízis, olyan modern vizsgálati módszerek, melyek az anyagok felületéről, illetve a minták felszíne alatti néhány nano- illetve mikrométeres rétegekből nyújtanak információt. A minták analízise ZEISS EVO 40XVP típusú elektronmikroszkóppal történt, a következő fontosabb paraméterekkel: 20 kv gyorsító feszültség, volfrám-katód elektronforrás és 10-3 Pa vákuumigény. 20. ábra Pásztázó elektron mikroszkóp (SEM) vázlatos rajza. [73] A pásztázó elektron mikroszkópban az elektronforrás vagy elektronágyú állítja elő a vizsgálathoz szükséges elektronokat, melyeket nagyfeszültség gyorsít fel, és egy 27

31 elektromágnesekből álló lencserendszer fókuszál egy tűhegyű nyalábbá. Ezt a nyalábot irányítják a minta felé. Az elektronok kölcsönhatásba lépnek a minta anyagával, ezzel számos olyan jelet hoznak létre, melyek visszatükrözik az adott minta valamely tulajdonságát. Ezek a jelek lehetnek szekunder elektronok, visszaszórt elektronok, röntgensugárzás, fény, stb.). A jelek detektálására különféle detektorokat alkalmaznak. A mintáról pontról-pontra vett információt, ugyanabban a sorrendben, szinkronban jelenítjük meg a képernyőn. Vagyis a mintából kilépő válaszjelek intenzitásával moduláljuk a monitor képpontjainak élességét, így áll elő a kép. Amennyiben a mintafelület emissziója megváltozik, úgy a változás a képernyőn is megjelenik. Tehát nem beszélhetünk klasszikus értelemben vett képalkotásról, mert azt elektronikus úton állítjuk elő [73,74]. A pásztázó elektronmikroszkópban vákuum van, azért hogy az izzó katód ne égjen ki, illetve hogy elkerülhető legyen a besugárzó és a mintából kilépő elektronok szóródása a levegő atomjaival történő ütközések miatt, ugyan is ez jelentősen rontaná a kép minőségét. A pásztózó elektronmikroszkóp katódja általában egy hajtű alakú izzó volfrám szál, ami körül nagy vákuum uralkodik. A katód fényessége meghatározó jellegű az elektronmikroszkópra nézve. A kis feszültségen készített képek a minta felületének tulajdonságait adják vissza. Viszont, ha a gyorsító feszültség csökken, csökken a mikroszkóp felbontó feszültsége, és jobban érvényesülnek a zavaró külső mágneses terek hatásai. 21. ábra Az vizsgált anyag és az elektronnyaláb kölcsönhatása. [73] A gerjesztési térfogatok vizsgálatával képet kaphatunk a SEM alapvető tulajdonságairól, illetve arról, hogy mikor és milyen mértékben szolgáltat felületi információt. Az anyag felület közeli részeiből kiváltott jelek különböző energiával rendelkeznek, ezért eltérő mélységekből, és különböző térfogatokból származnak. A gerjesztési térfogat függ a primer nyalábmérettől, a primer nyaláb energiájától, és a minta atomjainak tömegszámától. Egy anyagban a gerjesztési térfogat annál nagyobb, minél kisebb az anyag rendszáma, és minél nagyobb az anyag energiája. 1-2 nm-es rétegből az Auger-elektronok szabadulnak fel. Ezek úgy keletkeznek, hogy az ionizált atom nem röntgensugárzás formájában adja le a keletkező 28

32 energiatöbbletet (amely akkor keletkezik, amikor egy külső héjról elektron ugrik át egy ionizált belső héjra), hanem elektronok kibocsájtásával. Az Auger-elektron emisszió, és a röntgen emisszió komplementer folyamat, valószínűségük összege 1. A felülethez második legközelebbi gerjesztési térfogat a szekunder elektronoké. A szekunder elektronok, olyan kis energiájú elektronok, melyek energiája kisebb, mint 50 ev. Amely elektronok energiája nagyobb, mint 50 ev, azokat visszaszórt elektronoknak hívjuk. A kis energiával rendelkező elektronok a mintafelszínhez közeli helyekről jönnek, így szekunder elektron detektorral jobb felbontású képek készíthetőek. A visszaszórt elektronok nagyobb mélységből jönnek, mint a szekunder elektronok [73,74]. Összefoglalva a pásztázó elektron mikroszkóppal szekunderelektron üzemmódban a minta felületének közeléből (5-50 nm) nyerhetünk információkat. Munkám során szekunder elektron felvételeket készítettem. Ezek segítségével, a felület közeli 1-10 nm mélységeiből kaptunk információkat. Ezek kis nagyításon készültek, ezért nagy mélységélességűek. A konvencionális pásztázó elektron mikroszkópban, nagy vákuumban, első sorban elektromosan jól vezető anyagokat lehet közvetlenül vizsgálni, mivel szükség van a minta felületét bombázó elektronok elvezetésére. Szigetelő anyagok esetén a minta feltöltődik, emiatt eltéríti a besugárzó elektron nyalábot, ezért a kép torzulni fog. Ennek elkerülésére az elektromosan nem vezető minták felületét vezetővé kell tenni. Ez úgy érhető el, hogy a minta felületét szén- vagy fém (jellemzően arany) réteggel vonják be. A vizsgálat előtt, a vezető réteget a minta felületére párologtatják. A minták előkészítésére felületüket katódporlasztó készülék (Polaron Range SC7620 Sputter Coater) segítségével, vékony egyenletes (0,-0,3 nm) arany vezetőréteggel vontuk be. Először az aranyozásra szánt mintákat frissen törtük, majd elhelyeztük egy tárgylemezen. A tárgylemezt a katódporlasztó készülékbe helyeztük, majd a rendszert vákuum alá helyeztük. Ezután argon gázt engedtünk a katódporlasztó berendezésbe. A készülék két elektródája által okozott elektromos kisülések, vagy plazma létrejötte miatt az elektronok felgyorsulnak ütköznek argon atomokkal. Az argon atomokról így elektronok szakadnak le, a gáz ennek következtében egyre több pozitív iont fog tartalmazni. A gáz gerjesztett állapotba került, melynek látványos jeleként a készülékből lila fény szűrődött ki. Az erőtér miatt felgyorsult argon ionok, a katódba csapódnak, ezáltal atomokat szakítanak ki onnan. A kiszakadt arany atomok a az anódon lévő mintára vándoroltak, így kialakítva a vezetéshez szükséges vékonyréteget. A minták vezetővé tételéhez a folyamatot kétszerháromszor megismételtük, így a minták felületén legalább 2-3 arany réteg volt. 29

33 3.6.3 UV-látható spektroszkópia UV-látható (UV-vis) spektroszkópiával végeztem a hatóanyag leadásával kapcsolatos vizsgálatokat. A teofillin molekula jellegzetes tartományban, 272 nanométernél ad jelet vizes közegben. A méréseket kvarc küvettákban végeztem nm tartományban vettem fel a teofillin által keltett jeleket. Referenciának tiszta oldószert, ioncserélt vizet alkalmaztam minden mérésnél. Az különböző összetételű oldatok fényelnyeléséért főként a molekulapályák közötti, illetve fém ionok esetén d-d pályák közötti vegyérték elektronátmenetek felelősek. Az UV-látható spektroszkópiával mérhető hasznos tartomány körülbelül nm között változik, de ezt erősen befolyásolják a mérési paraméterek, illetve a mérés során felhasznált anyagok, eszközök. (küvetták, oldószer). A fényelnyelés többségéért felelős molekula részletet nevezzük kromofórnak. Szerves molekuláknál nagy konjugáltsági fokkal rendelkező molekula részletek nyelnek el több fényt, illetve a heteroatomos szerkezeteti részletek [74,75]. Az UV-Vis mérések adataiból, könnyen meghatározható a mért oldatok koncentrációja egy általánosan alkalmazott módszerrel. Ez a Lambert-Beer törvény: A képletben A jelöli a mért abszorbanciát, I 0 a mérendő mintába beérkező fény intenzitása adott hullámhosszon, I a mintán áthaladt fény intenzitása, L a mintán átvezető út hossza, ε moláris abszorbanciának nevezett konstans érték, c pedig a koncentráció. [74,75] 22. ábra UV-látható spektroszkóp sematikus ábrája. [ _visible_spectrophotometer.png] 30

34 4. Eredmények és tárgyalásuk 4.1 PHEMA hatóanyag leadó mátrixok előállítása PHEMA hidrogélek előállítása A PHEMA referencia hidrogélek előállítása hagyományos kopolimerizációval zajlott. Monomerként HEMA-t alkalmaztam, a térhálósítószer szerepét EGDMA töltötte be. Iniciátorként a termikus úton bomló AIBN-t alkalmaztam. A 22. ábrán látható, ahogy a térhálósítószer beépült a polimer képződése során. Az EGDMA telekelikus, két funkciós csoporttal (metakrilát csoporttal) rendelkező, kis molekulatömegű térhálósítószer, így képes ezeken a csoportokon keresztül beépülni a PHEMA láncok közé és létrehozni a polimer hidrogélt, azaz a térhálós szerkezet. CH 2 CH 3 CH 2 n O C O O H 2 C CH 2 HO C H 2 C O CH 3 C O CH 2 C CH 3 CH 2 C n C O O H 2 C CH 2 HO O CH 3 C CH CH 2 CH 3 C 2 C H 2 n CH 3 C n O C O C O O H 2 C H 2 C CH 2 CH 2 HO HO 22. ábra Az EGDMA kapcsolódása a PHEMA polimer láncok szerkezetében, a kialakult térhálós szerkezet. 31

35 4.1.2 Pórusos PHEMA hidrogélek előállítása A pórusos hidrogélek előállítása fáziskizárt polimerizációval történt. Termikus iniciatorként APS-t használtam, oldószerként pedig ioncserélt vizet. A monomerként használt HEMA vízoldható, viszont a polimerizáció során kialakuló PHEMA polimer vízoldhatatlan, így a fáziskizárásos polimerizáció során a vizes közegnek köszönhetően a víz kizárja a fázisokat a polimer képződésekor, így a közeg hatására a vízoldhatatlan PHEMA alakítja ki a pórusokat. A polimerizáció folyamatábrája TMEDA gyorsítószer alkalmazása esetén a 23. ábrán feltüntetett mechanizmus szerint zajlik. 23. ábra PHEMA hidrogél előállításának mechanizmusa és a TMEDA gyorsító működése. 32

36 Térfogati frakció A reakció gyökös mechanizmus szerint valósul meg. Az 23. ábrán látható, hogy a TMEDA a gyökök képződését hivatott gyorsítani, ezáltal a reakció már szobahőmérsékleten, vagy az alatt is könnyedén rövid idő alatt lejátszódik a képződő sok reaktív gyök végett. A TMEDA először komplexet képez az APS inciátorral, majd ezt követi egy átmeneti állapot, ahol átrendeződések sorozatát követően végül kialakulnak a gyökök. A képződő gyök iniciálja a reakciót, és elindítja a HEMA polimerizációját. A polimerizáció során a térhálósítószer metakrilát végcsoportjain keresztül is reagálnak a növekedni képes polimer lánccal, ezzel kialakítva a térhálós szerkezetet. 4.2 Polimer-oldószer térfogati frakció A polimer-oldószer térfogati frakció meghatározását úgy végeztem, hogy az adott PHEMA-X-Y minták egyensúlyi duzzadt állapotát vizsgáltam, illetve a száraz minták tömegét vettem figyelembe. 1.0 polimer térfogati frakció oldószer térfogati frakció PHEMA-5-10 PHEMA-5-15 PHEMA-5-20 PHEMA-5-25 PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA ref-phema-5-25 ref-phema ref-phema ábra PHEMA minták polimer-oldószer térfogati frakciója. 33

37 R (g/g) PHEMA-5-10 PHEMA-5-15 PHEMA-5-20 PHEMA-5-25 PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA ref-phema-5-25 ref-phema ref-phema ábra PHEMA minták duzzadási foka egyensúlyi duzzadt állapotban. A 25. és 26. ábrán az látható, hogy a polimert és az oldószert milyen arányban tartalmazzák a különböző összetételű hidrogélek. Megfigyelhető, hogy az egyes sorozatokon belül a polimer térfogati frakció aránya folyamatosan növekszik, ezzel párhuzamosan kevesebb oldószer felvételére képesek. Megállapítható, hogy sorozatokon belül, a PHEMA- X-10 mintáktól a PHEMA-X-25 mintákig a polimer térfogati frakciója nő, az oldószeré pedig csökken. Ez a tendencia figyelhető meg a referencia hidrogél minták esetében is melyek etanolos oldatban kopolimerizációval készültek (ref-phema-5-25, ref-phema-10-25, ref- PHEMA-20-25). Ez az arány minél kisebb, annál több hatóanyag felvételére képes az adott hidrogél, viszont mechanikai tulajdonságaik ezáltal romlanak, puhábbak lesznek, és nyomásra érzékenyebbé válnak. Nagyobb HEMA:víz arány esetén a minták kevesebb hatóanyag felvételére képesek, viszont mechanikai stabilitásuk nagyobb, keményebbé válnak, mivel a nagyobb mennyiségű polimer frakció tömörebbé teszi a szerkezetet. Összehasonlítva a pórusos és sima hidrogélekben található oldószer mennyiségét egyensúlyi duzzadt állapotban, látható, hogy a sima hidrogélek jóval tömörebb szerkezetűek, a pórusosakkal ellentétben, viszont jóval kevesebb oldószert képesek felvenni a pórusos hidrogélekkel szemben. A 26. ábrán az is látható, hogy a pórusos hidrogélek tömegének nagy részét az oldószer képezi. A számítások során kapott adatokból képet kaphatunk arról, hogy az adott PHEMA-X-Y minták, milyen arányban képesek oldószer felvételére, és ezzel együtt mennyi hatóanyag molekulát tudnak felvenni. Amennyiben összehasonlítást szeretnénk tenni a sima és pórusos hidrogélek 34

38 között kijelenthetjük, hogy a pórusos hidrogélek jóval hatékonyabb hatóanyag szállító és leadó mátrixként működhetnek, mint a hagyományos hidrogélek. 4.3 Duzzadási viselkedés és duzzadási kinetika A PHEMA alapú pórusos hidrogél minták duzzadási viselkedését a minták duzzadásával járó tömegváltozásokat mérve határoztam meg előre meghatározott időpontokban. A duzzadási kinetika mérését az egyensúlyi duzzadás eléréséig mértem. A minták vízfelvételét a következő képlet alkalmazásával határoztam meg: m0 m R( g / g) m A képletben m 0 jelöli a száraz minta tömegét, m d a duzzadt minta tömegét, adott idő elteltével és R érték szemlélteti hogy egységnyi tömegű térháló mennyi oldószert képes a duzzadása következtében felvenni [52-63]. 0 d Az egyes sorozatokat tekintve, azonos tendencia figyelhető meg a duzzadás folyamata során, vagyis a duzzadás alatt a hidrogélek tömegükben azonos mértékben növekednek. 24. és 26. ábrán látható, hogy azoknak a mintáknak, melyekben a polimer térfogati frakciója nagyobb volt, kevésbé növekedett a tömegük a duzzadás során (PHEMA-5/10/20-20/25). Amennyiben a kapott adatsorokat egy diagramon ábrázoljuk, a sorozatok között is megfigyelhető a hasonlóság a duzzadás folyamatában / / / PHEMA- 5-10/15/20/25 / / / PHEMA-10-10/15/20/25 / / / PHEMA-20-10/15/20/25 R (g/g) t (min) 26. ábra Pórusos PHEMA minták duzzadási viselkedése az idő függvényében ábrázolva. 35

39 n A minták a duzzadási viselkedést az idő függvényében vizsgálva következtethetünk a mintában lejátszódó diffúziós folyamatokra. 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 PHEMA-5-10 PHEMA-5-15 / PHEMA-5 sorozat / PHEMA-10 sorozat / PHEMA-20 sorozat PHEMA-5-20 PHEMA-5-25 PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA ábra Pórusos hidrogélek duzzadási kinetikája. Super Case II. transzport (n>0,89) Case II. transzport (0,89) Anomáliás (nem Fick féle) transzport (0,45 < n < 0,89) Fick féle diffúzió (0,45) A számított diffúziós állandó (n) értékek alapján, meghatározható a diffúzió típusa. Az n értéke a minták esetében alakfüggő, így azt is számításba kell vennünk. Henger alakú minták esetén az n értéke a következő határok között mozog, melyet a következő táblázatban láthatunk [57,59,60]. Henger alakú minták diffúziós állandóinak értékei Diffúziós kitevő, n Transzport típusa Idő függés 0,45 Fick-féle diffúzió t 1/2 0,45 < n <0,89 Anomáliás transzport t n-1 0,89 Case II. transzport idő független n > 0,89 Super Case II. transzport t n-1 36

40 4.4 Szerkezeti vizsgálatok Pásztázó elektron mikroszkópia A PHEMA hidrogélek szerkezetét pásztázó elektron mikroszkóp (SEM) segítségével vizsgáltam. A mintákat először duzzasztott állapotban, liofilizálásnak vetettem alá. Azért volt fontos, hogy a minták duzzadtak legyenek a szárítás során, mert így jobban megfigyelhető a pórusos szerkezetük. Először a duzzadt mintákat folyékony nitrogénbe helyeztem egy fél órára, majd a miután teljesen megfagytak, liofilező készülékre helyeztem őket, 12 órára. Liofilizálás során a minták teljesen kiszáradtak, de a pórusos szerkezetüket megtartották, Ezt követően került sor a minták aranyozására katódporlasztó készülék segítségével, azért hogy a minták vezető képesek legyenek, ugyan is pásztázó elektron mikroszkópiával csak elektromosan vezető anyagok vizsgálhatóak. Az aranyozást követően elvégeztem a SEM méréseket. Az 28. ábrán látható mikroszkópos képek a PHEMA-10-10/15/20/25 mintáról készültek különböző nagyításban, így a PHEMA minták teljes szerkezetéről képet kaphatunk. 28. ábra PHEMA-10-10/15/20/25 mintákról készült SEM felvételek különböző nagyításban: 10000x (a), 5000x (b), 1000x (c), illetve a ref-phema-5-25/10-25/20-25 mintákról készült felvételek 1000x nagyításban. 37

41 A SEM felvételek alapján, megfigyelhetőa sorozatokon belül, hogy a pórusos hidrogél mintákban a gömb alakba rendeződött polimer szemcsék mérete növekszik a polimer-oldószer térfogati arány növekedésével. Az 10000x nagyítású SEM képeket felhasználva az egymással összeköttetésben lévő polimer szemcsék átmérőjét határoztam meg. A szemcsék különböző átmérőit mérettartományonként csoportosítottam és hisztogramon ábrázoltam. Az 28. ábrán láthatóak a PHEMA-10-Y sorozat eredményei (a másik két sorozat eredményei a függelékben láthatóak). A hisztogramra lognorm eloszlási görbét illesztettem, hogy meghatározzam az adott minta egyik szerkezeti jellemzőjét, azaz a szemcseméretet. A 29. ábrán a PHEMA-10-10/15/20/25 pórusos térhálók szerkezete, és a pórusfalakat alkotó részecskék átlagos falvastagsága látható. 29. ábra PHEMA pórusos hidrogél SEM képe (a) és a hozzá tartozó hisztogram (a.1), PHEMA pórusos hidrogél minta SEM képe (b) és a hozzá tartozó hisztogram (b.1), PHEMA pórusos hidrogél minta SEM képe (c) és a hozzá tartozó hisztogram (c.1), PHEMA pórusos hidrogél minta SEM képe (d) és a hozzá tartozó hisztogram (d.1). 38

42 részecskék nagysága (nm) A mintasorozaton belül az egymással összeköttetésben lévő szemcsék méretváltozása a további két sorozatban is (PHEMA-5-Y, PHEMA-20-Y) megfigyelhető. Az összeköttetésben lévő szemcsék, azaz a minták átlagos falvastagságát ábrázolva a polimer szemcsék adott tartományban való elhelyezkedésének százalékos összetételének függvényében, láthatjuk, hogy az adatok egy görbével közelíthetőek PHEMA-5 sorozat PHEMA-10 sorozat PHEMA-20 sorozat ( ) HEMA:víz arány 30. ábra PHEMA-5-Y, PHEMA-10-Y, és PHEMA-20-Y sorozatok átlagos falvastagsága. A kapott eredményekből megállapíthatjuk, hogy PHEMA pórusos hidrogélekben a fázisméret nagyságát, döntően csak a HEMA és víz aránya befolyásolja. Az egyéb paraméterek (térhálósítószer mennyisége) nem okoznak szignifikáns eltérést az átlagos falvastagság növekedésében az egyes sorozatokban. További vizsgálatokra adnak okot az eredmények, ugyan is elképzelhető, hogy a PHEMA pórusos térhálókat felépítő polimer szemcsék rendelkeznek finomabb szerkezettel is, amely szintén befolyásolhatja a hidrogél mátrixok hatóanyag molekula felvételét, megkötését és leadását. Ebből a célból a Freiburgi Egyetem egyik kutató csoportjával együttműködésben jelenleg is zajlanak a minták High Resolution Scanning Electron Microscopy (HR SEM) vizsgálatai. 4.5 Pórusos PHEMA polimerek hatóanyag leadása A PHEMA térhálók hatóanyag leadását UV-látható spektroszkópiával határoztam meg. A telített teofillin oldattal kezelt PHEMA mintákat 5 ml ioncserélt vízbe helyeztem, majd bizonyos időközönként egy újabb 5 ml ioncserélt vizet tartalmazó mintatartóba helyeztem át, 39

43 abszorbancia Anyagmennyiség (mol) közben a mintákat rázattam. A műveletet többször megismételtem, majd az így keletkező híg teofillin oldatok abszorbanciáját UV-vis spektroszkóppal határoztam meg. 3,5x10-6 3,0x10-6 2,5x10-6 2,0x10-6 1,5x10-6 1,0x10-6 5,0x10-7 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Abszorbancia 31. ábra Kalibráló teofillin oldatok abszorbancia értékei az anyagmennyiség függvényében, illetve a kapott pontokra illesztett kalibráló egyenes. Ahhoz, hogy a PHEMA hidrogélek hatóanyag leadása meghatározható legyen UV-látható spektroszkópiával, először ismert koncentrációval rendelkező kalibráló teofillin oldatokat készítettem, majd megmértem ezek abszorbancia értékeit. Az adatokat az anyagmennyiség és abszorbancia függvényében ábrázoltam (31. ábra) és az így kapott kalibráló egyenest felhasználva határoztam meg a pórusos polimer térhálók teofillin hatóanyag molekula leadását 2,5 Víz jele H 3 C N O H N 2,0 O N N 1,5 Teofillin molekula jele CH 3 1,0 0,5 0, hullámhossz (nm) 32. ábra Teofillin hatóanyag molekula UV-spektruma. 40

44 teofillin leadás (mmol/g) teofillin leadás (mmol/g) A 32. ábrán a teofillin UV-vis spektruma látható. Ahogy ez az ábra mutatja, a teofillin 272 nm-nél elnyelési maximummal rendelkezik. A méréseket így ezen a hullámhosszon végeztem. 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Y = X Y = X Y = X Y = X PHEMA-5-10 PHEMA-5-15 PHEMA-5-20 PHEMA , idő (min) 33. ábra PHEMA-5-10/15/20/25 pórusos hidrogél minták hatóanyag leadása az idő függvényében, a száraz minták tömegével normálva. 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, idő (min) Y = X Y = X Y = X Y = X PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA ábra PHEMA-10-10/15/20/25 pórusos hidrogél minták hatóanyag leadása az idő függvényében, a száraz minták tömegével normálva. 41

45 teofillin leadás (mmol/g) 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Y = X Y = X Y = X Y = X PHEMA PHEMA PHEMA PHEMA , idő (min) 35. ábra PHEMA-20-10/15/20/25 pórusos hidrogél minták hatóanyag leadása az idő függvényében, a száraz minták tömegével normálva. A pórusos térhálók hatóanyag leadását 300 percen keresztül vizsgáltam. Az 33., 34., és 35. ábrákon megfigyelhető, hogy a PHEMA pórusos hidrogélek hatóanyag leadása az idő függvényében egyenletesen változik. Az egyes sorozatokon belül, az azonos HEMA:víz arányú minták hatóanyag leadása szinte azonos mértékű. Igazolást nyertek azok a következtetések, hogy a pórusos hidrogélek hatóanyag leadó képességét jelentősen befolyásolja maga a hidrogél pórusos szerkezete. A létrejövő szerkezet finomhangolásával, azaz a HEMA és víz arányának megváltoztatásával kedvező, testre szabható hatóanyag-leadó rendszereket állíthatunk elő. Összehasonlítva a nem pórusos PHEMA hidrogélekkel a pórusos térhálók hatóanyag-leadását, megfigyelhető, hogy a referencia, azaz a nem pórusos hidrogélek hatóanyag felvevő és leadó képessége egy nagyságrenddel elmarad a pórusos hidrogélekkel szemben. 42

46 teofillin leadás (mmol / g) 2,0 1,8 / / / PHEMA-5-10/15/20/25 / / / PHEMA-10-10/15/20/25 / / / PHEMA-20-10/15/20/25 / / refphema- 5-25/10-25/ ,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, idő (min) 36. ábra PHEMA pórusos hidrogélek hatóanyag leadása összehasonlítva a nem pórusos hidrogélek hatóanyag leadásával (száraz minták tömegével normálva). Megállapítható, hogy a pórusos hidrogélek sokkal jobb hatóanyag leadó rendszerek, mint a nem pórusos társaik (36. ábra). Ennek jelentősége nagy, ugyanis a pórusos hidrogélek által a különböző hatóanyagok időbeni eloszlása az egyes minták diffúziós tulajdonságainak köszönhetően sokkal egyenletesebbé tehető. 43

47 5. Összefoglalás A TDK munkám során megismerkedhettem a polimerek egy különleges csoportjával, a hidrogélekkel. Sikeresen állítottam elő nem pórusos és pórusos térhálókat is. Vizsgáltam jellemző tulajdonságaikat, a duzzadási viselkedésüket és hatóanyag leadásukat. A duzzadási, hatóanyag-leadási vizsgálatok, valamint a mikroszkópos (SEM) felvételek, 1 H-NMR spektrumok segítségével és polimer-térfogati frakciók elemzésével pedig részletes képet kaptam ezen anyagok szerkezetéről, és magyarázatot találtam a PHEMA hidrogélek duzzadási és hatóanyag leadási viselkedésére. Azt a következtetést vontam le, hogy a hidrogélek, és ezen belül is a PHEMA pórusos hidrogélek egy nagyon jól alkalmazható anyagcsoportot alkotnak különleges tulajdonságaiknak köszönhetően. Megállapítottam, hogy a hidrogélek pórusos szerkezetét és tulajdonságait nagymértékben csak a HEMA és víz aránya befolyásolja. Ennek a hányadosnak a megváltoztatásával számunkra kedvező tulajdonságokkal rendelkező hatóanyag hordozó mátrixok állíthatóak elő. Ezáltal új út nyitható a gyógyászatban, ugyanis az egyenletes adagolásnak köszönhetően a hatóanyagok hatása elnyújtható, optimalizálható. Számomra fontos volt, hogy a vizsgálataim során, olyan összefüggéseket állapítsak meg, melyeknek köszönhetően a gyakorlatban is jól alkalmazható anyagot kapjak. A PHEMA jelenleg is alkalmazásban van, mint a kontaktlencsék egyik alkotó anyaga, viszont alkalmazási köre jóval nagyobbra bővülhetne. A pórusos PHEMA hidrogélek biokompatibilitásuk miatt főként a gyógyászatban alkalmazhatóak, mint hatóanyag szállító és leadó rendszerek. Szerepük jelentős lehet, ugyanis az orvosbiológiai alkalmazások meglepően sokszínű területein is alkalmazhatóvá tehetőek. Lehetséges nagyobb méretű hatóanyag molekulák szállítása, a pórusok méretének köszönhetően. Különböző méretű sejteket is képesek felvenni a pórusos térhálók, ezáltal akár az őssejt terápia előtt is új út nyitható. Alkalmas lehet a szövetsebészeti használatra tapaszok formájában, de a károsodott csontok is gyógyíthatóak lennének vele. Ugyanígy alkalmazásba hozható elhalt idegszövet regenerálására is. A TDK munkám során kapott eredmények alapján bátran állíthatjuk, hogy a hidrogéleknek fontos helye van a mindennapi életünkben. Tulajdonságaik lehetővé teszik azt, hogy felhasználási körük bővüljön, ezzel korszerűbbé téve olyan technológiákat, melyek képesek javítani életminőségünket. 44

48 6. Irodalomjegyzék [1] Mohammad J. Zohuriaan-Mehr, Kourosh Kabiri, Iranian Polymer Journal, 17 (6), , (2008) [2] Bucholz F. L., Graham A. T., Modern Superabsorbent Polymer Technology, Wiley-VHC, New York, Ch 1-7, (1998) [3] Dayal U., Mehta S. K., Choudhari M. S., Jain R., J. Macromol Sci-Rev Macromol Chem Phys, C39, , (1999) [4] Bucholz F. L., Peppas N. A., Superabsorbent Polymers Science and Technology, ACS Symposium Series, 573, Ch 2, 7, 8, 9, (1994) [5] S. M. Paterson, A. M. A. Shadforth, D. H. Brown, P. W.Madden, T. V. Chirila, M. V. Baker, Materials Science and Engineering, C 32, , (2012) [6] Hyun Jung Chung, Tae Gwan Park, Advenced Drug Delivery Reviews, 2007, 59, , (2007) [7] D. Horák, H. Hlídková, J. Hradil, M. Lapčíková, M. Šlouf, Polymer, 49, , (2008) [8] S. Potorac, M. Popa, V. Maier, G. Lisa, L. Verestiuc, Materials Science and Engineering, C 32, , (2012) [9] P. L. Lieneman, M. P. Lutolf, M. Ehrbar, Advenced Drug Delivery Reviews, 64, , (2012) [10] J. K. Tessmar, A. M. Göpferich, Advenced Drug Delivery Reviews, 59, , (2007) [11] L. Zhang, F. Rakotondradany, A. J. Myles, H. Fenniri, T.J. Webster, Biomaterials, 30, , (2009) [12] H. Studenovská, M. Šlouf, F. Rypáček, J Mater Sci: Mater Med, 2008, 19, , (2008) [13] Z. Ye, Y. Zhou, H. Cai, W. Tan, Advenced Drug Delivery Reviews, 63, , (2011) [14] G. Pagni, D. Kaigler, G. Rasperini, G. Avila-Ortiz, R. Bartal, W. v. Giannobile, Advenced Drug Delivery Reviews, 2012, 64, , (2012) [15] C.Whang, R.R. Varshney, D. Wang, Advenced Drug Delivery Reviews, 62, , (2010) [16] W. J. King, P. H. Krebsbach, Advenced Drug Delivery Reviews, 64, , (2012) [17] J. Su, E. Iomdina, E. Tarutta, B. Ward, J. Song, C. F. Wildsoet, Experimental Eye Research, 88, , (2009) 45

49 [18] J. Huang, E. Ten, G. Liu, M. Finzen, W. Yu, J. S. Janice, E. Saiz, A. P. Tomsia, Polymer, 54, , (2013) [19] J. Huang, D. Zhao, S. J. Dangaria, X. Luan, T. G. H. Diekwish, G. Jiang, E. Saiz, G. Liu, A. P. Tomsia, Polymer, 2013, 54, [20] T. V. Chirila, I. J. Constable, G. J. Crawford, S. Vijayasekaran, D. E. Thompson, Y. Chen, W. A. Fletcher, Biomaterials, 14, 26-38, (1993) [21] A. Kumar, P. Tyagi, H. Singh, Y. Kumar, S. S. Lahiri, Journal of Applied Polymer Science, (2012) [22] J. K. Rao, D. V. Ramesh, K. P, Rao, Biomaterials, 15, , (1994) [23] M. D. Blanco, O. García, R. M. Trigo, J. M. Teijón, I. Katime, Biomaterials, 1996, 17, , (1996) [24] I. Perҫin, E. Sağlar, H. Yavuz, E. Aksöz, A. Denzili, International Journal of Biological Macromolecules, 48, , (2011) [25] F. J. Xu, W. T. Yang, Progress in Polymer Science, 36, , (2011) [26] K. Moriyama, N. Yui, Journal of Controlled Release, 42, , (1996) [27] R. Fernandes, D. H. Gracias, Advenced Drug Delivery Reviews, 2012, 64, , (2012) [28] G. Bayramoglu, H. A. Oktem, M. Y. Arica, Biochemical Engineering Journal, 34, , (2007) [29] L. Wu, C. S. Brazel, International Journal of Pharmaceutics, 349, 1-10, (2008) [30] S. M. Choi, D. Singh, Y. W. Cho, T. H. Oh, S. S. Han, Colloid Polym Sci, 291, , (2013) [31] Z. Yue, S. E. Moulton, M. Cook, S. O Leary, G. G. Wallace, Advenced Drug Delivery, 2013, 65, , (2013) [32] B. Kostova, D. Momekova, P. Petrov, G. Momekov, N. Toncheva-Moncheva, C. B. Tsvetanov, N. Lambov, Polymer, 52, , (2011) [33] J. K. Oh, D. I. Lee, J. M. Park, Progress in Polymer Science, 34, , (2009) [34] G. Hsiue, J. Guu, C. Cheng, Biomaterials, 2001, 22, , (2001) 46

50 [35] I. C. Cortázar, A. Vidaurre, G. G. Ferrer, M. M. Pradas, J. L. G. Pibelles, J. M. M. Dueñas, Journal of Non-Cystalline Solids, 2001, 287, , (2001) [36] R. M. Trigo, M. D. Blanco, J. M. Teijón, R. Sastre, Biomaterials, 1994, 15, , (1994) [37] Iván Béla, Magyar Kémiai Folyóirat - Előadások, 2006, , (2006) [38] Náray-Szabó Gábor, Kémia, Akadémiai kiadó, ; , (2006) [39] Mezey Péter, Doktori értekezés, (2009) [40] Odian, G. Principles of Polymerization, John Wiley & Sons, Inc., New York, (1991) [41] Kasza György Szakdolgozat, (2009) [42] G. Á. Kali, Doktori értekezés, (2010) [43] Allan S. Hoffman, Advenced Drug Delevery Reviews, 64, 18-23, (2012) [44] Y. Samcheko, Z. Ulberg, O. Korotych, Advences in Colloid and Interface Science, 168, , (2011) [45] Cs. Fodor Doktori értekezés, (2012) [46] Hydrogels: Method of Preparation, Characterisation and Applications, Syed K. H. Gulrez, Saphawn Al-Assaf, Glyn O Phillips, (2011) [47] S. C. Lee, I.K. Kwon, K. Park, Advenced Drug Delivery Reviews, 65, 17-20, (2013) [48] N. A. Peppas, A. R. Khare, Advenced Drug Delivery Reviews, 11, 1-35, (1993) [49] M. H. Casmiro, M. C. Corvo, A. M. Ramos, E. J. Cabrita, A. M. Ramos, L. M. Ferreira, Matherials Chemistry and Physics, 138, 11-16, (2013) [50] Z. Maolin, Y. Min, S. Jian, W. Jinshan, H. Hongfei, Radiat. Phys. Chem, 52, [51] M. H. Casmiro, M. H. Gil, J. P. Leal, Nuclear Instruments and Methods in Phyics Research, 2007, B 256, , (1998) [52] D. Buenger, F. Topuz, J. Groll, Progress in Polymer Science, , (2012) [53] F. Ganji, S. Vasheghani-Farahani, E. Vasheghani-Farahani, Iranian Polymer Journal, 19, , (2010) [54] J. Tritt-Goc, J. Kowalczuk, N. Pislewski, Acta Physcica Polonica A, 108, , (2005) 47

51 [55] A. Martínez-Ruvalcaba, J. C. Sánchez-Díaz, F. Becerra, L. E. Cruz-Barba, A. González-Álvarez, express Polymer Letters, 3, 25-32, (2009) [56] Christopher S. Brazel, Nikolaos A. Peppas, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 49, 47-58, (2000) [57] Anthony M. Lowman, Smart Pharmaceuticals (Könyv) [58] H. Omidian, K. Park, J. Drug Del. Sci. Tech., 18, 83-93, (2008) [59] Philip L. Ritger and Nikolaos A. Peppas, Journal of Controlled Release, 5, 37-42, (1987) [60] Philip L. Ritger and Nikolaos A. Peppas, Journal of Controlled Release, 5, 23-36, (1987) [61] R. Zariczki, Z. Modrzejewska, K. Nawrotek, Ecological Chemistry and Engineering S, 17, , (2010) [62] Zafar Iqbal Zafar, M.A. Malana, H. Pervez, M. A. Shad, K. Momima, Polymer (Korea, 32, ), (2008) [63] Chien-Chi Lin, Andrew T. Metters, Advenced Drug Delivery Reviews, 58, ,(2006) [64] Y. Luo, Q. Wei, F. Xu, Y. Chen, L. Fan, C. Zhang, Mat. Chem. Phys., , (2009) [65] E. Karadag, Ö. B. Üzüm, D. Saraydin, Güven, O. Eur. Polym. J., 38, , (2002) [66] E. Diez-Pena, I. Quijada-Garrido, J. M. Barrales-Rienda, Macromolecules, 35, , (2002) [67] I. D. Robinson, Photogr. Sci. Eng., 8, , (1964) [68] H. Schott, Macromol, Sci. Phys., B 31, 1-9, (1992) [69] E. Özgür, N. Bereli, D.i Türkmen, S. Ünal, A. Denizil, Materials Science and Engineering, C31, , (2011) [70] N. A. Peppas, P. Bures, W. Leobandung, H. Ichikawa, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 50, 27-46, (2000) [71] Xia Lou, Scott Munro, Song Wang, Biomaterials, 25, , (2004) [72] A. M. Lowman, N. A. Peppas, Hydrogels (Könyv) [73] Pozsgai I., a pásztázó elektronmikroszkópia és elektronsugaras mikroanalízis alapjai, ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, (1995) 48

52 [74] Goldstein, J., Newbury, D.E., Joy, D.C., Lyman, C.E., Echlin, P., Lifshin, E., Sawyer, L., Michael, J.R. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis, (2003) [75] Fundamentals of Analytical Chemistry 8th Ed., by Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch. (2003) [76] Analytical Chemistry: An Introduction (Saunders Golden Sunburst Series) 7th Ed., by Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler.(1999) 49

53 Függelék F1. ábra 2-hidroxietil-metakrilát (HEMA) 1 H-NMR spektruma D 2 O oldószerben. F2. ábra etilénglikol-dimetakrilát (EGDMA) 1 H-NMR spektruma D 2 O oldószerben. 1

Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz

Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz Póta Kristóf Eger, Dobó István Gimnázium Témavezető: Fodor Csaba és Szabó Sándor "AKI KÍVÁNCSI KÉMIKUS" NYÁRI KUTATÓTÁBOR MTA

Részletesebben

Tudományos Diákköri Dolgozat

Tudományos Diákköri Dolgozat Tudományos Diákköri Dolgozat SZABÓ TÍMEA Fáziskizárásos polimerizációval előállított poli(2-hidroxietil-metakrilát) pórusos hidrogélek, mint hatóanyag leadó mátrixok Témavezetők: Dr. Fodor Csaba, tud.

Részletesebben

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával. www.chem.elte.hu/pr

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával. www.chem.elte.hu/pr ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával www.chem.elte.hu/pr Kvíz az előző előadáshoz Programajánlatok november 26. 16:00 ELTE Kémiai Intézet 065-ös terem Észontogató (www.chem.elte.hu/pr)

Részletesebben

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27 Az egyensúly 6'-1 6'-2 6'-3 6'-4 6'-5 Dinamikus egyensúly Az egyensúlyi állandó Az egyensúlyi állandókkal kapcsolatos összefüggések Az egyensúlyi állandó számértékének jelentősége A reakció hányados, Q:

Részletesebben

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás Pásztázó elektronmikroszkóp Scanning Electron Microscope (SEM) Rasterelektronenmikroskope (REM) Alapelv Egy elektronágyúval vékony elektronnyalábot állítunk elő. Ezzel pásztázzuk (eltérítő tekercsek segítségével)

Részletesebben

Mikroszerkezeti vizsgálatok

Mikroszerkezeti vizsgálatok Mikroszerkezeti vizsgálatok Dr. Szabó Péter BME Anyagtudomány és Technológia Tanszék 463-2954 szpj@eik.bme.hu www.att.bme.hu Tematika Optikai mikroszkópos vizsgálatok, klasszikus metallográfia. Kristálytan,

Részletesebben

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp ELTE Fizikai Intézet FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp mintatartó mikroszkóp nyitott ajtóval Fő egységek 1. Elektron forrás 10-7 Pa 2. Mágneses lencsék 10-5 Pa 3. Pásztázó mágnesek

Részletesebben

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai Kémiai átalakulások 9. hét A kémiai reakció: kötések felbomlása, új kötések kialakulása - az atomok vegyértékelektronszerkezetében történik változás egyirányú (irreverzibilis) vagy megfordítható (reverzibilis)

Részletesebben

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I. Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I. Halmazállapotok, fázisok Fizikai állapotváltozások (fázisátmenetek), a Gibbs-féle fázisszabály Fizikai módszerek anyagok tisztítására - Szublimáció

Részletesebben

Reakciókinetika és katalízis

Reakciókinetika és katalízis Reakciókinetika és katalízis k 4. előadás: 1/14 Különbségek a gázfázisú és az oldatreakciók között: 1 Reaktáns molekulák által betöltött térfogat az oldatreakciónál jóval nagyobb. Nincs akadálytalan mozgás.

Részletesebben

Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek Tóth Tünde Anyagtudomány MSc 2016. 04. 22. 1 A gyógyszerszállítás problémái A hatóanyag nem oldódik megfelelően Szelektivitás hiánya Nem megfelelő eloszlás A

Részletesebben

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA POLI(N-IZOPROPIL-AKRILAMID) MIKROGÉL RÉSZECSKÉKEN Róth Csaba Témavezető: Dr. Varga Imre Eötvös Loránd Tudományegyetem, Budapest Természettudományi Kar Kémiai Intézet 2015. december

Részletesebben

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban Bevezetés A kerámia masszák folyósításkor fő cél az anyag

Részletesebben

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27 Az egyensúly 10-1 Dinamikus egyensúly 10-2 Az egyensúlyi állandó 10-3 Az egyensúlyi állandókkal kapcsolatos összefüggések 10-4 Az egyensúlyi állandó számértékének jelentősége 10-5 A reakció hányados, Q:

Részletesebben

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o ) Az atom- olvasni 2.1. Az atom felépítése Az atom pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronokból áll. Az atom atommagból és elektronburokból álló semleges kémiai részecske. Az atommag pozitív

Részletesebben

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia I. kategória 2. forduló Megoldások

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia I. kategória 2. forduló Megoldások Oktatási Hivatal Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia I. kategória 2. forduló Megoldások I. FELADATSOR 1. C 6. C 11. E 16. C 2. D 7. B 12. E 17. C 3. B 8. C 13. D 18. C 4. D

Részletesebben

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal Óbudai Egyetem Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal Balla Andrea Témavezetők: Dr. Klébert Szilvia, Dr. Károly Zoltán

Részletesebben

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT I. Egyszerű választásos teszt Karikázza be az egyetlen helyes, vagy egyetlen helytelen választ! 1. Hány neutront tartalmaz a 127-es tömegszámú, 53-as rendszámú jód izotóp? A) 74

Részletesebben

A nanotechnológia mikroszkópja

A nanotechnológia mikroszkópja 1 Havancsák Károly, ELTE Fizikai Intézet A nanotechnológia mikroszkópja EGIS 2011. június 1. FEI Quanta 3D SEM/FIB 2 Havancsák Károly, ELTE Fizikai Intézet A nanotechnológia mikroszkópja EGIS 2011. június

Részletesebben

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek Atomok elsődleges kölcsönhatás kovalens ionos fémes véges számú atom térhálós szerkezet 3D ionos fémek vegyületek ötvözetek molekulák atomrácsos vegyületek szilárd gázok, folyadékok, szilárd anyagok Gázok

Részletesebben

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában Fazekas Péter Témavezető: Dr. Szépvölgyi János Magyar Tudományos Akadémia, Természettudományi Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai

Részletesebben

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek Fluoreszcencia kioltás Fluoreszcencia Rezonancia Energia Transzfer (FRET), Lumineszcencia A molekuláknak azt a fényemisszióját, melyet a valamilyen módon

Részletesebben

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek Atomok elsődleges kölcsönhatás kovalens ionos fémes véges számú atom térhálós szerkezet 3D ionos fémek vegyületek ötvözetek molekulák atomrácsos vegyületek szilárd gázok, folyadékok, szilárd anyagok Gázok

Részletesebben

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája Gázok 5-1 Gáznyomás 5-2 Egyszerű gáztörvények 5-3 Gáztörvények egyesítése: Tökéletes gázegyenlet és általánosított gázegyenlet 5-4 A tökéletes gázegyenlet alkalmazása 5-5 Gáz reakciók 5-6 Gázkeverékek

Részletesebben

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem 2. Mit nevezünk az atom tömegszámának? a) a protonok számát b) a neutronok számát c) a protonok és neutronok

Részletesebben

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI web.inc.bme.hu/csonka/csg/oktat/tomegsp.doc alapján tömeg-töltés arány szerinti szétválasztás a legérzékenyebb módszerek közé tartozik (Nagyon kis anyagmennyiség kimutatására

Részletesebben

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája Gázok 5-1 Gáznyomás 5-2 Egyszerű gáztörvények 5-3 Gáztörvények egyesítése: Tökéletes gáz egyenlet és általánosított gáz egyenlet 5-4 A tökéletes gáz egyenlet alkalmazása 5-5 Gáz halmazállapotú reakciók

Részletesebben

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT) Röntgensugárzás az orvostudományban Röntgen kép és Komputer tomográf (CT) Orbán József, Biofizikai Intézet, 2008 Hand mit Ringen: print of Wilhelm Röntgen's first "medical" x-ray, of his wife's hand, taken

Részletesebben

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz! Összefoglalás Víz Természetes víz. Melyik anyagcsoportba tartozik? Sorolj fel természetes vizeket. Mitől kemény, mitől lágy a víz? Milyen okokból kell a vizet tisztítani? Kémiailag tiszta víz a... Sorold

Részletesebben

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont 1. feladat Összesen: 8 pont 150 gramm vízmentes nátrium-karbonátból 30 dm 3 standard nyomású, és 25 C hőmérsékletű szén-dioxid gáz fejlődött 1800 cm 3 sósav hatására. A) Írja fel a lejátszódó folyamat

Részletesebben

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ 1 oldal KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ I A VÍZ - A víz molekulája V-alakú, kötésszöge 109,5 fok, poláris kovalens kötések; - a jég molekularácsos, tetraéderes elrendeződés,

Részletesebben

Makromolekulák. I. A -vázas polimerek szerkezete és fizikai tulajdonságai. Pekker Sándor

Makromolekulák. I. A -vázas polimerek szerkezete és fizikai tulajdonságai. Pekker Sándor Makromolekulák I. A -vázas polimerek szerkezete és fizikai tulajdonságai Pekker Sándor MTA SZFKI Telefon:392-2222/845, Fax:392-229, Email: pekker@szfki.hu SZFKI tanfolyam: www.szfki.hu/moodle/course/ a

Részletesebben

A POLIMERKÉMIA ESZKÖZTÁRA, AVAGY HOGYAN ÁLLÍTHATÓK BE EGY ÓRIÁSMOLEKULA TULAJDONSÁGAI?

A POLIMERKÉMIA ESZKÖZTÁRA, AVAGY HOGYAN ÁLLÍTHATÓK BE EGY ÓRIÁSMOLEKULA TULAJDONSÁGAI? A POLIMERKÉMIA ESZKÖZTÁRA, AVAGY HOGYAN ÁLLÍTHATÓK BE EGY ÓRIÁSMOLEKULA TULAJDONSÁGAI? Szabó Ákos Magyar Tudományos Akadémia Természettudományi Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Polimer Kémiai

Részletesebben

TALAJVÉDELEM XI. A szennyezőanyagok terjedését, talaj/talajvízbeli viselkedését befolyásoló paraméterek

TALAJVÉDELEM XI. A szennyezőanyagok terjedését, talaj/talajvízbeli viselkedését befolyásoló paraméterek TALAJVÉDELEM XI. A szennyezőanyagok terjedését, talaj/talajvízbeli viselkedését befolyásoló paraméterek A talajszennyezés csökkenése/csökkentése bekövetkezhet Természetes úton Mesterséges úton (kármentesítés,

Részletesebben

Többértékű savak és bázisok Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek leadni/felvenni.

Többértékű savak és bázisok Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek leadni/felvenni. ELEKTROLIT EGYENSÚLYOK : ph SZÁMITÁS Általános ismeretek A savak vizes oldatban protont adnak át a vízmolekuláknak és így megnövelik az oldat H + (pontosabban oxónium - H 3 O + ) ion koncentrációját. Erős

Részletesebben

Modern fizika laboratórium

Modern fizika laboratórium Modern fizika laboratórium Röntgen-fluoreszcencia analízis Készítette: Básti József és Hagymási Imre 1. Bevezetés A röntgen-fluoreszcencia analízis (RFA) egy roncsolásmentes anyagvizsgálati módszer. Rövid

Részletesebben

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia II. kategória 2. forduló Megoldások

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia II. kategória 2. forduló Megoldások ktatási Hivatal rszágos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia II. kategória 2. forduló Megoldások I. FELADATSR 1. C 6. C 11. E 16. C 2. D 7. B 12. E 17. C 3. B 8. C 13. D 18. C 4. D 9.

Részletesebben

Energiaminimum- elve

Energiaminimum- elve Energiaminimum- elve Minden rendszer arra törekszi, hogy stabil állapotba kerüljön. Milyen kapcsolat van a stabil állapot, és az adott állapot energiája között? Energiaminimum elve Energiaminimum- elve

Részletesebben

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1 1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1 Kérdések. 1. Mit mond ki a termodinamika nulladik főtétele? Azt mondja ki, hogy mindenegyes termodinamikai kölcsönhatáshoz tartozik a TDR-nek egyegy

Részletesebben

Makromolekulák. I. Rész: Bevezetés, A polimerek képződése, szerkezete (konstitúció) Pekker Sándor

Makromolekulák. I. Rész: Bevezetés, A polimerek képződése, szerkezete (konstitúció) Pekker Sándor Makromolekulák I. A -vázas polimerek I. Rész: evezetés, A polimerek képződése, szerkezete (konstitúció) Pekker Sándor MTA Wigner FK SZFI Telefon:392-2222/1845 Email: pekker.sandor@wigner.mta.hu ELTE, 2017

Részletesebben

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai Kémiai átalakulások 9. hét A kémiai reakció: kötések felbomlása, új kötések kialakulása - az atomok vegyértékelektronszerkezetében történik változás egyirányú (irreverzibilis) vagy megfordítható (reverzibilis)

Részletesebben

Badari Andrea Cecília

Badari Andrea Cecília Nagy nitrogéntartalmú bio-olajokra jellemző modellvegyületek katalitikus hidrodenitrogénezése Badari Andrea Cecília MTA Természettudományi Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet, Környezetkémiai

Részletesebben

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata Óbudai Egyetem Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata Balla Andrea Témavezetők: Dr. Klébert Szilvia, Dr. Károly Zoltán MTA Természettudományi Kutatóközpont

Részletesebben

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Fókuszált ionsugaras megmunkálás FEI Quanta 3D SEM/FIB Dankházi Zoltán 2016. március 1 FIB = Focused Ion Beam (Fókuszált ionnyaláb) Miből áll egy SEM/FIB berendezés? elektron oszlop ion oszlop gáz injektorok detektor CDEM (SE, SI) 2 Dual-Beam

Részletesebben

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion. 4. változat z 1-től 16-ig terjedő feladatokban négy válaszlehetőség van, amelyek közül csak egy helyes. Válaszd ki a helyes választ és jelöld be a válaszlapon! 1. Melyik sor fejezi be helyesen az állítást:

Részletesebben

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése Méréstechnika Hőmérséklet mérése Hőmérséklet: A hőmérséklet a termikus kölcsönhatáshoz tartozó állapotjelző. A hőmérséklet azt jelzi, hogy egy test hőtartalma milyen szintű. Amennyiben két eltérő hőmérsékletű

Részletesebben

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények Nanoanyagok és nanotechnológiák Albizottság ELTE TTK 2013. Havancsák Károly Nagyfelbontású

Részletesebben

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben Polimerek kémiai reakciói 6. hét Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben Poliaddíció bi- vagy polifunkciós monomerek lépésenkénti összekapcsolódása: dimerek, trimerek oligomerek

Részletesebben

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:... T I T - M T T Hevesy György Kémiaverseny A megyei forduló feladatlapja 8. osztály A versenyző jeligéje:... Megye:... Elért pontszám: 1. feladat:... pont 2. feladat:... pont 3. feladat:... pont 4. feladat:...

Részletesebben

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011 A gáz halmazállapot A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 0 Halmazállapotok, állapotjelzők Az anyagi rendszerek a részecskék közötti kölcsönhatásoktól és az állapotjelzőktől függően

Részletesebben

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4. 1. változat z 1-től 16-ig terjedő feladatokban négy válaszlehetőség van, amelyek közül csak egy helyes. Válaszd ki a helyes választ és jelöld be a válaszlapon! 1. Melyik sor fejezi be helyesen az állítást:

Részletesebben

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása A sugárzás és az anyag kölcsönhatása A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása Cserenkov-sugárzás v>c/n, n törésmutató cos c nv Cserenkov-sugárzás Pl. vízre (n=1,337): 0,26 MeV c 8 m / s 2. 2* 10 A sugárzás

Részletesebben

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása P. Jenei a, E.Y. Yoon b, J. Gubicza a, H.S. Kim b, J.L. Lábár a,c, T. Ungár a a Anyagfizikai Tanszék,

Részletesebben

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Elektromos áram. Vezetési jelenségek Elektromos áram. Vezetési jelenségek Emlékeztető Elektromos áram: töltéshordozók egyirányú áramlása Áramkör részei: áramforrás, vezető, fogyasztó Áramköri jelek Emlékeztető Elektromos áram hatásai: Kémiai

Részletesebben

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Fókuszált ionsugaras megmunkálás 1 FEI Quanta 3D SEM/FIB Fókuszált ionsugaras megmunkálás Ratter Kitti 2011. január 19-21. 2 FIB = Focused Ion Beam (Fókuszált ionnyaláb) Miből áll egy SEM/FIB berendezés? elektron oszlop ion oszlop gáz

Részletesebben

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás Röntgensugárzás 2012.11.21. Röntgensugárzás Elektromágneses sugárzás (f=10 16 10 19 Hz, E=120eV 120keV (1.9*10-17 10-14 J), λ

Részletesebben

LABORATÓRIUMI PIROLÍZIS ÉS A PIROLÍZIS-TERMÉKEK NÉHÁNY JELLEMZŐJÉNEK VIZSGÁLATA

LABORATÓRIUMI PIROLÍZIS ÉS A PIROLÍZIS-TERMÉKEK NÉHÁNY JELLEMZŐJÉNEK VIZSGÁLATA LABORATÓRIUMI PIROLÍZIS ÉS A PIROLÍZIS-TERMÉKEK NÉHÁNY JELLEMZŐJÉNEK VIZSGÁLATA TOLNERLászló -CZINKOTAImre -SIMÁNDIPéter RÁCZ Istvánné - SOMOGYI Ferenc Mit vizsgáltunk? TSZH - Települési szilárd hulladék,

Részletesebben

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása Abrankó László Műszeres analitika Molekulaspektroszkópia Minőségi elemzés Kvalitatív Cél: Meghatározni, hogy egy adott mintában jelen vannak-e bizonyos ismert komponensek. Vagy ismeretlen komponensek azonosítása

Részletesebben

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés: Modern Fizika Labor Fizika BSc A mérés dátuma: 011. okt. 04. A mérés száma és címe: 1. Infravörös spektroszkópia Értékelés: A beadás dátuma: 011. dec. 1. A mérést végezte: Domokos Zoltán Szőke Kálmán Benjamin

Részletesebben

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján. A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján. Szakképesítés azonosítószáma és megnevezése 54 524 03 Vegyész technikus Tájékoztató

Részletesebben

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408 MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403 Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408 Az anyag Az anyagot az ember nyeri ki a természetből és

Részletesebben

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével 5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével 5.1. Átismétlendő anyag 1. Adszorpció (előadás) 2. Langmuir-izoterma (előadás) 3. Spektrofotometria és Lambert Beer-törvény

Részletesebben

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo Hidrotermális képződmények genetikai célú vizsgálata Bevezetés a fluidum-kőzet kölcsönhatás, és a hidrotermális ásványképződési környezet termodinamikai modellezésébe Dr Molnár Ferenc ELTE TTK Ásványtani

Részletesebben

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010. Kémia I. kategória II. forduló A feladatok megoldása

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010. Kémia I. kategória II. forduló A feladatok megoldása Oktatási Hivatal I. FELADATSOR Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010. Kémia I. kategória II. forduló A feladatok megoldása 1. B 6. E 11. A 16. E 2. A 7. D 12. A 17. C 3. B 8. A 13. A 18. C

Részletesebben

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53 Reakciókinetika 9-1 A reakciók sebessége 9-2 A reakciósebesség mérése 9-3 A koncentráció hatása: a sebességtörvény 9-4 Nulladrendű reakció 9-5 Elsőrendű reakció 9-6 Másodrendű reakció 9-7 A reakciókinetika

Részletesebben

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz A fotonok az elektromágneses sugárzás hordozó részecskéi. Spinkvantumszámuk S=, tehát kvantumstatisztikai szempontból bozonok. Fotonoknak habár a spinkvantumszámuk,

Részletesebben

5. Laboratóriumi gyakorlat

5. Laboratóriumi gyakorlat 5. Laboratóriumi gyakorlat HETEROGÉN KÉMIAI REAKCIÓ SEBESSÉGÉNEK VIZSGÁLATA A CO 2 -nak vízben történő oldódása és az azt követő egyensúlyra vezető kémiai reakció az alábbi reakcióegyenlettel írható le:

Részletesebben

Anyagok az energetikában

Anyagok az energetikában Anyagok az energetikában BMEGEMTBEA1, 6 krp (3+0+2) Környezeti tényezők hatása, időfüggő mechanikai tulajdonságok Dr. Tamás-Bényei Péter 2018. szeptember 19. Ütemterv 2 / 20 Dátum 2018.09.05 2018.09.19

Részletesebben

Anyagos rész: Lásd: állapotábrás pdf. Ha többet akarsz tudni a metallográfiai vizsgálatok csodáiról, akkor: http://testorg.eu/editor_up/up/egyeb/2012_01/16/132671554730168934/metallografia.pdf

Részletesebben

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK 9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK 1.A gyakorlat célja Az MPX12DP piezorezisztiv differenciális nyomásérzékelő tanulmányozása. A nyomás feszültség p=f(u) karakterisztika megrajzolása. 2. Elméleti

Részletesebben

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010 Készítette: NÁDOR JUDIT Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010 Bevezetés, célkitűzés Mössbauer-spektroszkópia Kísérleti előzmények Mérések és eredmények Összefoglalás EDTA

Részletesebben

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 7. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 7. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:... T I T - M T T Hevesy György Kémiaverseny A megyei forduló feladatlapja 7. osztály A versenyző jeligéje:... Megye:... Elért pontszám: 1. feladat:... pont 2. feladat:... pont 3. feladat:... pont 4. feladat:...

Részletesebben

Polimerizáció. A polimerizáci jellemzőit. t. Típusai láncpolimerizáció lépcsős polimerizáció Láncpolimerizációs módszerek. Monomerek szerkezete vinil

Polimerizáció. A polimerizáci jellemzőit. t. Típusai láncpolimerizáció lépcsős polimerizáció Láncpolimerizációs módszerek. Monomerek szerkezete vinil Polimerizáció Bevezetés Gyökös polimerizáció alapvető lépések kinetika mellékreakciók Ionos polimerizáció kationos polimerizáció anionos polimerizáció Sztereospecifikus polimerizáció Kopolimerizáció Ipari

Részletesebben

6-7. PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA MEGBÍZHATÓSÁGI HIBAANALITIKA VIETM154 HARSÁNYI GÁBOR, BALOGH BÁLINT

6-7. PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA MEGBÍZHATÓSÁGI HIBAANALITIKA VIETM154 HARSÁNYI GÁBOR, BALOGH BÁLINT 6-7. PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA MEGBÍZHATÓSÁGI HIBAANALITIKA VIETM154 HARSÁNYI GÁBOR, BALOGH BÁLINT BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓP

Részletesebben

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása Modern Fizika Labor Fizika BSC A mérés dátuma: 2011.09.27. A mérés száma és címe: 2. Elemi töltés meghatározása Értékelés: A beadás dátuma: 2011.10.11. A mérést végezte: Kalas György Benjámin Németh Gergely

Részletesebben

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot Reakiókinetika aktiválási energia kiindulási állapot energia nyereség felszabaduló energia végállapot Reakiókinetika kinetika: mozgástan reakiókinetika (kémiai kinetika): - reakiók időbeli leírása - reakiómehanizmusok

Részletesebben

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol Kémiai kötések A természetben az anyagokat felépítő atomok nem önmagukban, hanem gyakran egymáshoz kapcsolódva léteznek. Ezeket a kötéseket összefoglaló néven kémiai kötéseknek nevezzük. Kémiai kötések

Részletesebben

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n) Általános kémia képletgyűjtemény (Vizsgára megkövetelt egyenletek a szimbólumok értelmezésével, illetve az egyenletek megfelelő alkalmazása is követelmény) Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám

Részletesebben

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 5/6 Diffúzió Dr. Szabó Péter János szpj@eik.bme.hu Diffúzió Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Részletesebben

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók Eliminációs reakciók Amennyiben egy szénatomhoz távozó csoport kapcsolódik és ugyanazon a szénatomon egy (az ábrákon vel jelölt) bázis által protonként leszakítható hidrogén is található, a nukleofil szubsztitúció

Részletesebben

POLIMER KÉMIA ÉS TECHNOLÓGIA

POLIMER KÉMIA ÉS TECHNOLÓGIA POLIMER KÉMIA ÉS TECHNOLÓGIA BSc III. éves vegyészek részére ETR-kód: kv1n1tc3 3 kredit heti 3 óra előadás Dr. Iván Béla egyetemi magántanár ELTE TTK Kémiai Intézet Szerves Kémiai Tanszék A tárgy tematikája:

Részletesebben

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21. Modern Fizika Labor Fizika BSc A mérés dátuma: 2011. dec. 16. A mérés száma és címe: 11. Spektroszkópia Értékelés: A beadás dátuma: 2011. dec. 21. A mérést végezte: Domokos Zoltán Szőke Kálmán Benjamin

Részletesebben

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion Minta feladatsor A feladatok megoldására 90 perc áll rendelkezésére. A megoldáshoz zsebszámológépet használhat. 1. Adja meg a következő ionok nevét, illetve képletét! (8 pont) Az ion neve.. Szulfátion

Részletesebben

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei Ideális gázok részecske-modellje (kinetikus gázmodell) Az ideális gáz apró pontszerű részecskékből áll, amelyek állandó, rendezetlen mozgásban vannak.

Részletesebben

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Modern Fizika Labor Fizika BSC Modern Fizika Labor Fizika BSC A mérés dátuma: 2009. május 4. A mérés száma és címe: 9. Röntgen-fluoreszencia analízis Értékelés: A beadás dátuma: 2009. május 13. A mérést végezte: Márton Krisztina Zsigmond

Részletesebben

Kötések kialakítása - oktett elmélet

Kötések kialakítása - oktett elmélet Kémiai kötések Az elemek és vegyületek halmazai az atomok kapcsolódásával - kémiai kötések kialakításával - jönnek létre szabad atomként csak a nemesgázatomok léteznek elsődleges kémiai kötések Kötések

Részletesebben

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis Biofizika szeminárium Diffúzió, ozmózis I. DIFFÚZIÓ ORVOSI BIOFIZIKA tankönyv: III./2 fejezet Részecskék mozgása Brown-mozgás Robert Brown o kísérlet: pollenszuszpenzió mikroszkópos vizsgálata o megfigyelés:

Részletesebben

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia Kémiai változások Energia Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia Potenciális (helyzeti) energia: a részecskék kölcsönhatásából származó energia. Energiamegmaradás

Részletesebben

Reológia Mérési technikák

Reológia Mérési technikák Reológia Mérési technikák Reológia Testek (és folyadékok) külső erőhatásra bekövetkező deformációját, mozgását írja le. A deformációt irreverzibilisnek nevezzük, ha a az erőhatás megszűnése után a test

Részletesebben

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte: Modern Fizika Labor A mérés dátuma: 2005.10.26. A mérés száma és címe: 12. Infravörös spektroszkópia Értékelés: A beadás dátuma: 2005.11.09. A mérést végezte: Orosz Katalin Tóth Bence 1 A mérés során egy

Részletesebben

Azonos és egymással nem kölcsönható részecskékből álló kvantumos rendszer makrókanónikus sokaságban.

Azonos és egymással nem kölcsönható részecskékből álló kvantumos rendszer makrókanónikus sokaságban. Kvantum statisztika A kvantummechanika előadások során már megtanultuk, hogy az anyagot felépítő részecskék nemklasszikus, hullámtulajdonságokkal is rendelkeznek aminek következtében viselkedésük sok szempontból

Részletesebben

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény;  Abszorpciós spektroszkópia Tartalomjegyzék PÉCS TUDOMÁNYEGYETEM ÁLTALÁNOS ORVOSTUDOMÁNY KAR A fény; Abszorpciós spektroszkópia Elektromágneses hullám kölcsönhatása anyaggal; (Nyitrai Miklós; 2015 január 27.) Az abszorpció mérése;

Részletesebben

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont)

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont) KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont 1. Adja meg a következő ionok nevét, illetve képletét! (12 pont) Az ion neve Kloridion Az ion képlete Cl - (1 pont) Hidroxidion (1 pont) OH - Nitrátion NO

Részletesebben

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALIDK Biczók László, Miskolczy Zsombor, Megyesi Mónika, Harangozó József Gábor MTA Természettudományi Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Hordozóanyaghoz kötődés fluoreszcenciás

Részletesebben

Röntgen-gamma spektrometria

Röntgen-gamma spektrometria Röntgen-gamma spektrométer fejlesztése radioaktív anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű meghatározására Szalóki Imre, Gerényi Anita, Radócz Gábor Nukleáris Technikai Intézet

Részletesebben

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény;   Abszorpciós spektroszkópia Tartalomjegyzék PÉCS TUDOMÁNYEGYETEM ÁLTALÁNOS ORVOSTUDOMÁNY KAR A fény; Abszorpciós spektroszkópia Elektromágneses hullám kölcsönhatása anyaggal; (Nyitrai Miklós; 2016 március 1.) Az abszorpció mérése;

Részletesebben

Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia

Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia Töltsd ki az alábbiakat! A DIÁKOK NEVEI: CSOPORT JELE: ORSZÁG: ALÁÍRÁSOK: 1 Milyen változás(oka)t figyeltetek meg az alkoholnak a DNS-oldathoz adása

Részletesebben

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens. Kémia, BMEVEAAAMM Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens Jegyzet dr. Horváth Viola, KÉMIA I. http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/anal/

Részletesebben

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik Elektrokémia Redoxireakciók: Minden olyan reakciót, amelyben elektron leadás és elektronfelvétel történik, redoxi reakciónak nevezünk. Az elektronleadás és -felvétel egyidejűleg játszódik le. Oxidálószer

Részletesebben

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév Kémia - 9. évfolyam - I. félév 1. Atom felépítése (elemi részecskék), alaptörvények (elektronszerkezet kiépülésének szabályai). 2. A periódusos rendszer felépítése, periódusok és csoportok jellemzése.

Részletesebben