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

Átírás

1 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 Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Polimer Kémiai és Anyagtudományi Osztály

2 Hidrogélek polimer láncok A géleket és hidrogéleket alkotó polimer láncok eltérően viselkednek a vizes közegben. vizes gél hidrogél kémiailag hasonló fizikailag eltérő kovalens keresztkötések látszólagos keresztkötések a polimer láncok vízben feloldódnak a polimer láncok vízben duzzadnak

3 Irodalmi áttekintés Hidrogélek vízben duzzadt polimer térhálók, melyek kémiai vagy fizikai keresztkötéseket tartalmaznak. A pórusos polimer hidrogéleknél nagyon fontosak a következő szerkezeti paraméterek: a polimer térfogati frakciója duzzadt állapotban a számátlag-molekulatömeg a keresztkötési pontok között (M c ) a korrelációs hossz vagy pórusméret (ζ) Felhasználási lehetőségek: gyógyászatban gyógyszerhatóanyag hordozóként sörgyártásban élesztősejtek hordozója ételadalékok (zselatin, keményítő gél) háztartási eszközök kémiai/biokémiai laboratóriumi eszközök (elektroforézis gél)

4 Felhasznált vegyületek Hidrofil monomer: O H 2 C C H 2 C OH C O CH 2 CH 3 2-hidroxietil-metakrilát (HEMA) CH 2 C Hidrofób keresztkötő: CH 3 O C O CH 2CH2 O C O etilénglikol-dimetakrilát (EGDMA) CH 3 C CH 2 Iniciátor: Reakció gyorsító: CH 3 O SO - 3 NH 4 CH 3 CH - 2 N NH 4 SO 3 O N CH2 CH 3 CH 3 ammónium-perszulfát (APS) N,N,N,N -tetrametil-etilén-diamin (TMEDA)

5 A makropórusos polimer térháló sorozat előállítására vizes közegű, fáziskizárásos polimerizációs eljárást alkalmaztam [1-2]. HEMA + H 2 O EGDMA APS oldat Polimer térhálók előállítása 1. lépés: monomer és keresztkötő tisztítása vákuumdesztillációval 2. lépés: monomer + keresztkötő + oldószer + iniciátor törzsoldat bemérése 3. lépés: argon átbuborékoltatása az oldaton (az oxigén eltávolítása és homogenizáció) 4. lépés: TMEDA hozzáadása a oldathoz (3 különböző összetételnél) 5. lépés: polimerizáció 50 C szárítószekrényben Elvégzendő lépés: vizes extrakció (elreagálatlan komponensek eltávolítása) argon átbuborékoltatás TMEDA argon gáz sütő 50 C (72 óra) Elvégzendő lépés extrakció Referenciák: [1] Chung, H.J.; Park, T.G. Adv. Drug. Deliver. Rev. 2007, 59, [2] Lou, X.; Munro, S.; Wang, W. Biomaterials 2004, 25, extraktum

6 Polimer gélek vizsgálata I. Polimer térfogati frakciók, TMEDA hatása Digitális tolómérővel duzzadt (d duzzadt ), illetve teljesen kiszárított (d száraz ) állapotban határoztam meg az átmérőket. d Polimer térfogati frakció = d Oldószer térfogati frakció = 1 száraz duzzadt 3 ( Polimer térfogati frakció) 1,0 polimer térfogati frakció oldószer térfogati frakció TMEDA hatása a polimerizációra térfogati frakció 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 PHEMA-17 PHEMA-20 PHEMA-23 PHEMA-26 PHEMA-29 PHEMA-32 TMEDA nélkül 30 perc TMEDA hozzáadásával 5 perc

7 Polimer gélek vizsgálata II. Duzzadási viselkedés ( mduzzadt mszáraz ) 100 R % = m R % Egyensúlyi duzzadási fok meghatározása: száraz PHEMA-17 PHEMA-20 PHEMA-23 PHEMA-26 PHEMA-29 PHEMA-32 Hidrogélek duzzadásának sematikus ábrázolása: z r száraz állapot duzzadt állapot

8 Összefoglalás 1. Sikeresen előállítottam egy pórusos polimer hidrogél sorozatot. 2. Három kiválasztott minta esetében megvizsgáltam a TMEDA gyorsító hatását. 3. Meghatároztam a kész hidrogélek polimer térfogati frakcióját. 4. Megvizsgáltam a kész pórusos polimerek összetételtől függő duzzadási tulajdonságait. R % PHEMA-17 PHEMA-20 térfogati frakció 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 PHEMA-23 PHEMA-26 PHEMA-29 PHEMA-32 polimer térfogati frakció oldószer térfogati frakció PHEMA-17 PHEMA-20 PHEMA-23 PHEMA-26 PHEMA-29 PHEMA-32

9 Köszönetnyilvánítás MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet Polimer Kémiai és Anyagtudományi Osztály Iván Béla Lendvayné Győrik Gabriella

10

11

12 A szintézis bemérései Minta V(HEMA) (ml) V(H 2 O) (ml) V(EGDMA) (μl) V(APS to.) (ml) TEMP ( o C) V(TMEDA) (μl) PHEMA- 17 1,584 8, , PHEMA- 20 1,864 7, , PHEMA- 23 2,144 7, , PHEMA- 26 2,423 7, , PHEMA- 29 2,703 7, , PHEMA- 32 2,982 6, ,