В последнее время гидрогели вызвали большой интерес в биомедицинской области, потому что они являются трехмерными сетями с высоким содержанием воды и мягкие и гибкие, поэтому они могут легко имитировать естественные ткани1. Кроме того, они не растворяются в вавочной среде при физиологической температуре и рН, но представляют собой большой отек2. Гидрогель может выступать в качестве тканевых инженерных лесов, средств гигиены, контактных линз и раневых повязок; потому что они могут ловушки и выпуска активных соединений и наркотиков, они используются в качестве системы доставки лекарств3. В зависимости от их применения, гидрогели могут быть сделаны из натуральных или синтетических полимеров, или сочетание обоих, для того, чтобы получить лучшие характеристики4.
Свойства гидрогелей являются следствием многих физических и химических факторов. На физическом уровне их структура и морфология зависят от их пористости, размера пор и распределения пор5. На химическом и молекулярном уровне, тип полимера, содержание гидрофильной группы вполимернойцепи, тип перекрестного точечного типа, и плотность перекрестного соединения являются факторами, которые определяют отек потенциала и механические свойства6,7.
В зависимости от типа перекрестного агента, используемого для формирования сети, гидрогели классифицируются как химические гидрогели или физические гидрогели. Химические гидрогели соединяются ковалентными взаимодействиями между их цепями, которые образуются в результате УФ-излучения и гамма-облучения или с помощью перекрестного агента7,8. Химические гидрогели обычно сильны и устойчивы, но, как правило, перекрестный агент токсичен для клеток и его удаление затруднено, поэтому его применение ограничено. С другой стороны, физические гидрогели образуются путем соединения полимерных цепей через нековалентные взаимодействия, избегая использования перекрестных агентов4,9. Основными нековалентными взаимодействиями в сети являются гидрофобные взаимодействия, электростатические силы, взаимодополняющие и водородные границы7.
Поли (виниловый спирт) (PVA, Рисунок 1a) является синтетическим и водорастворимым полимером с отличной механической производительностью и биосовместимостью, которая может от кросслинков без гидрогелей через метод замораживания оттаивания10,11. Этот полимер имеет возможность формировать концентрированные зоны водородных связей между -OH групп их цепей (кристаллических зон), когда они замораживают12. Эти кристаллические зоны выступают в качестве перекрестных точек в сети, и они способствуют два события: приближение полимерных цепей, когда кристаллическая вода расширяется и PVA конформационных изменений от изотаксических к синдиотаксической ПВА во время замораживания13. Из-за замораживания сушки, кристаллы воды сублимируются, оставляя пустоты пространства, которые являются порами в гидрогеле14. Для получения гидрогелей с лучшими свойствами, ПВА можно легко комбинировать с другими полимерами.
В этом смысле хитозан представляет собой вариант, поскольку он является единственным биополимером из природных источников с положительными зарядами. Он получается путем деацетилирования хитина и состоит из случайных комбинаций из 1,4 связанных D-глюкозамина (деацетилированной единицы) и N-ацетил-D-глюкозамина (ацетилированный блок)15,16 (Рисунок 1b). Хитозан биоразлагается человеческими ферментами и биосовместим. Кроме того, по своей катионной природе, он может взаимодействовать с отрицательным зарядом поверхности клетки, и это свойство было связано с его антимикробной активности17. Этот полимер прост в обработке; однако их механических свойств недостаточно, и некоторые материалы были добавлены в комплексы с лучшими характеристиками.
Учитывая специфические характеристики хитозана и ПВА, успешное производство гидрогелей было достигнуто методом замораживания оттаивания2,18, чтобы избежать использования токсичных перекрестных агентов. В гидрогелях хитозана-ПВА также образуются кристаллические зоны ПВА, а цепи хитозана взаимопронижаются и образуют простые водородные связи с группами -NH2 и -OH-группами в ПВА. Окончательный гидрогель хитозана-ПВА механически стабилен, с высокими показателями отеков и низкой токсичности, и с антибактериальным эффектом18. Однако, в зависимости от условий замораживания, используемых в подготовке (температура, время и количество циклов), конечные характеристики могут меняться. Некоторые исследования сообщают, что увеличение числа циклов замораживания уменьшает степень отеки и увеличивает прочность растяжения19,20. Для укрепления сети, другие агенты, такие как гамма и УФ-излучения и химических кросслинкеров были использованы дополнительно после замораживания оттаять подготовки21,22,23. Гидрогели с более высокой пропорцией хитозана имеют более пористую сеть и высокую мощность отеков, но меньшую прочность и тепловую стабильность. В этом контексте важно рассмотреть условия подготовки к получению подходящих гидрогелей для их целевого применения.
Цель этой работы состоит в том, чтобы подробно представить, как условия замораживания (температура замерзания и количество циклов) влияют на конечные характеристики гидрогелей CS-PVA. Были оценены спектры FT-IR, характеристики морфологических и пористости и отековая способность, а также способность к погрузке и высвобождению лекарств. В исследованиях выпуска, diflunisal(Рисунок 1c) был использован как снадобье модели, из-за своего размера пригодного к структуре гидрогеля.