porozni kopolimeri iz vinilestrov in tiolov · 2018-11-04 · hlb vrednosti 3,29 pa s povečevanjem...

Magistrsko delo

POROZNI KOPOLIMERI IZ VINILESTROV IN TIOLOV

KOT NOSILCI BIOLOŠKIH CELIC

September, 2018 Mateja Gojznikar

Mateja Gojznikar

Porozni kopolimeri iz vinilestrov in tiolov kot nosilci

bioloških celic

Magistrsko delo

Maribor, 2018

Porozni kopolimeri iz vinilestrov in tiolov kot nosilci

bioloških celic

Magistrsko delo študijskega programa II. stopnje

Študent: Mateja Gojznikar

Študijski program: magistrski študijski program II. stopnje Kemija

Predvideni strokovni naslov: magister/magistrica kemije

Mentor: red. prof. dr. Peter Krajnc

Komentor: asist. dr. Muzafera Paljevac

Maribor, 2018

Porozni kopolimeri iz vinilestrov in tiolov kot nosilci bioloških celic

I

Kazalo

Kazalo ........................................................................................................................................ I

Izjava....................................................................................................................................... III

Zahvala .................................................................................................................................... V

Povzetek .................................................................................................................................. VI

Abstract ................................................................................................................................. VII

Seznam tabel ........................................................................................................................ VIII

Seznam slik ............................................................................................................................. IX

Uporabljeni simboli in kratice ................................................................................................. X

1 Uvod .................................................................................................................................. 1

1.1 Namen, hipoteze in cilji ............................................................................................. 2

2 Teoretični del ..................................................................................................................... 3

2.1 Makroporozni polimeri .............................................................................................. 3

2.2 HIP emulzija .............................................................................................................. 3

2.3 Stabilnost HIP emulzije ............................................................................................. 4

2.3.1 Izbira surfaktanta in HLB sistem ........................................................................ 4

2.4 PoliHIPE materiali ..................................................................................................... 6

2.5 Polimerizacija HIP emulzij ........................................................................................ 8

2.5.1 Verižna polimerizacija ........................................................................................ 8

2.5.2 Stopenjska polimerizacija ................................................................................... 9

2.5.3 Metatezna polimerizacija z odprtjem obroča ...................................................... 9

2.6 Tiol-en kemija ............................................................................................................ 9

2.7 Foto tiol-en polimerizacija ....................................................................................... 12

2.8 Aplikacije poliHIPE materiala ................................................................................. 12

2.8.1 Porozni polimerni materiali za separacijo in čiščenje ...................................... 13

2.8.2 Porozni polimerni materiali kot nosilci katalizatorjev in reagentov ................. 13

2.8.3 Polimerni nosilci za shranjevanje vodika ......................................................... 13

2.8.4 Polimerni materiali kot nosilci za biološke celice in uporabo v tkivnem

inženirstvu ....................................................................................................................... 14

3 Eksperimentalni del ......................................................................................................... 16

3.1 Materiali ................................................................................................................... 16

3.2 Aparature .................................................................................................................. 16

3.3 Laboratorijske metode ............................................................................................. 17

3.3.1 Priprava poli(HIPE) materiala na osnovi TT in DVA ...................................... 17

3.3.2 Biorazgradljivost polimernih materialov .......................................................... 18

3.4 Karakterizacijske metode ......................................................................................... 19

3.4.1 Vrstična elektronska mikroskopija ................................................................... 19

3.4.2 Dušikova adsorpcijska/desorpcijska porozimetrija .......................................... 19

3.4.3 Elementna analiza ............................................................................................. 19

3.4.4 FTIR spektroskopija ......................................................................................... 19


II

3.4.5 Testiranje mehanskih lastnosti .......................................................................... 19

4 Rezultati in diskusija........................................................................................................ 20

4.1 Študija morfologije polimera.................................................................................... 20

4.1.1 Vpliv količine surfaktantov pri HLB vrednosti 3,29 ........................................ 21

4.1.2 Vpliv količine surfaktantov pri HLB vrednosti 2,31 ........................................ 24

4.1.3 Vpliv HLB vrednosti pri posamezni količini surfaktantov na morfologijo

polimera 28

4.1.4 Vpliv temperature vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29 ................ 29

4.1.5 Vpliv temperature vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31 ................ 31

4.1.6 Vpliv temperature emulzije pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29 ................... 35

4.1.7 Vpliv temperature emulzije pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31 ................... 38

4.1.8 Vpliv razmerja monomerov na strukturo polimernih nosilcev ......................... 38

4.2 FTIR spektroskopija ................................................................................................. 43

4.3 Elementna analiza..................................................................................................... 44

4.4 Mehanske lastnosti ................................................................................................... 45

4.5 Biorazgradljivost vzorcev......................................................................................... 46

4.5.1 Biorazgradljivost v 10-3 M, 10-4 M in 10-5 M NaOHaq ..................................... 46

4.6 Specifična površina polimernih vzorcev .................................................................. 49

5 Zaključek ......................................................................................................................... 50

6 Literatura.......................................................................................................................... 52


III

Izjava

Izjavljam, da sem magistrsko delo izdelala sama, prispevki drugih so posebej označeni.

Pregledala sem literaturo s področja magistrskega dela po naslednjih geslih:

Vir: Web of Knowledge (apps.webofknowledge.com)

Gesla: Število referenc

Porous polymers IN thiol-ene reaction 24

Applications of PolyHIPE polymers 95

Applications polyHIPEs IN tissue engineering 23

polyHIPE scaffolds IN biological cells 2

Vir: COBISS/OPAC (http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?ukaz=getid, COBIB.SI)


Porous polymers IN tissue engineering 9

Thiol-ene polyHIPE materials 3

Vir: ScienceDirect (http://www.sciencedirect.com/)


PolyHIPEs IN thiol-ene polymerisation 24

PolyHIPEs IN tissue engineering 105

Applications of tiol-ene materials 48

PolyHIPEs IN tissue engineering IN thiol-ene photopolymerisation 4

Skupno število pregledanih člankov: 42

Skupno število pregledanih knjig: 5

Maribor, september 2018 Mateja Gojznikar


IV

Naji.


V

Zahvala

Najlepša hvala mentorju rednemu profesorju dr. Petru Krajncu, za

vso pomoč, strokovne nasvete in napotke pri izdelavi magistrske

naloge.

Hvala tudi Muzaferi in Amadeji za pomoč pri eksperimentalnem

delu v laboratoriju, prijaznost, razumevanje in dobro voljo.

Iskrena hvala družini, za vso podporo, brezpogojno ljubezen in

pomoč tekom študija.

Iz srca hvala tudi fantu, ki mi je vedno stal ob strani, mi vlival

voljo in me spodbujal pri izdelavi magistrske naloge.

Za čudovito preživeta študijska leta najlepša hvala tudi prijateljem

in sošolcem.


VI

POROZNI KOPOLIMERI IZ VINILESTROV IN TIOLOV KOT NOSILCI BIOLOŠKIH

CELIC

Povzetek

Porozni polimerni materiali so vedno bolj uporabni za nanos bioloških celic in uporabo v

tkivnem inženirstvu. Zato smo v magistrski nalogi pripravili porozne polimerne nosilce s

pomočjo polimerizacije emulzije z visokim deležem notranje faze (HIP emulzije). Za pripravo

smo izbrali nizko citotoksična monomera DVA in TT in jih ustrezno polimerizirali po principu

stopenjske tiol-en foto polimerizacije.

Pri pripravi HIP emulzije smo spreminjali različne parametre (količino surfaktantov, HLB

vrednost surfaktantov, temperaturo vodne faze, temperaturo emulzije, razmerje monomerov)

in s tem pridobili različne morfološke strukture vzorcev. Pri preučevanju vpliva dveh HLB

vrednosti surfaktantov (2,31 in 3,29) in količine surfaktantov (15 vol. %, 20 vol. % in

25 vol.%), smo ugotovili, da količina surfaktanta pri posamezni HLB vrednosti vpliva na

poliHIPE morfologijo in na velikost primarnih por. Pri HLB vrednosti 2,31 se s povečevanjem

količine surfaktantov izboljšuje poliHIPE morfologija in nastajajo večje primarne pore. Pri

HLB vrednosti 3,29 pa s povečevanjem količine surfaktantov porušimo poliHIPE morfologijo

in zmanjšamo primarne pore. S spremembo temperature vodne faze na 40 °C prav tako

vplivamo na morfologijo polimernega nosilca, in sicer pri večji HLB vrednosti (3,29) dobimo

poliHIPE morfologijo, pri manjši HLB vrednosti (2,31) pa se izoblikuje bikontinuirna

struktura. S spreminjanjem temperature emulzije nismo dosegli poliHIPE morfologije, vsi

vzorci imajo bikontinuirno strukturo. Pri spreminjanju razmerja funkcionalnih skupin

monomerov smo ugotovili, da primerno poliHIPE morfologijo pridobimo pri vzorcu MG7,

kjer je razmerje funkcionalnih skupin monomerov 1:1.

Preverili smo tudi biorazgradljivost polimernih materialov MG7 in MG8 v različnih

koncentracijah NaOHaq (10-3 M, 10-4 M in 10-5 M ). Ugotovili smo, da razgradljivost

pripravljenih vzorcev pada z nižanjem koncentracije NaOHaq. V 10-3 M NaOHaq se namreč

razgradi 10 % vzorca, v 10-4 M NaOHaq se razgradi 6 % in v 10-5 M NaOHaq le še 3% vzorca.

Opravili smo tudi karakterizacijo pripravljenih poliHIPE materialov. S FTIR spektroskopijo

smo potrdili kemijsko sestavo poli(DVA-ko-TT) nosilca, s pomočjo adsorpcije/desorpcije

dušika po BET metodi smo izmerili specifične površine. Izvedli smo tudi elementno analizo

vzorcev, in ugotovili, da eksperimentalne vrednosti masnih deležev elementov ne odstopajo

od teoretičnih vrednosti. Izmerili pa smo tudi mehanske lastnosti izbranih polimernih

materialov.

Ključne besede: tiol-en fotopolimerizacija, HIPE nosilci, HIP emulzija, porozni polimerni

nosilci, nosilci za biološke celice

UDK: 544.777:57.086.8(043.2).


VII

Porous copolymers of vinylesters and thiols as scaffolds for biological cells

Abstract

Porous polymer materials are increasingly being used as scaffolds for biological cells and

tissue engineering. Therefore, in master's degree we prepared porous polymer scaffolds by

high internal phase emulsion (HIPE) templating. For the preparation of PolyHIPEs we have

chosen a low cytotoxic monomer DVA and TT and thiol-ene step growth photo

polymerization.

In the preparation of the HIP emulsions, we modified various parameters (amount of

surfactants, HLB values of the surfactants, temperature of the aqueous phase, temperature of

the emulsion, ratio of monomers) and with this we gained different morphology of materials.

In examining the impact of the two HLB values of surfactants (2,31 and 3,29) and the amount

of surfactants (15 vol. %, 20 vol. % and 25 vol. %), we found that, the amount of surfactant in

the individual HLB value have impact on polyHIPE morphology and the size of the primary

pores. At HLB value of 2,31, with increasing the amount of surfactants improved poliHIPE

morphology and generated larger primary pores. At HLB value of 3.29, by increasing amount

of surfactants, polyHIPE morphology is destroyed and primary pores were reduced. With the

change of the aqueous phase temperature at 40 °C we also influenced the polymer morphology.

At higher HLB value (3,29) we got polyHIPE morphology, but with the lower HLB value

(2,31) we got formation of bicontinuous structure. By varying the temperature of the emulsion

we did not achieve polyHIPE morphology, all the samples have bicontinuous structure. When

changing the ratio of functional groups of monomers, we determined that appropriate

poliHIPE morphology are acquired for a sample of MG7, which has the ratio of the functional

groups of the monomers of 1:1.

We checked also the biodegradability of polymer materials MG7 and MG8 in different

concentrations of NaOHaq (10-3 M, 10-4 M in 10-5 M ). We found that the degradability of

prepared samples decreases with lowering the concentration of the NaOHaq. In 10-3 M NaOHaq

has degraded 10 % of the sample, in 10-4 M NaOHaq has degraded 6% of the sample, and in

10-5 M NaOHaq only 3% of the sample.

We've also done the characterization of prepared poliHIPE materials. With FTIR

spectroscopy, we confirmed the chemical structure of the poly(DVA-co-TT) scaffolds. With

adsorption desorption expreriments, using BET method, we measured the specific surface

area. We also did the elementary analysis of the samples, and found that the experimental

value of the mass proportions of elements do not distinct from the theoretical values. We have

also measured the mechanical properties of selected polymeric materials.

Key words: thiol-ene photo polymerization, HIP scaffolds, HIP emulsion, porous polymer

scaffolds, scaffolds for biological cells

UDK: 544.777:57.086.8(043.2).


VIII

Seznam tabel

Tabela 2-1: Izbrani tipi surfaktantov z HLB območjem ........................................................... 5

Tabela 3-1: Zatehte pripravljenih polimernih vzorcev ........................................................... 18

Tabela 4-1: Podatki o pripravljenih vzorcih pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29 ................ 21

Tabela 4-2: Podatki o povprečni velikosti primarnih por za vzorce MG7, MG8 in MG12 .... 24

Tabela 4-3: Podatki o pripravljenih vzorcih pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31 ................ 25

Tabela 4-4: Podatki o povprečni velikosti primarnih por za vzorce MG3, MG4 in MG5. ..... 28

Tabela 4-5: Podatki o vzorcih pri preučevanju vpliva HLB vrednosti surfaktantov .............. 29

Tabela 4-6: Podatki o vzorcih po dodatku segrete vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov

3,29 .......................................................................................................................................... 29

Tabela 4-7: Podatki o vzorcih po dodatku segrete vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov

2,31 .......................................................................................................................................... 31

Tabela 4-8: Podatki o povprečni velikosti primarnim por za vzorce MG9, MG10 in MG11 35

Tabela 4-9: Podatki o vzorcih pri segrevanju emulzije pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29

................................................................................................................................................. 35


................................................................................................................................................. 38

Tabela 4-11: Podatki o vzorcih z različnimi razmerji funkcionalnih skupin DVA in TT ...... 39

Tabela 4-12: Podatki o povprečni velikosti primarnih por za vzorce MG7, MG25 in MG26 42

Tabela 4-13:Podatki o elementni analizi vzorcev ................................................................... 44

Tabela 4-14: Podatki o mehanskih lastnostih vzorcev ............................................................ 45

Tabela 4-15: Podatki o biorazgradnji vzorcev MG7 in MG8 v 10-3 M, 10-4 M in 10-5 M

NaOHaq .................................................................................................................................... 46

Tabela 4-16: Vrednosti specifičnih površin pripravljenih polimernih vzorcev ...................... 49


IX

Seznam slik

Slika 1-1: Shematski prikaz uporabe v tkivnem inženirstvu[1] ................................................. 1

Slika 2-1: Priprava poliHIPE materiala .................................................................................... 6

Slika 2-2: Prikaz porozne strukture poliHIPE materiala .......................................................... 7

Slika 2-3: Splošna tiol-en reakcija .......................................................................................... 10

Slika 2-4: Mehanizem radikalske tiol-en reakcije[21] .............................................................. 10

Slika 2-5: Tipični tioli za uporabo v tiol-en polimerizaciji .................................................... 11

Slika 2-6: Tipični alkeni za uporabo v tiol-en polimerizaciji ................................................. 11

Slika 4-1: Polimerizacijska shema poli(DVA-ko-TT) materiala ............................................ 20

Slika 4-2: SEM slika vzorca MG7 .......................................................................................... 21


Slika 4-4: SEM slika vzorca MG12 ........................................................................................ 22







Slika 4-11: SEM slika vzorca MG10 ...................................................................................... 32



Slika 4-14:SEM slika vzorca MG19 ....................................................................................... 36






Slika 4-20: FTIR spekter poli(DVA-ko TT) vzorca ............................................................... 43

Slika 4-21: Krivulja natezne napetosti vs. raztezek za izbrane poliHIPE vzorce ................... 45


X

Uporabljeni simboli in kratice

Simboli

c molarna koncentracija [mol/L]

dpor povprečni premer primarnih por [µm]

m masa [g]

mz začetna masa vzorca [mg]

m1 masa vzorca po 1 tednu [mg]

m2 masa vzorca po 2 tednih [mg]



Tvf temperatura vodne faze emulzije [°C]

Te temperatura emulzije [°C]

w1 masni delež surfaktanta 1 [%]

w2 masni delež surfaktanta 2 [%]

wCeks. eksperimentalni masni delež elementa ogljika [%]

wCteo. teoretični masni delež elementa ogljika [%]

wHeks. eksperimentalni masni delež elementa vodika [%]

wHteo. teoretični masni delež elementa vodika [%]

wNeks. eksperimentalni masni delež elementa dušika [%]

wNteo. teoretični masni delež elementa dušika [%]

wSeks. eksperimentalni masni delež elementa žvepla [%]

wSteo. teoretični masni delež elementa žvepla [%]

φsurf. volumski delež surfaktantov [%]

Kratice

AA akrilna kislina

AIBN azoizobutilronitril

BPO benzoil peroksid

BET Brunauer-Emmett-Teller

DVA divinil adipat

DVB divinil benzen

FTIR Fourier Transform infrared; Fourerova Transformirana infrardeča

GMA glicidil metakrilat

HEMA hidroksietil dimetakrilat


XI

HEA hidroksietil akrilat

HIPE high inernal phase emulsion; emulzija z visokim deležem notranje faze

HLB hidrofil-lipofil balance; hidrofilno-lipofilno razmerja

HLBmeš. HLB vrednost mešanice surfaktantov [/]

HLBsurf.1 HLB vrednost surfaktanta 1 [/]

HLBsurf.2 HLB vrednost surfaktanta 2 [/]

ICI Investment Company Institute

KPS kalijev persulfat

NASI N – akriloksi succinimid

O/V olje v vodi

PEL121 poli(etilen glikol)-blok-poli(propilen glikol)-blok-poli(etilen glikol )

ROMB ring opening metathesis polymerization; metatezna polimerizacija z

odpiranjem obroča

SEM/VEM scanning electron microscop / vrstični elektronski mikroskop

TT tetratiol

V/O voda v olju

Porozni kopolimeri iz vinilestrov in tilolov kot nosilci bioloških celic

1

1 Uvod

Tkivno inženirstvo se ukvarja z raziskovanjem in preučevanjem različnih področjih, kot so

rast in razvoj tkiv, zamenjava tkiv, tkivna opora in dostava zdravilnih učinkovin na izbrano

mesto v telesu. V zadnjem času pa je glavna tema raziskovanja priprava tridimenzionalne

polimerne matrike, primerne za nanos celic in posledično rast in razvoj novega tkiva na

pripravljenem tridimenzionalnem polimernem nosilcu. Cilj je, da bi se celična kultura

razraščala na polimernem nosilcu, ki bi ga kasneje lahko uporabili za zamenjavo izbranega

tkiva v telesu, ali le za regeneracijo poškodovanega tkiva v telesu. Princip razvoja bioloških

celic na polimernem nosilcu in potek zamenjave v telesu vidimo na sliki 1-1.[1]

Za rast tkiva in uspešno razmnoževanje celic na polimerni podlagi so pomembne lastnosti, kot

so biokompatibilnost, biorazgradljivost in mehanska stabilnost. Pri pripravi nosilca pa je

potrebno kontrolirati tudi njegovo morfologijo, porozno strukturo in velikost ter porazdelitev

por, saj bo polimerni nosilec le z ustrezno morfologijo nudil primerno oporo za razvoj tkivne

tvorbe.[2] Za pripravo ustreznih polimernih materialov je torej najboljše pripraviti emulzijo z

visokim deležem notranje faze, saj lahko s spreminjanjem sestave HIP emulzije dosežemo

dobro kontrolirano morfologijo.

Slika 1-1: Shematski prikaz uporabe v tkivnem inženirstvu[1]


2

Polimerni nosilec mora za uporabo v telesu imeti lastnosti, kot so biorazgradljivost in

biokompatibilnost. Pomembno je, da je biorazgradljiv, saj se bo v telesu nahajal le krajši čas

in ravno zato je priprava biostabilnega nosilca nesmiselna. Prav tako je pomembno, da je

polimerna matrika biokompatibilna in na tkivo oz. telo ne deluje toksično.[1] Za dosežene

lastnosti biokompatibilnosti in biorazgradljivosti je potrebno izbrati ustrezne osnovne

monomere za pripravo polimernih nosilcev. Na začetku so velik potencial pokazali polimerni

nosilci na osnovi fotopolimeriziranih metakrilatov, saj so zaradi svojih lastnosti v sestavi imeli

številne prednosti pred poli mlečno kislino. Ustrezali so pogoju biorazgradljivosti, saj imajo

prisotno estrsko vez, prav tako pa imajo dobre mehanske lastnosti. Z leti so ugotovili, da s

tkivom ne delujejo biokompatibilno, saj imajo nanj citotoksični vpliv. Zato so se začela

raziskovanja na področju biorazgradljivih polimerov brez toksičnih učinkov in z enostavno

pripravo. Med najbolj primerne polimere so se uvrstili polimeri, na osnovi fotopolimeriziranih

vinil estrov in vinil karbonatov. Imajo enake prednosti kot metakrilati, le da v telesu delujejo

biokompatibilno.[2]

1.1 Namen, hipoteze in cilji

V sklopu magistrske naloge želimo pripraviti tridimenzionalni polimerni nosilec za rast in

razmnoževanje bioloških celic. Polimerni nosilec mora imeti ustrezne morfološke lastnosti,

kot so porozna struktura, velikost por in porazdelitev velikosti por. Te lastnosti polimernih

nosilcev so najpomembnejše za nadaljnjo uporabo v tkivnem inženirstvu. Porozne polimerne

nosilce bomo pripravili s pomočjo priprave HIP emulzije, ki nam omogoča pripravo visoko

poroznega polimera s kontrolirano morfologijo. S spreminjanem izbranih parametrov

(količina in razmerje surfaktantov, temperatura vodne faze, temperatura emulzije in razmerje

monomerov) pri pripravi HIP emulzije, bomo zagotovili zadostno velikost primarnih in

sekundarnih oz. povezovalnih por ter posledično odprto celično strukturo polimernega nosilca

za lažji in celostni razvoj bioloških celic v kompaktno tkivno tvorbo.

Za pripravo polimernih nosilcev bomo izbrali monomere na osnovi vinil estrov in tiolov z

nizko stopnjo citotoksičnosti, ki jih bomo polimerizirali s tiol-en klik reakcijo. Zaradi lastnosti

izbranih monomerov in prisotne estrske vezi, bomo zagotovili, da bo polimerni nosilec

biokompatibilen in biorazgradljiv.

Lastnosti pripravljenih polimernih nosilcev bomo okarakterizirali s pomočjo SEM

mikroskopa, elementnega analizatorja, porozimetra, FTIR spektrofotometra in Instron stroja

po standardu ISO 370/4 za merjenje mehanskih lastnosti.


3

2 Teoretični del

2.1 Makroporozni polimeri

Makroporozni polimeri so polimeri, ki imajo visoko porozno strukturo. Porozno strukturo

najlažje opišemo s poroznostjo, ki je definirana kot razmerje med volumnom por in volumnom

materiala. Polimerni materiali s porozno strukturo so uporabni na številnih področjih, ravno

zaradi visoke specifične površine in dobro definirane poroznosti. Uporabni so v

mikroelektronski industriji, kot nosilci v tkivnem inženirstvu, pri katalizi, kot reagenti pri

različnih kemijskih sintezah, kot membrane za separacijske procese, kot osnova za

proizvodnjo anorganskih poroznih materialov, itd.[3] Porozni polimeri so uporabni tudi za

shranjevanje vodika.[4]

Različne aplikacije polimerov zahtevajo različne oblike le teh. Porozni polimeri so lahko

pripravljeni v obliki membran, filmov, monolitov in tudi v obliki zrn. Za pripravo poroznih

materialov se uporabljajo različne metode, med bolj uporabljenimi je priprava poroznih

materialov s pomočjo polimerizacije kontinuirne faze emulzije z visokim deležem notranje

faze (HIP emulzije). S polimerizacijo HIP emulzije dobimo visoko porozni material z dobro

definirano porozno strukturo ali poliHIPE.[3]

2.2 HIP emulzija

Emulzije z visokim deležem notranje faze, angl. HIP emulsions (HIPE – high internal phase

emulsions) se uporabljajo že vrsto let, največ v živilski in kozmetični industriji. Med prvimi

je HIP emulzije opisal Lissant, in tako postavil osnovno definicijo HIP emulzije.[5]

Emulzija z visokim deležem notranje faze je emulzija, kjer je volumen notranje faze večji od

74,05 % celotnega volumna emulzije. Ta volumen notranje faze je maksimalni volumen, kjer

so dispergirani delci notranje faze še enakomerno veliki in zasedejo sferično obliko. Volumen

notranje faze emulzije lahko znaša vse do 99 % celotnega volumna emulzije, le da so takrat

dispergirani delci notranje faze neenakomerne velikosti in deformirane oblike, in zasedejo

različne oblike poliedrov.[6] Po dodatku 74 %-94 % notranje faze, delci dispergirane faze

zasedejo obliko rombičnega dodekaedra, po dodatku volumna notranje faze med 94 %-96 %

notranje faze so dispergirane kapljice v obliki oktaedra. Po dodatku inertne faze nad 96 % pa

zasedejo obliko pentagonalnega dodekaedra.[7]

HIP emulzijo pripravimo z mešanjem dveh nemešljivih tekočin, pri čemer je ena tekočina

dispergirana v drugi tekočini. Tekočina, ki obdaja dispergirane delce predstavlja zunanjo oz.

kontinuirno fazo, dispergirana tekočina pa predstavlja notranjo oz. inertno fazo. Glede na to,

ali je notranja faza voda ali olje, ločimo naslednja tipa emulzij:

a) V/O emulzija

Emulzija voda v olju, je emulzija, kjer je vodna faza dispergirana v zunanji-oljni fazi. Vodna

faza je po navadi sestavljena iz vodne raztopine kalcijevega klorida heksahidrata ali druge soli,

medtem ko organsko fazo po navadi sestavlja ogljikovodik.


4

b) O/V emulzija

Emulzija olje v vodi, je emulzija, kjer oljna faza predstavlja notranjo fazo, ki je dispergirana

po zunanji-vodni fazi.[7]

2.3 Stabilnost HIP emulzije

Stabilnost HIP emulzije je odvisna od številnih faktorjev, kot so vrsta in količina surfaktanta,

molekularna struktura dispergirane in kontinuirne faze, prisotnost soli v vodni fazi in

temperatura.[7]

Narava soli je pomemben faktor pri stabilizaciji emulzije. Različne soli so dodane v vodno

fazo z namenom, da bi stabilizirane HIP emulzije, med njimi tudi kalcijev klorid heksahidrat

in natrijev sulfat. Sol namreč zmanjša interakcije med neionskimi surfaktanti in vodno fazo,

torej poveča interakcije surfaktant - surfaktant in posledično poveča urejenost na medfazni

površini kar posledično stabilizira HIP emulzijo. Sol lahko prav tako poveča stabilnost

emulzije z zaviranjem Ostwaldovega zorenja, to je proces kjer večji delci rastejo na račun

manjših delcev.[7]

Na stabilnost emulzije vpliva tudi prosta medfazna energija, višja kot je medfazna energija,

bolj je emulzija stabilna.

Pri emulziji tipa V/O na stabilnost vpliva tudi polarnost organskih komponent. Višja kot bo

hidrofobnost komponent v organski fazi in hidrofilnost komponent v vodni fazi višja bo

stabilnost HIPE emulzije.[7]

Viskoznost prav tako vpliva na stabilnost HIP emulzije. Z povečevanjem viskoznosti emulzije

se poveča stabilnost le te.[7]

S povečevanjem temperature pri pripravi HIP emulzije, pride do povečanja koalescence

dispergiranih delcev in s tem do zmanjšanja stabilnosti emulzije.[7]

Pri pripavi emulzije pomemben faktor predstavljajo surfaktanti. Surfaktanti so HIP emulziji

dodani za stabilizacijo in posledično preprečitev fazne separacije in fazne inverzije. Za

dosežek stabilne emulzije morajo surfaktanti delovati tako, da zmanjšajo medfazno napetost

med fazama, se adsorbirajo na medfazni površini in tvorijo togi medfazni film.[7]

Za uspešno stabilizacijo emulzije in tvorbo medfaznega filma je potrebno ustrezno izbrati

surfaktant ali mešanico surfaktantov.[7]

2.3.1 Izbira surfaktanta in HLB sistem

Surfaktanti so molekule, ki jih delimo na neionske, anionske, kationske in amfoterne. Neionski

surfaktanti so brez naboja, anionski surfaktanti imajo negativen naboj, kationski surfaktanti

imajo pozitiven naboj, amfoterni surfaktanti poznani tudi pod imenom Zwitter ion, pa imajo v

molekuli pozitivni in negativni ion. Za stabilizacijo emulzije je torej potrebno izbrati

surfaktant na podlagi njegovih kemijskih in fizikalnih lastnosti. Hidrofilni surfaktanti

stabilizirajo O/V emulzije, medtem ko hidrofobni surfaktanti tvorijo V/O emulzije. Za

stabilizacijo se lahko uporabi tudi mešanica hidrofilnih in hidrofobnim surfaktantov. Izkazalo

se je namreč, da se uporaba mešanice surfaktantov v nekaterih sistemih bolje obnese pri

stabilizaciji emulzije kot uporaba enega surfaktanta.[7]


5

Primerni surfaktant ali mešanico surfaktantov za emulzijo najlažje določimo z eksperimentalni

poskusi. V veliko pomoč pa nam je lahko HLB vrednost surfaktantov(HLB-Hydrophile-

Lipophile Balance). HLB vrednost nam poda hidrofilno-lipofilno ravnovesje, med lipofilnih

in hidrofilnih delom surfaktanta, kajti vsak surfaktant ima v svoji kemijski strukturi lipofilne

in hidrofilne skupine.[7]

HLB sistem

Leta 1940 je organizacija ICI (angl. Investment Company Institute) predstavila sistematično

shemo izbranih emulgatorjev za različne aplikacije, kar so poimenovali HLB sistem.

Posamezni surfaktanti imajo torej v HLB sistemu definirano svojo HLB vrednost. HLB

vrednosti so definirane od 0-18. Surfaktante na podlagi HLB vrednosti delimo na lipofilne

surfaktante in hidrofilne surfaktante. Lipofilni surfaktanti imajo HLB vrednosti nižji od 9,

medtem ko imajo hidrofilni surfaktanti HLB vrednosti višji od 11. HLB vrednost lahko

ustrezno določimo tudi mešanici surfaktantov z različnimi HLB vrednostmi. Za stabilizacijo

emulzij lahko uporabimo tudi mešanico hidrofilnih in hidrofobnih surfaktantov in tudi takrat

lahko ustrezno določimo HLB vrednost mešanice surfaktantov. HLB vrednost za mešanico

dveh surfaktantov izračunamo po enačbi 1.1.[8]

HLBmeš.=w1 * HLB surf1+w2 * HLB surf2 (Enačba 1.1)

Kjer je:

w1 masni delež surfaktanta 1

w2 masni delež surfaktanta 2

HLBmeš HLB vrednost mešanice surfaktanta 1 in surfaktanta 2

HLBsurf1 HLB vrednost surfaktanta 1

HLBsurf2 HLB vrednost surfaktanta 2

HLB vrednost surfaktanta ali mešanice surfaktantov je odvisna tudi od topnosti. Surfaktanti z

nižjo HLB vrednostjo so topni v olju, medtem ko so surfaktanti z višjo HLB vrednostjo topni

v vodi. Glede na funkcijo in lastnosti surfaktantov jih lahko razdelimo v različne skupine glede

na HLB vrednosti, kar vidimo v tabeli 2-1.[8]

Tabela 2-1: Izbrani tipi surfaktantov z HLB območjem

Območje HLB vrednosti Tip surfaktanta

4-6 V/O surfaktanti

7-9 Vlažilni agenti

8-18 O/V surfaktanti

13-15 detergenti

10-15 topila


6

2.4 PoliHIPE materiali

Leta 1982 sta Barby in Haq predstavila patent, kjer sta prvič uporabila izraz poliHIPE za

material, ki ga lahko pripravimo s polimerizacijo zunanje faze HIP emulzije. Najpogosteje za

uporabo poliHIPE materialov uporabimo emulzijo tipa voda v olju. V tem primeru so

monomeri topni v oljni-organski fazi, vodna faza pa poskrbi za porozno strukturo polimera. V

primeru hidrofilnih monomerov za pripravo poliHIPE materiala je potrebno uporabiti emulzijo

tipa olje v vodi. Če pri pripravi emulzije ne smemo uporabiti vode, je za sintezo poliHIPE

materialov najbolj primerna uporaba brezvodne HIP emulzije, kjer sta za pripravo potrebne

dve nemešljivi organski tekočini.[6] Raziskovalca Cameron in Sherrington sta uporabila

brezvodno HIP emulzijo za pripravo poli(akrileter sulfonskih) poliHIPE materialov.[9]

Možnost priprave poliHIPE materiala je mogoča tudi, če so monomeri prisotni v obeh fazah,

torej v kontinuirni in interni fazi. V letu 1980 so namreč Ruckenstein in sodelavci izvedli

poskus priprave poliHIPE membrane, kjer so se monomeri nahajali v obeh fazah emulzije.

Polimerizirali so zunanja fazo sestavljeno iz stirena in butilakrilata z notranjo fazo, sestavljeno

iz natrijevega akrilata in metilen bisakrilamida.[10] Za pripravo poliHIPE materiala pa je možna

tudi uporaba emulzije, kjer kot notranjo fazo uporabimo superkritični CO2. Cooper in

sodelavci so prvi opisali uporabo superkritičnega CO2 kot notranjo fazo v zunanji-vodni fazi.

Prav tako so z uporabo superkritičnega CO2 uspešno pripravi poli (akril amid) poliHIPE

material z odprto celično strukturo in porami premera 1,5 µm - 7,7 µm.[11]

Priprava poliHIPE materiala

Priprava poliHIPE materiala je enostaven proces. Ustrezno pripravimo zunanjo fazo, ki

vsebuje monomere, surfaktante in iniciator. Zunanji oz. kontinuirni fazi nato počasi dodajamo

notranjo fazo ob konstantnem mešanju. Po dodatku internee faze poteče polimerizacija

zunanje-kontinuirne faze in kot rezultat dobimo polimerni material-poliHIPE. Pripravo vidimo

na sliki 2-1.[12]

Slika 2-1: Priprava poliHIPE materiala


7

Morfologija polimernega materiala

PoliHIPE materiali imajo kompleksno morfologijo, ki se izoblikuje s polimerizacijo HIP

emulzije. S spreminjanjem parametrov v sestavi HIP emulzije dosežemo dobro definiramo

morfologijo polimernega materiala glede na nadaljnjo željeno aplikacijo.[6]

Med polimerizacijo kontinuirne faze se na mestih, kjer so se nahajale kapljice notranje faze

izoblikujejo odprtine velikosti kapljic. Te odprtine imenujemo primarne pore ˙(angl.voids ali

cavities) in z njimi se določa primarna porozna struktura polimera. Nahajajo se v območju

velikosti od 1 µm do 100 µm. Primarne pore so v strukturi polimera povezane z manjšimi

porami, ki jih imenujemo sekundarne oz. povezovalne pore (angl. window). Sekundarne oz.

povezovalne pore se nahajajo v rangu velikosti od 100 nm do 5 µm.[12] Nastanejo pa lahko na

različne načine. Cameron opisuje, da povezovalne pore nastanejo že med polimerizacijo

kontinuirne faze.[13] Znanstvenika Menner in Bismarack pa opisujeta, da povezovalne pore

nastanejo po končani polimerizaciji kontinuirne faze, in sicer med procesom čiščenja in

sušenja polimera.[14] Strukturo poliHIPE materiala najlažje preučujemo s pomočjo vrstičnega

elektronskega mikroskopa, s katerim pridobimo SEM sliko (Slika 2-2), na kateri vidimo

izoblikovane primarne pore (a) in sekundarne povezovalne pore (b) poliHIPE materiala.

Slika 2-2: Prikaz porozne strukture poliHIPE materiala

Prav tako je pri poliHIPE strukturi pomembna tudi velikost primarnih in sekundarnih por. Na

velikost primarnih por vplivajo številni faktorji pri pripravi emulzije. Carnachan in

raziskovalci so ugotovili, da lahko dodatek soli zmanjša velikost primarnih por za en velikostni

razred. Prav tako so ugotovili, da lahko z višanjem temperature notranje faze in dodatkom

porogenih topil dobijo večje primarne in sekundarne pore.[15]

Primarne in sekundarne pore izoblikujejo porozno strukturo polimera, ki pa je lahko odprtega

ali zaprtega tipa. Williams in Wrobleski sta prva ugotovila številne faktorje, ki lahko vplivajo

na nastanke odprte oziroma zaprte celične strukture materiala.[16] Kasneje so ugotovili, da na


8

nastanek odprte celične strukture polimera najbolj vpliva volumen notranje faze, tip in

koncentracija surfaktanta.[6] Z raziskovanjem nastanka odprte in zaprte poliHIPE strukture so

ugotovili, da ob dodatku manj kot 5 % surfaktanta glede na volumen zunanje faze dobijo

zaprto celično strukturo polimera. Ob dodatku več kot 7 % surfaktanta glede na volumen

zunanje faze pa dosežejo odprto celično strukturo polimera. Koncentracija surfaktanta je pri

tvorbi odpre celične strukture polimera pomembnejša kot volumen notranje faze, kajti

ugotovili so, da ob dodatku 90 % volumna notranje faze in dodatku 5 % surfaktantov še vedno

dobimo zaprto celično strukturo polimera.[17]

2.5 Polimerizacija HIP emulzij

Polimerizacija je proces, pri katerem se monomeri oziroma mešanica monomerov pretvori v

polimer. Poznamo več tipov polimerizacijskih mehanizmov, ki se razlikujejo glede na

kemijske lastnosti in reaktivnost monomerov. Za pridobitev poliHIPE materiala pa je potrebno

izvesti polimerizacijo kontinuirne faze HIP emulzije.

Z možnostjo priprav različnih vrst HIP emulzij, so se pojavile nove možnosti tudi za

polimerizacijo HIP emulzij in posledično uporabo različnih monomerov za pripravo emulzij.

HIP emulzijo lahko polimeriziramo s pomočjo treh tipov polimerizacije, to so: verižna

polimerizacija, stopenjska polimerizacija in metatezna polimerizacija z odprtjem obroča.[12]

2.5.1 Verižna polimerizacija

Verižna polimerizacija je polimerizacija, ki se najpogosteje uporablja za pripravo poliHIPE

materialov. Proces verižne polimerizacije lahko poteče po različnih mehanizmih,

najpogostejši je prosti radikalski mehanizem, kjer reakcijo polimerizacije prične aktivni prosti

radikal in reakcija poteče v 3 korakih: iniciacija, propagacija in terminacija. V stopnji iniciacije

nastane prosti radikal, najpogosteje s pomočjo termične iniciacije, ki nato sproži

polimerizacijo in nadaljnjo rast verige. Polimerizacija se zaključi v koraku terminacije, ko se

porabijo vsi prosti radikali.[2]

S pomočjo verižne polimerizacije lahko nastanejo hidrofilni in hidrofobni poliHIPE materiali.

Za pripravimo je potrebno izbrati ustrezne monomere, ki so topni v zunanji fazi in ustrezno

zamreževalo, ki poskrbi, da nastanejo zamreženi poliHIPE materiali, ki ne razpadejo ali se

razgradijo med procesom čiščenja in sušenja. Pri verižni polimerizaciji je potrebno izbrati tudi

iniciator. Najpogosteje uporabljeni iniciatorji pri procesu radikalske verižne polimerizacije so

organski AIBN (azoizobutilronitril), BPO (benzoil peroksid) in vodotopna iniciatorja KPS

(kalijev persulfat) in APS (amonijev persulfat).[7]

Hidrofilni materiali, ki nastanejo po principu verižne radikalske polimerizacije so pripravljeni

na osnovi monomerov kot so stiren, akrilati in metakrilati. Kot zamreževalo pa se najpogosteje

uporabi DVB (divinil benzen).[7]

Za pripravo hidrofobnih poliHIPE materialov po principu verižne proste radikalske

polimerizacije pa potrebujemo vodotopne monomere, kot so: AA (akrilna kislina), HEMA (2-

hidroksietil metakrilat) in HEA (hidroksietil akrilat). Za uspešno polimerizacijo potrebujemo

tudi zamreževalo, surfaktant in izbran iniciator, najpogosteje uporabimo vodotopni KPS.[7]


9

2.5.2 Stopenjska polimerizacija

Za pripravo poliHIPE materialov se lahko uporabi tudi stopenjska polimerizacija, vendar se

pri procesu stopenjske polimerizacije pojavijo različne omejitve. Za pripravo HIPE materialov

na osnovi stopenjske polimerizacije niso priporočeni monomeri s hidrofilnimi funkcionalnimi

skupinami, saj med polimerizacijo kot stranski produkt nastane voda, ki lahko reagira s

primarnimi komponentami ali jim zmanjša aktivnost za primarno reakcijo. Prav tako se lahko

pojavi problem pri temperaturi reakcije, kajti večina stopenjskih polimerizacij poteka pri

temperaturi okoli 100 °C, ta temperatura pa je že zelo visoka in lahko poruši stabilno HIP

emulzijo. Z višanjem temperature HIP emulzije se namreč zmanjšuje stabilnost emulzije.[7]

Priporočena temperatura za polimerizacijo HIP emulzije je okrog 60°C (odvisno od

uporabljenega iniciatorja).[12] Po navadi s stopenjsko polimerizacijo dobimo material, ki je

slabo porozen in ima relativno visoko gostoto.[7]

Deleuze in sodelavci so po stopenjskem mehanizmu skušali sintetizirati poliHIPE material.

Izvedli so reakcijo polikondenzacije med 2-nitroresorcinom in cianur kloridom. Pridobili so

poliHIPE material za katerega so ugotovili, da nima odprte celične strukture.[18] Imane in

sodelavci pa so po principu stopenjske polimerizacije uspešno polimerizirali HIPE emulzijo

in pridobili porozni poliuretan.[19]

2.5.3 Metatezna polimerizacija z odprtjem obroča

Za pripravo poliHIPE materialov lahko uporabimo tudi metatezno polimerizacijo z odprtjem

obroča (angl. ring-opening metathesis polymerization – ROMB). Za polimerizacijo se

najpogosteje uporabijo monomeri kot so norborneni in diciklopentadien. S polimerizacijo

norbornena dobimo linearne polimere, s polimerizacijo ciklopentadienov pa nastanejo

zamreženi monomeri.[12]

Na področju poliHIPE materialov so s pomočjo metatezne polimerizacije norbenovega

derivata so Deleuze in raziskovalci uspešno pripravili polimer z značilno poliHIPE

strukturo.[20]

2.6 Tiol-en kemija

Tiol-en reakcija je reakcija, ki poteče med tiolom in alkenom. Reakcija je visoko učinkovita

kar so ugotovili že v letu 1905, ko so predstavili princip reakcije med tiolom in alkenom.

Ravno zaradi dobrih lastnosti reakcije jo uvrščamo tudi med KLIK reakcije.

KLIK reakcije je prvi definiral Sharpless leta 2001, in sicer kot reakcije z naslednjimi

lastnostmi:

visok izkoristek reakcije, brez stranskih produktov, če že nastanejo so odstranljivi z ne

kromatografskimi metodami

dobra regioselektivnost in stereospecifičnost

neobčutljivost na vodo in kisik

mili reakcijski pogoji, brez topila ali s topilom, ki se ga hitro odstrani (voda)

ortogonalnost s skupnimi sinteznimi reakcijami


10

hitra reakcija s vhodnimi skupinami oziroma reagenti

Tiol-ene reakcija lahko poteče na dva načina, in sicer lahko reakcija poteče po principu proste

radikalne adicije na elektronsko bogato ali elektronsko revno C=C vez. Lahko pa je reakcija

ustrezno katalizirana, takrat poteče Michaelova adicija na elektronsko zadostno C=C vez.

Osnovni princip obeh reakcije vidimo na sliki 2-3. Obe reakciji sta visoko učinkoviti in spadata

med klik reakcije.[17]

-

Slika 2-3: Splošna tiol-en reakcija

Tiol-ene reakcija se je kaj kmalu začela uporabljati tudi za pripravo makromolekul. Kot najbolj

učinkovita tiol-en reakcija se je izkazala prosta radikalska tiol-en reakcija, kjer reakcija poteče

po naslednjem mehanizmu (slika 2-4). V procesu iniciacije s pomočjo iniciatorja, ki ga

ustrezno iniciramo tvorimo tiolni radikal. Tiolni radikal v procesu propagacije I napade dvojno

vez v izbranem alkenu. Pridobimo nov ogljikov radikal, ki v procesu propagacije II ponovno

pridobi H atom iz molekule tiola in pride do verižne premestitve. Prav tako pa pridobimo nov

tiolni radikal za nadaljevanje reakcije. V procesu terminacije se reakcija zaključi, ko se

porabijo vsi prosti radikali.[21]

Slika 2-4: Mehanizem radikalske tiol-en reakcije[21]

Pri mehanizmu radikalne tiol-ene reakcije tekmujeta dva mehanizma, in sicer stopenjski

mehanizem, kje se po procesu propagacije I zgodi verižna premestitev, ogljikov radikal

namreč prevzame vodikov atom in ponovno nastane tiolni radikal. Po procesu propagacije I

pa lahko pride tudi do homopolimerizacije ogljikovega radikala, torej poteče reakcija po

verižnem mehanizmu. V idealnih pogojih, tiol-en reakcija poteče samo po stopenjskem


11

mehanizmu, vendar ob uporabi določenih alkenov, ki so zmožni homopolimerizacije reakcija

poteče po verižnem mehanizmu.

Pri tiol-en polimerizaciji se najpogosteje uporabljajo tipi tiolov kot so: alkil tioli, alkil tiol

fenoli, alkil tiol propionati in alkil tiol glikonati. Prav tako se lahko uporabijo številni

multifunkcionalni tioli. (Slika 2-5)[17] Polimerizirajo lahko s številnimi alkeni, ki jih vidimo

na sliki 2-6.[2]

Slika 2-5: Tipični tioli za uporabo v tiol-en polimerizaciji

Slika 2-6: Tipični alkeni za uporabo v tiol-en polimerizaciji


12

2.7 Foto tiol-en polimerizacija

Klasična fotopolimerizacija se uporablja na številnih področjih, v znanosti bio materialov, v

nanotehnologiji, pri površinski funkcionalizaciji, pri selektivni funkcionalizaciji linearnih

polimerov, v visoko občutljivi litografiji in optiki. Žal pa se lahko pri klasičnem-verižnem

procesu radikalske fotopolimerizacije pojavijo težave, saj ima sama reakcija kompleksno

kinetiko, je občutljiva na kisik in tvori heterogene polimere. In ravno zaradi teh težav se vse

bolj uporablja tiol-en fotopolimerizacija.[17]

Z uporabo tiol-en fotopolimerizacije, ki združuje lastnosti klik reakcije in prednosti klasične

foto polimerizacije pridobimo reakcijo tiol-en fotopolimerizacije, ki je zelo uporabna v

različnih kemijskih sintezah in prav tako za pripravo homogenih polimernih materialov. Tiol-

en fotopolimerizacija ima torej številne prednosti, saj ima reakcija enostavno kinetiko, ki

omogoča preprosto kontrolo stopenjskega in verižnega mehanizma radikalske reakcije.[17]

Prednosti foto tiol-en polimerizacije omogočajo, da se je uporabnost reakcije zelo razširila in

postala uporabna na številnih področjih. Uporabljala se za številne sintezne procese in pri

pripravi različnih polimernih materialov. Primerna pa je tudi za sintezo makro poroznih

materialov, ki se uporabljajo za stacionarno fazo pri kapilarni tekočinski kromatografiji in kot

encimski mikro reaktorji.[22][23]

Princip foto tiol-en polimerizacije so začeli uporabljati tudi za sintezo makro poroznih

polimerov s pomočjo emulzije. Leta 2011 so Cameron in njegovi sodelavci predstavili

pripravljen poliHIPE material s pomočjo polimerizacije HIP emulzije po principu tiol-en

polimerizacije. Sintetiziran polimerni makro porozni material je bil pripravljen na osnovi tri-

akrilatov in bis alkenov kot iniciator pa so uporabili mešanico difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)

fosfine okida in 2-hidroksi-2-metilpropiofenona. Dosegli so 75 % - 80 % poroznost z

velikostjo primarnih por v območju od 10 µm do 30 µm.[24] Chen in Cameron sta prav tako

uspešno pripravila poliHIPE material s pomočjo tiol-ene fotopolimerizacije. Preučila sta

namreč lastnosti pridobljenih poliHIPE materialov, če uporabimo različne tipe alkenov pri

polimerizaciji. Namreč, če uporabimo monomere-alkene, ki so sposobni homopolimerizacije,

kot so multifunkcionalni akrilati, lahko tiol-ene foto polimerizacija poteče po verižnem

mehanizmu in dobimo polimerni material z drugačnimi lastnostmi, kot kadar uporabimo

monomere-alkene, ki nimajo možnosti homopolimerizacije. Med takšne monomere uvrščamo

alil etre in bis alkene, in z njimi poteče reakcija po stopenjskem mehanizmu.[26]

2.8 Aplikacije poliHIPE materiala

Polimerni materiali, s kontrolirano makro porozno strukturo, so uporabni na številih različnih

področjih v tehnologijah, in sicer lahko se uporabljajo:

za separacijo in čiščenje

kot nosilci katalizatorjev in reagentov

za shranjevanje vodika

kot nosilci za biološke celice in v tkivnem inženirstvu


13

2.8.1 Porozni polimerni materiali za separacijo in čiščenje

PoliHIPE materiali so zaradi svoje visoko porozne strukture prepustni za prehajanje plinov in

tekočin skozi material, za kar jih uporabljajo v ločevalnih kolonah ali kot ločevalne membrane.

Visoko porozna struktura, mehanska stabilnost in togost poliHIPE monolitov, so lastnosti, ki

omogočajo uporabo v kromatografskih separacijskih procesih.[27] Večina znanstvenikov je

poročalo o pripravi poliHIPE materialov na osnovi glicidil metakrilata (GMA) za uporabo v

kromatografskih procesih. PoliHIPE material na osnovi GMA monomera je zelo uporaben

predvsem v ionski izmenjevalni kromatografiji zaradi proste epoksi skupine, ki se enostavno

funkcionalizira. Pulko in raziskovalci so tako uspešno pripravili poliHIPE membrane na

osnovi glicidil metakrilata, ki so jih funkcionalizirali z dietilaminom in nato uspešno uporabili

v ionsko-izmenjevalnem procesu za čiščenje proteinov.[28]

Polimerne porozne materiale lahko uporabimo tudi v procesu filtracije, kjer se uporabljajo

predvsem za čiščenje vod. In sicer so Benicewicz in kolegi med prvimi poročali o uporabi

poliHIPE materiala za odstranjevanje težkih kovin iz vode.[29] Kasneje so Huš in sodelavci s

pomočjo poroznega poli(GMA) materiala iz vode uspešno odstranili svinec, kadmij in

srebro.[30] Porozni polimerni material za čiščenje atrazina iz kontaminirane vode so uspešno

pripravili Pulko in raziskovalci. Polimerni material so pripravili na osnovi nitrofenil akrilata,

funkcionaliziranega s piperazinom. Z uporabo poliHIPE materiala so v treh dneh iz vode

uspešno odstranili 95% atrazina v območju od 33 ppb do 300 ppb.[31] Raziskovalci iz podjetja

Unilever so patentirali poliHIPE material na osnovi stirena in divinilbezena s pomočjo

katerega lahko iz kontaminirane vode uspešno odstranili virus polio tip1.[3]

2.8.2 Porozni polimerni materiali kot nosilci katalizatorjev in reagentov

Porozni polimeri se veliko uporabljajo kot podpora za vezavo biomakromolekul in raznih

biokatalizatorjev-encimov. Encimi so zelo uporabni kot katalizatorji v številih procesih

pridobivanja zdravil in kemikalij. Pomembno je, da je encim po končani reakciji enostavno

odstranljiv iz produkta. Encim se lahko na polimerno podlago adsorbira ali se veže s

kovalentno vezjo. Kovalentna vezava encim-nosilec je močnejša, kar omogoča večkratno

uporabo kompleksa encim-nosilec brez zmanjšanja encimske aktivnosti.[3]

Piere je med prvimi predstavil uporabo poroznega polimernega nosilca s kovalentno

imobilizacijo encima za uporabo v biokatalizi. In sicer so pripravili poliHIPE material na

osnovi etilheksil akrilata s vključenim monomerom N – akriloksi succinimid (NASI) in tako

uspešno imobilizirali encima lipazo B (Cal-B) in protein (rAceGFR). Prav tako so ugotovili,

da ima imobiliziran encim s kovalentno vezjo večji dostop do substrata kot encimi, ki so

adsorbirani na nosilec ali se nahajajo prosto v raztopini.[32]

Kimmins in raziskovalci so ugotovili, da je primeren poliHIPE material za imobilizacijo

encimov porozni poli(GMA), na katerega so uspešno imobilizirali proteinaze s pomočjo

reakcije na epoksi skupino ali na predhodno funkcionaliziran poli(GMA).[33]

2.8.3 Polimerni nosilci za shranjevanje vodika

Vodik dandanes predstavlja alternativni vir energije, ki bi lahko nadomestil uporabo

ogljikovodikovih goriv za pridobivanje energije. Viri energije na osnovi ogljikovodikov so


14

namreč že močno izrabljeni, zato je potrebno iskati nove možnosti. Uporaba vodika je zelo

priporočena, saj s pomočjo vodika lahko pridobijo do trikrat več energije, kot z uporabo goriv

na osnovi ogljikovodikov. Slabost uporabe vodika je le v tem, da so ogljikovodiki pri

normalnem tlaku in temperaturi večinoma v tekočem agregatnem stanju, zato shranjevanje do

uporabe ni problematično, medtem ko je vodik pri normalnih pogojih v plinastem agregatnem

stanju, kar predstavlja težavo pri shranjevanju vodika do uporabe.[3]

Za shranjevanje vodika so sicer razvili nekaj možnosti, kot so stiskanje vodika, utekočinjanje

vodika, uporaba kovinskih hidridov, adsorpcija vodika na ogljikove nosilce (ogljikove nano

cevke, aktivno oglje in mikroporozni polimeri). Vendar vse te možnosti shranjevanja imajo

kar nekaj slabosti.[3] Kasneje so ugotovili, da se največji potencial za shranjevanje vodika

pokaže pri fizični adsorpciji na ogljikov nosilec, ki ima visoko specifično površino, vse do

2000 m2/g. Visoke specifične površine najlažje pridobijo s pripravo poliHIPE materialov na

osnovi hiperzamreženih polimerov. Prvi hiperzamreženi poliHIPE material, ki so ga preučili

kot potencialni nosilec za shranjevanje vodika, je bil pripravljen na osnovi stirena in 4-vinil

benzen klorida. Dosegli so visoko specifično površino in uspešno povišali adsorpcijo

vodika.[34]

Za shranjevanje vodika se kot alternativna tehnika uporabljajo tudi klatrat hidrati, ki delujejo

kot nekakšna kletka iz molekul vode, ki v notranjosti vključujejo male molekule, kot je npr.

vodik.[3] Cooper in raziskovalci so pripravili poliHIPE material za shranjevanje vodika, ki je

imel na površini film na osnovi klatrat hidrata z dodatkom tetrahidrofurana. Absorpcija vodika

pri uporabi poliHIPE materiala in klatrat hidrata je bila višja kot pri uporabi klasičnega

klatrata.[35]

2.8.4 Polimerni materiali kot nosilci za biološke celice in uporabo v tkivnem inženirstvu

PoliHIPE materiali so izredno uporabni v tkivnem inženirstvu. Njihova uporaba je vse bolj

pogosta ravno zaradi njihovih edinstvenih lastnosti, kot so porozna struktura, primerna

velikost in porazdelitev primarnih por in mehanska stabilnost. Uporabljajo se predvsem kot

opora za razvoj bioloških celic, ki se zaradi porozne strukture in omogočenega prehoda hranil

lahko razrastejo po nosilcu. Takšne polimerne nosilce z ustrezno razmnoženimi celicami se

lahko prenese v telo, kjer nadomestijo poškodovano tkivo. Kot primerni nosilci so se skozi

raziskave najbolje izkazali nosilci s tridimenzionalno strukturo, kajti ugotovili so, da so

polimerni nosilci, ki imajo 3 D strukturo primernejši za gojenje celic kot nosilci z 2 D

strukturo.[3] Hrustančne celice so bile prve, ki so jih vzgojili in razmnožili na poroznem

polimernem nosilcu in jih ustrezno implantirali v telo, kjer bi naj nadomestile poškodovano

tkivo.[36]

Za pripravo poroznih 3 D nosilcev se uporabljajo številne tehnike, med učinkovitejše tehnike

se uvršča priprava tridimenzionalnega poliHIPE nosilca s pomočjo polimerizacije HIP

emulzije. Z uporabo HIP emulzije lahko namreč kontroliramo poroznost, velikost por in

porazdelitev le teh v polimeru. Kontrolirana morfologija pa je izredno pomembna ravno za

rast in razvoj celic na nosilcu, kajti različni tipi celic potrebujejo različne velikosti por, kar

lahko zelo uspešno kontroliramo pri pripravi nosilca s pomočjo HIP emulzije.[2]


15

Uporabo poroznih poliHIPE nosilcev za gojenje celic in uporabo v tkivnem inženirstvu

zasledimo že v začetku 21. stoletja.[27] Od takrat so pripravili že vrsto različnih poliHIPE

nosilcev. Med prvimi so Busby in raziskovalci poročali o pripravi poliHIPE nosilca na osnovi

akrilata. Nanj so nanesli celice, človeške fibroblaste, in kot rezultat dobili celično matriko.[37]

Akay in raziskovalci so pripravi poliHIPE material s 70 %-97 % poroznostjo na osnovi

polistirena, ki so ga uporabili kot nosilec za rast in množitev osteoblastih celic.[38] Bokhari in

raziskovalci so za gojenje hepatociskih celic pripravili porozno poli(stiren – ko - divinil

benzen) membrano, ki je zaradi porozne strukture omogočala prehod hranil, kar je pomembno

za rast celic v in vitro okolju.[39] Za podporo skletnih mišič pa so Lumelsky in raziskovalci

pripravili polimerni nosilec iz polikaprilaktona in polistirena v obliki monolita.[40]

V tkivnem inženirstvu pa se vedno bolj uporabljajo predvsem biorazgradljivi in

biokompatibilni poliHIPE nosilci. Najprej so biorazgradljive polimerne materiale pripravljali

na osnovi biopolimerov, kasneje pa so pripravili prvi hidrofilni 3 D poliHIPE nosilec s

funkcionalizacijo vinilne skupine na anhidroglukoznem biopolimeru. Polimerni nosilec je bil

primeren za migracijo nevronskih celic.[41] Berbetta in raziskovalci so uspešno pripravili

biorazgradljive poliHIPE materiale na osnovi želatine ki pa so se izkazali kot biokompatibilni

in mehansko stabilni za gojenje hepatociskih celic.[42]

Kasneje so biorazgradljive poliHIPE materiale začeli uspešno pripravljati na osnovi poli

estrov, kajti estrska vez omogoča enostavno razgradnjo po principu hidrolize vezi. Kot najbolj

primerni biorazgradljivi in biokompatibilni poliHIPE materiali so se pokazali polimeri na

osnovi multifunkcionalnih alkenov in tiolov, ki polimerizirajo po principu tiol-en reakcije.[3]

Prvi poliHIPE material, ki je zagotavljal vse te lastnosti po principu reakcije alkena in tiola, je

pripravil Caldwell, in sicer je uporabil tiol tris(3-merkaptopropionat) in trimetil propran v

molarnem razmerju funkcionalnih skupin 1:1. Kot rezultat je dobil polimerni nosilec s

primarnimi porami v rangu velikosti 35 µm -125 µm. Pripravljen polimerni nosilec se je

izkazal kot primeren za rast in razvoj bioloških celic keratonicit, ki so razvile željene biološke

lastnosti in možnost nadaljnje uporabe v tkivnem inženirstvu.[43]

Sušeč in raziskovalci so uspešno pripravili biorazgradljiv poliHIPE material, na osnovi

monomerov tetrakis(3-merkaptopropionata) in vinil estra, z nizko citotoksičnostjo in

možnostjo biorazgradnje. Pripravljen polimerni material so uporabili kot nosilec na katerega

so nanesli osteoblastne celice, ki so se uspešno razrastle na nosilcu, ki bi bil primeren za

nadaljnjo uporabo v tkivnem inženirstvu in različnih biomedicinskih aplikacijah.[44]

Naranda in raziskovalci so prav tako uspešno pripravili poliHIPE nosilec s prisotno estrsko

vezjo, ki polimernemu nosilcu zagotavlja možnost enostavne razgradnje. Za polimerizacijo so

izbrali ne citotoksične monomere, na osnovi vinil estrov. Uspešno so pripravili poliHIPE

nosilec z visoko poroznostjo in primarnimi porami v rangu velikosti 50 µm-170 µm, ki je bil

primeren za gojenje hrustančnih celic.[45]


16

3 Eksperimentalni del

3.1 Materiali

Za pripravo emulzije z visokim deležem notranje faze smo uporabili naslednje kemikalije:

divinil adipat (DVA, TCI Europe)

tetrakis (3-merkaptopropionat) (tetratiol, TT, Sigma-Aldrich)

span 65 (Merck)

iniciator Irgacure 819 (I819, BASF)

poli(etilen glikol)-blok-poli(propilen glikol)-blok-poli(etilen glikol) (Pluronic L121,

PEL 121, Sigma-Aldrich)

kalcijev klorid heksahidrat (CaCl2 x 6H20, Sigma-Aldrich)

degazirano destilirano vodo

Za čiščenje pripravljenega polimernega materiala smo uporabili:

destilirano vodo

2-propanol (Merck)

3.2 Aparature

Za pripravo in karakterizacijo polimernih monolitov smo uporabili naslednje aparature::

Aparatura za merjenje mehanskih lastnosti

Mehanske lastnosti polimernih vzorcev smo izmerili na aparaturi Instron 5800 (Instron

Limited , MA, USA).

Elementni analizator

Na polimernih vzorcih smo določili kvantitativno elementno sestavo ogljika, dušika, vodika

in žvepla. Analizo smo opravili z elementnim analizatorjem (Perkin-Elmer CHNS/O 2400).

FTIR spektrometer

Kemijsko sestavo polimernih nosilcev smo potrdili s pomočjo FTIR spektra, ki smo ga posneli

s FTIR spektrometrom (Shimadzu IRAffinity-1 Fourier Transform Infrared

Spectrophotometer).

Elektronsko mešalo

Emulzijo z visokim deležem notranje faze smo med pripravo mešali z elektronskim mešalom

(Ika Werke).

Termostat Lauda

Za vzdrževanje konstantne temperature organske faze med pripravo HIP emulzij, smo

uporabljali termostat Lauda ((Alpha RA 12).

UV komora

Emulzijo z visokim deležem notranje faze smo po končanem mešanju fotopolimerizirali v UV

komori (UVITRON Intelli-Ray 600).


17

Vrstični elektronski mikroskop

S pomočjo vrstičnega elektronskega mikroskopa (Philips XL-30 SEM), smo ustrezno

okarakterizirali morfološke lastnosti pripravljenih polimernih nosilcev.

Porozimeter

Specifične površine pripravljenih polimernih nosilcev smo ustrezno izmerili s pomočjo BET

metode, ki temelji na adsorpciji - desorpciji dušika. Meritve smo izvedli na porozimetru

(Micromeritics TriStar II 3020).

3.3 Laboratorijske metode

Porozne polimerne nosilce smo pripravili s polimerizacijo HIP emulzije. Emulzijo smo

polimerizirali v UV komori, kjer je polimerizacija potekla po principu tiol-ene kemije s

pomočjo s fotoiniciatorja Irgacure 819.

3.3.1 Priprava poli(HIPE) materiala na osnovi TT in DVA

Polimerni material smo pripravili s pomočjo priprave emulzije po naslednjem postopku. V

zatemnjenem dvogrlem reaktorju smo pripravili organsko fazo, ki je bila sestavljena iz

monomerov DVA (2,656 g) in TT (3,225 g), iniciatorja Irgacure 819 (1 ut % glede na maso

monomerov) in surfaktantov SPAN65 in PEL121(15 vol. %, 20 vol. % in 25 vol. % glede na

volumen monomerov). Organsko fazo smo mešali s pomočjo elektronskega mešala, da smo

dobili homogeno monomerno fazo. Nato smo k organski fazi s pomočjo lij kapalnika po

kapljicah dodali vodno fazo (1,79 % vodna raztopina CaCl2 x 6H20). Po dodatku 80 vol. %

vodne faze, glede na celotni volumen emulzije, smo emulzijo mešali še 45 min s hitrostjo 250

obr./min. Pripravljeno emulzijo smo prelili v petrijevko in polimerizirali v UV komori 200 s

pri 90 % intenziteti. Po končani polimerizaciji smo polimerni vzorec čistili v Soxhletovem

aparatu, najprej 24 ur v vodi in nato še 24 ur v 2-propranolu. Po čiščenju smo vzorec posušili

na zraku. V tabeli 3-1 so prikazane točne zatehte reagentov za pripravo emulzij.

Vodno fazo smo pripravili iz kalcijevega klorida heksahidrata ter degazirane destilirane vode

tako, da smo v 100 mL bučko zatehtali kalcijev klorid heksahidrat in ga razredčili z degazirano

vodo do oznake. Tako smo dobili 1,79 % vodno raztopino kalcijevega klorida heksahidrata,

ki smo jo uporabili kot notranjo fazo emulzije.


18

Tabela 3-1: Zatehte pripravljenih polimernih vzorcev

Vzorec m (DVA) [g] m (TT) [g] m (SPAN65)

[g]

m (PEL121)

[g]

m (I819)

[g]

MG3 2,674 3,237 1,051 0,197 0,056

MG4 2,644 3,253 0,621 0,145 0,059

MG5 2,660 3,21 0,858 0,173 0,093

MG7 2,590 3,25 0,148 0,652 0,067

MG8 2,700 3,225 0,153 0,872 0,060

MG9 2,701 3,264 0,635 0,136 0,060

MG10 2,650 3,315 0,850 0,198 0,069

MG11 2,650 3,346 1,064 0,201 0,060

MG12 2,664 3,241 0,197 1,099 0,059

MG13 2,770 3,279 0,114 0,697 0,068

MG14 2,663 3,239 0,142 0,854 0,058

MG15 2,678 3,261 0,728 0,143 0,056

MG16 2,639 3,224 0,865 0,172 0,061

MG17 2,673 3,252 1,059 0,197 0,061

MG18 2,670 3,220 0,120 0,649 0,059

MG19 2,665 3,225 0,148 0,868 0,058

MG20 2,655 3,215 0,120 0,704 0,059

MG21 2,670 3,292 0,170 0,850 0,062

MG25 3,172 1,964 0,104 0,586 0,051

MG26 3,524 1,086 0,102 0,564 0,048

MG27 2,005 4,917 0,134 0,745 0,069

3.3.2 Biorazgradljivost polimernih materialov

Biorazgradljivost izbranih vzorcev smo preverili v nizkih koncentracijah vodne raztopine

NaOH. Najprej smo pripravili vodne raztopine NaOH različnih koncentracij

(10-3 M, 10-4 M in 10-5 M). Nato smo izrezali manjše kose polimernih vzorcev in jih stehtali.

Stehtane vzorce smo potopili v 40 mL NaOHaq izbranih koncentracij in jih v raztopinah

namakali 1 teden pri sobni temperaturi. Po 1 tednu smo od vzorcev odstranili raztopino

NaOHaq, koščke sprali z vodo in acetonom ter jih posušili na zraku. Suhe vzorce smo ponovno

stehtali in izračunali odstotek biorazgradljivosti vzorcev po enačbi 3.1. Test biorazgradljivosti

smo izvajali še nadaljnje 4 tedne.

% bio=(začetna masa vzorca−𝑘𝑜𝑛č𝑛𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑧𝑜𝑟𝑐𝑎)

𝑧𝑎č𝑒𝑡𝑛𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑧𝑜𝑟𝑐𝑎 𝑥 100% (Enačba 3.1)


19

3.4 Karakterizacijske metode

3.4.1 Vrstična elektronska mikroskopija

Morfološke lastnosti pripravljenih polimernih materialov preverimo s pomočjo vrstične

elektronske mikroskopije. Pripravljene polimerne vzorce pred SEM analizo ustrezno

naprašimo s paladijem ter tako pridobimo prevodne polimerne vzorce. Prevodne polimerne

vzorce ustrezno analiziramo s pomočjo elektronskega vrstičnega mikroskopa, ki temelji na

analizi površine vzorca s pomočjo elektronskega curka. Kot rezultat dobimo SEM sliko, ki jo

ustrezno analiziramo s pomočjo izbranega programa in Excela in tako pridobimo porazdelitev

in povprečno velikost por.

3.4.2 Dušikova adsorpcijska/desorpcijska porozimetrija

S pomočjo BET (Brunauer-Emmet-Tellerjeve) metode na porozimetru na podlagi adsorpcije

in desorpcije dušika izmerimo specifično površino sintetiziranih materialov. Specifična

površina nam poda informacije o porozni strukturi poliHIPE materiala.

Pripravljene vzorce pred meritvijo na porozimetru 24 ur prepihujemo z dušikom, saj tako

odstranimo ostanke topil. Po prepihovanju na porozimetru izvedemo analizo BET specifične

površine pri temperaturi 77,3 K.

3.4.3 Elementna analiza

S pomočjo elementne analize lahko določimo masni delež ogljika, vodika, dušika, žvepla in

kisika v vzorcu. V ta namen nam služi elementni analizator. Zatehtan vzorec vstavimo v

posebni lonček in ga vstavimo v vzorčevalnik. Vzorec se sežge v prebitnem kisiku, pri tem pa

nastanejo sežigni produkti, ki se reducirajo v pline C02, H20, N2 in SO2. Plini se nato

homogenizirajo in ločijo na koloni. S pomočjo detektorja in računalniškega programa, iz

ločenih plinov pridobimo podatke o masnih deležih elementov C, H, N in S.

3.4.4 FTIR spektroskopija

Kemijsko sestavo vzorec preverimo s FTIR spektroskopijo. S pomočjo FTIR spektrometra

najprej posnamemo ozadje, nato pa še spekter vzorec. Analize opravimo pri valovni dolžini

med 400 cm-1 in 4000 cm-1. Vzorec se skenira 10x, saj tako zmanjšamo šum spektra. Kot

rezultat pridobimo spekter z ustreznimi signali, ki nam opišejo ustrezne funkcionalne skupine

v polimernem vzorcu.

3.4.5 Testiranje mehanskih lastnosti

Natezne lastnosti pripravljenih polimernih vzorcev izmerimo pri sobni temperaturi na ustrezni

napravi Instron po standardu ISO 370/4. Pripravimo si preskuševalne vzorce dolžine 20 mm

in širine ravnega dela 2 mm, na katerih opravimo natezni preizkus pri konstantni hitrosti

10 mm min-1.

Kot rezultat pridobimo graf, ki nam prikazuje odvisnost natezne napetosti od nateznega

raztezka. Iz grafa ustrezno določimo natezno trdnost in zlomni raztezek. Prav tako pa lahko iz

grafa v območju linearnosti krivulje določimo vrednosti za Youngov modul.


20

4 Rezultati in diskusija

V sklopu magistrske naloge smo pripravili porozne poli(DVA-ko-TT) nosilce po principu tiol-

en klik polimerizacije (Slika 4-1). Glavni cilji magistrske naloge so bili pripraviti visoko

porozen material z ustrezno porazdelitvijo velikosti por za rast in razmnoževanje bioloških

celic in nadaljnjo uporabo v telesu.

Slika 4-1: Polimerizacijska shema poli(DVA-ko-TT) materiala

Na velikost in porazdelitev velikosti por vpliva veliko parametrov, ki jih lahko optimiramo pri

pripravi HIP emulzije. V okviru magistrske naloge smo proučili vpliv HLB vrednosti

surfaktantov (2,31 in 3,29), vpliv količine surfaktantov (15 vol. %, 20 vol. % in 25 vol. %),

vpliv temperature vodne faze (30 °C in 40 °C), vpliv temperature emulzije (40 °C) in vpliv

razmerja funkcionalnih skupin monomerov DVA in TT(1:1, 2:1, 4:1, 2:1) na morfologijo

polimernih vzorcev.

4.1 Študija morfologije polimera

Na morfologijo polimernih materialov lahko vplivamo s številnimi parametri, kot so vrsta in

koncentracija surfaktanta, temperatura vodne faze, temperatura emulzije, hitrost mešanja

emulzije, vrsta in koncentracija iniciatorja, … Del teh parametrov smo testirali s pripravo

poroznega poli(DVA-ko-TT) materiala, katerega morfologijo smo preverjali z uporabo

vrstičnega elektronskega mikroskopa. Iz SEM slik smo s pomočjo programa izmerili premer

primarnih por in pridobili podatke o povprečni velikosti in porazdelitvi velikosti primarnih

por.


21

4.1.1 Vpliv količine surfaktantov pri HLB vrednosti 3,29

Vrsta in količina surfaktantov lahko vpliva na morfologijo polimernih materialov. Proučili

smo kako količina surfaktantov SPAN65 in PEL121 v razmerju 15 : 85 in s HLB vrednostjo

3,29 vpliva na morfologijo poli(DVA-ko-TT)) materiala. Količino surfaktantov smo variirali

med 15 vol. %in 25 vol.%. Ostale reakcijske parametre, kot so temperatura zunanje in notranje

faze, hitrost mešanja in količina iniciatorja, smo vzdrževali konstantne. Podatki o vzorcih so

zbrani v tabeli 4-1. Za vzorce smo posneli SEM slike, ki jih vidimo na sliki 4-2, sliki 4-3 in

sliki 4-4.

Tabela 4-1: Podatki o pripravljenih vzorcih pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29

Vzorec HLB vrednost φsurf. [%] Tvf [°C] Te [°C]

MG7 3,29 15 s.t. s.t.

MG8 3,29 20 s.t. s.t.

MG12 3,29 25 s.t. s.t.

Slika 4-2: SEM slika vzorca MG7


22




23

Iz SEM slik ugotovimo, da s spreminjanjem količine surfaktantov vplivamo na nastanek

poliHIPE morfologije. Zanjo so značilne primarne pore, ki nastanejo na mestih kapljic

notranje faze, in sekundarne oz. povezovalne pore. Tako pri vzorcu MG7 s 15 vol. %

surfaktantov kot pri vzorcu MG8 z 20 vol. % lahko vidimo tipično poliHIPE morfologijo. Pri

vzorcu MG8 se je deloma izoblikovala tudi črvičasta struktura. Pri vzorcu MG12 s 25 vol. %

surfaktantov vidimo, da nima tipične poliHIPE morfologije, temveč ima bikontinuirno

strukturo.

Pri surfaktantih s HLB vrednostjo 3,29 smo ugotovili, da s povečavanjem količine

surfaktantov iz 15 vol. % na 25 vol. % tipična poliHIPE morfologija struktura prehaja v

bikontinuirno.

Vzorcema MG7 in MG8 smo pomerili velikost primarnih por in izdelali graf porazdelitve

velikosti primarnih por. Za vzorec MG12 porazdelitve velikosti por nismo naredili, saj vzorec

nima izoblikovane poliHIPE morfologije. Porazdelitev velikosti primarnih por za vzorec MG7

vidimo na grafu 4-1 za vzorec MG8 pa na grafu 4-2. Prav tako smo izračunali povprečno

velikost primarnih por za vzorca MG7 in MG8, podatki so zbrani v tabeli 4-2.

Graf 4-1: Porazdelitev primarnih por za vzorec MG7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

24-34 34-68 68-102 102-136 136-170

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG7


24


Tabela 4-2: Podatki o povprečni velikosti primarnih por za vzorce MG7, MG8 in MG12

Vzorec φsurf. [%] dpor [µm]

MG7 15 65

MG8 20 42

MG12 25 /

Iz porazdelitve velikosti primarnih por in izračunane povprečne velikosti por ugotovimo, da

so pri vzorcu MG7 nastale večje primarne pore kot pri vzorcu MG8. Iz tega lahko sklepamo,

da količina surfaktantov vpliva tudi na velikost primarnih por v polimernem nosilcu, in sicer

s povečevanjem količine surfaktantov se primarne pore v poliHIPE vzorcu pri HLB vrednosti

3,29 manjšajo.

4.1.2 Vpliv količine surfaktantov pri HLB vrednosti 2,31

Nato smo izbrali obratno razmerje med surfaktanti, in sicer smo izbrali razmerje SPAN65:

PEL121= 85 : 15 in s pomočjo enačbe 1.1 izračunali HLB vrednost 2,31. Tudi pri tem razmerju

surfaktantov smo pripravili HIP emulzije z različnimi količinami surfaktantov (15 vol. %,

20 vol. % in 25 vol. %), medem ko smo ostale reakcijske parametre vzdrževali konstantne.

Podatki o vzorcih so zbrani v tabeli 4-3. Za posamezne vzorce smo posneli SEM slike, ki jih

vidimo na sliki 4-5, sliki 4-6 in sliki 4-7.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

12-23 23-46 46-69 69-92 92-115

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG8


25

Tabela 4-3: Podatki o pripravljenih vzorcih pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31

Vzorec HLB

vrednost

φsurf. [%] Tvf [°C] Te [°C]

MG4 2,31 15 s.t. s.t.

MG5 2,31 20 s.t. s.t.

MG3 2,31 25 s.t. s.t.



26




27

Iz SEM posnetkov je razvidno, da se pri uporabi surfaktantov s HLB vrednostjo 2,31

morfologija materiala spreminja s spreminjanjem količine uporabljenih surfaktantov. Pri

vzorcu MG4 (15 vol. % surfaktantov) ne pridobimo poliHIPE morfologije, opazimo le

črvičasto strukturo. Vzorec ima torej bikontinuirno strukturo. Pri vzorcu MG5 (20 vol. %

surfaktantov) opazimo poliHIPE strukturo, vidne so primarne in sekundarne oz. povezovalne

pore. Še vedno je prisotna črvičasta struktura, ki tokrat oblikuje poliHIPE morfologijo. Pri

vzorcu MG3 (25 vol. % surfaktantov) prav tako pridobimo tipično poliHIPE strukturo z

izoblikovanimi primarnimi in sekundarnimi oz. povezovalnimi porami.

Rezultati kažejo na to, da pri surfaktantih s HLB vrednostjo 3,29 dobimo poliHIPE

morfologijo ob uporabi nižje količine surfaktantov, medtem ko pri surfaktantih s HLB

vrednostjo 2,31 dobimo poliHIPE morfologijo z višjo količino uporabljenih surfaktantov.

Za vzorca MG5 in MG3 smo naredili tudi grafično porazdelitev velikosti primarnih por in

izmerili povprečno velikost le teh. Za vzorec MG5 porazdelitev velikosti primarnih por vidimo

na grafu 4-3 in za vzorec MG3 na grafu 4-4. Porazdelitve velikosti primarnih por za vzorec

MG4 nismo naredili, saj vzorec nima izoblikovane poliHIPE morfologije. Povprečne velikosti

primarnih por za posamezne vzorce so zbrane v tabeli 4-4.


0

5

10

15

20

25

30

15-26 26-52 52-78 78-104 104-130

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG3


28


Tabela 4-4: Podatki o povprečni velikosti primarnih por za vzorce MG3, MG4 in MG5.


MG4 15 /

MG5 20 31

MG3 25 55

Iz porazdelitve velikosti primarnih por in izračunane povprečne velikosti por ugotovimo, da

so pri vzorcu MG3 nastale večje primarne pore kot pri vzorcu MG5. Iz tega lahko sklepamo,

da količina surfaktantov s HLB vrednostjo 2,31 vpliva na velikost primarnih por v polimernem

nosilcu, in sicer s povečevanjem količine surfaktantov nastanejo večje primarne pore v

poliHIPE materialih. Kar je spet ravno obratno kot pri surfaktantih s HLB vrednostjo 3,29.

4.1.3 Vpliv HLB vrednosti pri posamezni količini surfaktantov na morfologijo polimera

Kot smo že ugotovili s spreminjanjem volumskega deleža surfaktantov pri posamezni HLB

vrednosti, vplivamo na morfologijo polimernega nosilca. Ugotovili smo, da lahko imajo vzorci

tipično poliHIPE ali bikontinuirno morfologijo ter, da so pore različnih velikosti. Ker na

morfologijo polimernih materialov vpliva tudi vrsta surfaktantov, ki se med seboj razlikujejo

po HLB vrednostih, smo pročili kako pri konstantnih reakcijskih pogojih, kot so razmerje

monomerov, količina surfaktantov, količina iniciatorja, hitrost mešanja in temperatura vodne

ter organske faze, vplivajo surfaktanti z različnimi HLB vrednostmi na morfologijo poli(DVA-

ko-TT). Med seboj smo primerjali morfologijo polimerov, ki smo jih pripravili z uporabo

surfaktantov s HLB vrednostmi 2,31 in 3,29 in z različnimi količinami le teh.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

7-15 15-30 30-45 45-60 60-75

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG5


29

V tabeli 4-5 so zbrani podatki o vseh vzorcih, ki jih želimo primerjati pri posameznem

volumskem deležu surfaktantov.

Tabela 4-5: Podatki o vzorcih pri preučevanju vpliva HLB vrednosti surfaktantov

Vzorec HLB vrednost φsurf. [%] Morfologija vzorca [/]

MG7 3,29 15 poliHIPE

MG4 2,31 15 bikontinuirna



MG12 3,29 25 bikontinuirna


Ugotovimo, da HLB vrednost vpliva na izoblikovanje poliHIPE morfologije.

Pri dodatku 15 vol. % surfaktantov se poliHIPE morfologija oblikuje s surfaktanti z večjo

HLB vrednostjo(3,29). Pri surfaktantu z nižjo HLB vrednostjo (2,31) je morfologija

bikontinuirna.

Pri dodatku 20 vol. % surfaktantov ne pridobimo razlike v morfologiji materiala. V obeh

primerih smo dobili tipično poliHIPE morfologijo.

Pri dodatku 25 vol. % surfaktantov pa ugotovimo, da se poliHIPE struktura izoblikuje pri

surfaktantu z nižjo vrednostjo HLB (2,31). Pri HLB vrednosti 3,29 ima material bikontinuirno

strukturo.

4.1.4 Vpliv temperature vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29

V literaturi smo zasledili, da lahko temperatura vodne faze vpliva na velikost por v

polimernem materialu. Preučili smo vpliv segrete vodne faze (40 °C) na morfologijo

sintetiziranega materiala.

Pri pripravi emulzije smo ob konstantnem mešanju organske faze po kapljicah dodali segreto

vodno fazo na 40 °C. Segreto vodno fazo smo dodali samo pri dveh vzorcih, kajti pri vzorcu

z vsebnostjo 25 vol. % surfaktantov že pri sobni temperaturi nismo opazili izrazite poliHIPE

strukture in zato s segreto vodno fazo nismo izvedli eksperimenta. Podatki o vzorcih so zbrani

v tabeli 4-6. SEM slike za vzorec MG13 vidimo na sliki 4-8 in za vzorec MG14 na sliki 4-9.

Tabela 4-6: Podatki o vzorcih po dodatku segrete vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29


MG13 3,29 15 40 s.t.

MG14 3,29 20 40 s.t.


30




31

Iz SEM slik vzorcev MG13 in MG14 ugotovimo, da dobimo z dodajanjem segrete vodne faze

na 40 °C pri pripravi emulzije material, ki ima le bikontinuirno oz. črvičasto strukturo.

Dodatek segrete vodne faze na 40 °C pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29 torej ne izboljša

morfologije poliHIPE materiala.

4.1.5 Vpliv temperature vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31

Pripravili smo emulzijo s HLB vrednostjo surfaktantov 2,31 in pri pripravi le te smo k organski

fazi dodali segreto vodno fazo na 40 °C. Podatke o pripravljenih polimernih vzorcih vidimo v

tabeli 4-7. Za vzorce MG9, MG10 in MG11 smo posneli SEM slike, ki jih vidimo na sliki 4-

10, 4-11 in 4-12.

Tabela 4-7: Podatki o vzorcih po dodatku segrete vodne faze pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31


MG9 2,31 15 40 s.t.

MG10 2,31 20 40 s.t.

MG11 2,31 25 40 s.t.



32




33

Dodajanje segrete vodne faze k organski fazi HIP emulzije, stabilizirane s surfaktanti katerih

HLB vrednost je bila 2,31, je vodilo k izboljšanju morfologije poli(DVA-ko-TT) materialov.

Iz SEM slik vzorcev ugotovimo, da dobimo materiale s tipično poliHIPE morfologijo neglede

na to ali uporabimo 15 vol. %, 20 vol. % ali 25 vol. % surfaktantov. Namreč z dodatkom

segrete vodne faze pri vzorcu MG9, ki vsebuje 15 vol. % surfaktantov, dobimo poliHIPE

morfologijo, ki je pri vzorcu MG4 (15 vol. % surfaktantov), kjer smo dodali vodno fazo sobne

temperature nismo dobili. Prav tako se je poliHIPE morfologija izboljšala pri vzorcu MG10

(20 vol. % surfaktantov) ob dodatku segrete vodne faze, saj smo dobili večje primarne pore

kot pri vzorcu MG5(20 vol. % surfaktantov), kjer smo dodali vodno fazo sobne temperature.

Pri vzorcu MG11, pa smo z dodatkom segrete vodne faze dobili porozen material z večjimi

primarnimi porami, ki so med seboj povezane z manjšim številom izjemno majhnih

sekundarnih por.

Za vzorce MG9, MG10 in MG11 smo izmerili tudi povprečno velikost primarnih por, podatki

so zbrani v tabeli 4-8. Naredili pa so tudi grafično ponazoritev porazdelitve velikosti primarnih

por za vzorce MG9, MG10 in MG11, kar vidimo na grafih 4-5, 4-6 in 4-7.


0

5

10

15

20

25

30

20-50 50-100 100-150 150-200 200-250

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG9


34



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

20-31 31-62 62-93 93-124 124-155

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG10

0

2

4

6

8

10

12

30-85 85-170 170-255 255-340 340-430

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG11


35

Tabela 4-8: Podatki o povprečni velikosti primarnim por za vzorce MG9, MG10 in MG11


MG9 15 69

MG10 20 54

MG11 25 176

Segreta vodna faza je izboljšala morfologijo poliHIPE materialov, ko smo uporabili

surfaktante s HLB vrednostjo 2,31. Če primerjamo povprečne velikosti por materialov

pripravljenih z vodno fazo pri sobni temperaturi in materialov pripravljenih s segreto vodno

fazo vidimo, da je segreta vodna faza povzročila nastanek večjih por v materialu. In sicer pri

dodatku 15 vol. % surfaktantov se je poliHIPE struktura izoblikovala in pridobili smo

primarne pore v rangu velikosti 69,42 µm. Pri vodni fazi sobne temperature je bila morfologija

bikontinuirna. Pri dodatku 20 vol. % surfaktantov smo z dodatkom segrete vodne faze

pridobili večje primarne pore kot pri vzorcu MG5 (vodna faza pri sobni temperaturi), in sicer

so se primarne pore povečale iz velikosti 31,04 µm na 54,29 µm. Pri polimernih vzorcih, ki

vsebujejo 25 vol. % surfaktantov pa smo z dodatkom segrete vodne faze prav tako povečali

primarne pore, prišlo je do nastanka zaprte poliHIPE strukture, nastale so velike pore premera

176,30 µm.

4.1.6 Vpliv temperature emulzije pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29

S segrevanjem vodne faze smo poli(DVA-ko-TT) monolitom izboljšali morfologijo. Dobili

smo željeno poliHIPE morfologijo z večjimi primarnimi porami in manjšimi povezovalnimi

porami. Nadalje, vplivali smo tudi na velikost por. Odločili smo se preveriti kako vpliva na

morfologijo in velikost por poli(DVA-ko-TT) monolitov segrevanje organske faze. Emulzije,

ki smo jih stabilizirali s surfaktanti s HLB vrednostjo 3,29 smo pripravili tako, da smo segreli

tako organsko kot vodno fazo na 30 °C oz. na 40°C. Emulzijo smo ves čas priprave segrevali

v termostatu. Podatki so zbrani v tabeli 4-9, SEM slike pripravljenih vzorcev pa vidimo na

sliki 4-13, sliki 4-14, sliki 4-15 in sliki 4-16.



MG18 3,29 15 40 40

MG19 3,29 20 40 40

MG20 3,29 15 30 30

MG21 3,29 20 30 30


36


Slika 4-14:SEM slika vzorca MG19


37




38

Pri vzorcih MG18 in MG19 ugotovimo, da s segrevanjem emulzije vplivamo na morfologijo

polimerov. Če strukturo primerjamo z vzorcema pri sobni temperaturi (MG7 in MG8)

ugotovimo, da povišana temperatura emulzije ruši poliHIPE morfologijo pri uporabi

surfaktantov s HLB vrednostjo 3,29. Opazimo, da se pri vzorcih MG18 in MG19 pojavi

črvičasta oz. bikontinuirna struktura.

Z znižanjem temperature na 30°C smo hoteli doseči, da bi se izoblikovala tipična poliHIPE

morfologija, kajti pri sobni temperaturi smo pri enaki HLB vrednosti surfaktantov dobili

poliHIPE morfologijo. Torej, kljub znižanju temperature emulzije na 30 °C, se pri vzorcih

MG20 in MG21 ni izoblikovala tipična poliHIPE morfologija. Pri obeh vzorcih opazimo le

črvičasto strukturo, ki nima izoblikovanih primarnih in sekundarnih por. Ponovno smo dobili

bikontinuirno strukturo polimernega materiala.

4.1.7 Vpliv temperature emulzije pri HLB vrednosti surfaktantov 2,31

Pri segrevanju emulzije na 40 °C s HLB vrednostjo surfaktantov 2,31, je ob dodatku vodne

faze emulzija razpadla. Podatki o vzorcih so zbrani v tabeli 4-10.


Vzorec HLB

vrednost

φsurf. [%] Tvf [°C] Te [°C] Stabilnost

emulzije

MG15 2,31 15 40 40 nestabilna



Torej smo ugotovili, da razmerje surfaktantov SPAN65 in PEL121 s HLB vrednostjo 2,31 pri

temperaturi 40 °C ni učinkovito za stabilizacijo emulzije. Emulzija po dodatku vodne faze

namreč razpade, kar pomeni, da dano razmerje surfaktantov emulzije več ne stabilizira.

4.1.8 Vpliv razmerja monomerov na strukturo polimernih nosilcev

Na morfologijo polimerov lahko vplivamo tudi s spreminjanjem razmerja med funkcionalnimi

skupinami monomerov. Namreč, s spreminjanjem razmerja monomerov tiol-en reakcija

poteče po različnih mehanizmih in tako dobimo material z različno morfološko strukturo. Prav

tako se s spreminjanjem razmerij monomerov spreminja polarnost oljne-zunanje faze v

emulziji, kar vpliva na kinetično stabilnost emulzije.

Pripravili smo polimerne vzorce z različnimi razmerji funkcionalnih skupin tetratiola in

divniladipata (1 : 1, 1 : 2, 1 : 4, 2 : 1). Podatki o vzorcih so zbrani v tabeli 4-11.

Za pripravljene polimerne vzorce smo posneli tudi SEM slike, in sicer vzorec MG7 vidimo na

sliki 4-17, vzorec MG25 na sliki 4-18 in vzorec MG26 na sliki 4-19. Vzorca MG27 nismo

posneli, kajti emulzija je med pripravo razpadla. Predvidevamo, da je bilo v emulziji preveč

tiolnih skupin, ki so zavirale polimerizacijo.


39

Tabela 4-11: Podatki o vzorcih z različnimi razmerji funkcionalnih skupin DVA in TT

Vzorec HLB

vrednost

Razmerje f.s.

DVA:TT

φsurf. [%] Stabilnost

emulzije

Te [°C]

MG7 3,29 1 : 1 15 stabilna s.t.

MG25 3,29 2 : 1 15 stabilna s.t.

MG26 3,29 4 : 1 15 stabilna s.t.

MG27 3,29 1 : 2 15 nestabilna s.t.



40




41

Pri vzorcih MG7, MG25 in MG26, kjer smo povečali razmerje DVA napram TT iz 1 : 1 na

2 : 1 oz. na 4 : 1, smo dobili stabilno emulzijo in posledično tudi polimerni nosilec. Iz SEM

slik je razvidno, da smo pri vseh treh razmerjih dobili material s tipično poliHIPE morfologijo.

Pri vzorcu MG27, smo povečali vsebnost TT v emulziji. Razmerje DVA napram TT je bilo

1 : 2. Nastala emulzija je bila sicer stabilna vendar je med polimerizacijo razpadla.

Materialom s tipično poliHIPE morfologijo, smo izmeri velikost primarnih por in narisali graf

porazdelitve velikosti por primarnim por izmerili povprečno velikost le teh. Porazdelitev

velikosti por za vzorec MG7 vidimo na grafu 4-1, za vzorec MG25 na grafu 4-8 in za vzorec

MG26 na grafu 4-9 . Podatki o povprečni velikosti por so zbrani v tabeli 4-12.


0

5

10

15

20

25

30

4-5 5-10 10-15 15-20 20-25

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG25


42


Tabela 4-12: Podatki o povprečni velikosti primarnih por za vzorce MG7, MG25 in MG26

Vzorec φsurf. [%] Razmerje f.s. DVA in TT dpor [µm]

MG7 15 1 : 1 65

MG25 15 2 : 1 11

MG26 15 4 : 1 8

Ugotovimo, da se s povečevanjem deleža monomera DVA v emulziji, spreminja povprečna

velikost primarnih por. In sicer pri vzorcu MG7 (DVA : TT = 1: 1) imamo največje primarne

pore velikosti 64,80 µm, pri vzorcu MG25 (DVA : TT = 2: 1) imamo primarne pore velikost

10,52 µm in pri vzorcu MG26, kjer smo dodali največ DVA (DVA : TT = 4:1),), so primarne

pore najmanjše, velikosti 8,16 µm.

0

5

10

15

20

25

1,5-3,5 3,5-7,0 7-10,5 10,5-14 14-17,7

Štev

ilo p

or

Premer por [µm]

MG26


43

4.2 FTIR spektroskopija

Poli(DVA-ko-TT) nosilce smo pripravljali zmeraj z istimi monomeri. Pri sintezi smo

spreminjali le delež surfaktantov z različno HLB vrednostjo, razmerje monomerov in

temperaturo vodne faze ter emulzije. Na osnovi omenjenega sklepamo, da je kemijska sestava

vseh vzorcev enaka. V polimerno mrežo bi naj bila vključena monomera DVA in TT, kar smo

preverili s FTIR spektroskopijo. Posneli smo FITR spekter vzorca MG3. FTIR spekter

izbranega polimernega vzorca vidimo na sliki 4-21.

Slika 4-20: FTIR spekter poli(DVA-ko TT) vzorca

Na FTIR spektru vidimo signala za prisotno estrsko vez pri 1725,40 cm-1 (C=O) in

1135,16 cm-1(C-O) in odsotnost signalov za vinilno skupino (C=C), ki je prisotna v DVA

(1648 in 857 cm-1). S tem smo potrdili vključenost DVA v polimerno mrežo. Na spektru ne

vidimo signala za tiolno skupino, ki je prisotna v monomeru TT (2580 cm-1), kar lahko

pomeni, da je polimerizacija med DVA in TT uspešno potekla in da smo dobili material z

obema monomeroma v strukturi. Vendar pa prisotnosti TT v polimerni mreži s tem nismo

potrdili.

Za dokaz tega smo uporabili elementno analizo vzorcev.

400600800100012001400160018002000240028003200

1/cm

-30

-15

0

15

30

45

60

75

90

%T

29

19

,39

17

25

,40

11

35

,16

DVA-TT


44

4.3 Elementna analiza

S pomočjo elementne analize pridobimo podatke o masnih deležih elementov v vzorcu. Za nas

je pomembna predvsem vsebnost žvepla v vzorcu, saj lahko s pomočjo vsebnosti žvepla,

ocenimo uspešnost polimerizacije med DVA in TT.

Elementno analizo pripravljenih vzorcev smo naredili s pomočjo elementnega analizatorja

Perkin-Elmer CHNS/O 2400. Preračunali smo tudi teoretične vrednosti in ocenili odstopanje

od praktičnih vrednosti. Vsi podatki so zbrani v tabeli 4-13.

Tabela 4-13:Podatki o elementni analizi vzorcev

Eksperimentalno izmerjeno Teoretično

Vzorec wCeks.

[%]

wHeks.

[%]

wNeks.

[%]

wSeks.

[%]

wCteo.

[%]

wHteo.

[%]

wNteo.

[%]

wSteo.

[%]

η [%]

MG3 50,64 6,44 -0,16 9,40 50,28 6,34 0,00 14,34 94,71

MG4 50,18 6,92 -0,16 9,18 50,20 6,33 0,00 14,45 99,68

MG5 47,55 5,95 -0,16 8,12 50,29 6,34 0,00 14,32 98,95

MG7 47,98 7,74 0,14 12,79 50,11 6,32 0,00 14,58 95,68

MG8 50,30 8,48 0,13 12,56 50,34 6,34 0,00 14,26 93,65

MG9 47,29 8,24 0,15 10,94 50,29 6,34 0,00 14,33 93,21

MG10 48,95 8,93 0,15 11,74 50,13 6,33 0,00 14,56 91,88

MG11 51,09 6,64 -0,16 8,53 50,08 6,32 0,00 14,62 95,80

MG12 53,54 7,39 0,13 11,71 50,25 6,33 0,00 14,39 98,08

MG13 45,66 8,35 0,07 11,86 50,38 6,34 0,00 14,20 92,52

MG14 47,94 7,69 0,09 12,05 50,26 6,33 0,00 14,38 94,59

MG18 48,32 5,67 -0,09 7,76 50,30 6,34 0,00 14,32 98,30

MG19 48,52 5,58 -0,17 7,56 50,20 6,33 0,00 14,46 98,21

MG20 48,20 5,68 -0,14 7,22 50,28 6,34 0,00 14,35 98,48

MG21 48,91 5,53 -0,19 6,74 50,19 6,33 0,00 14,46 98,85

MG25 56,70 7,56 0,01 10,05 53,40 6,56 0,00 10,01 87,70

MG26 59,85 7,71 0,06 6,48 56,16 6,75 0,00 6,18 79,79

Ugotovimo, da so vrednosti določene s pomočjo elementne analize zelo blizu teoretičnim

vrednostim za posamezen element. Manjša odstopanja eksperimentalnih vrednosti od

teoretičnih vrednosti se lahko pojavijo zaradi napake v analizi. Izkoristek polimerizacije med

TT in DVA je pri razmerju monomerov 1 : 1 vedno nad 90 %, kar je dokaz, da je stopenjska

polimerizacija med vinilno in tiolno skupino potekla učinkovito v razmerju ena tiolna skupina

proti eni vinilni skupini. Pri vzorcih MG25 in MG26, kjer razmerje funkcionalnih skupin ni

bilo 1:1 je izkoristek reakcije temu primerno manjši.


45

4.4 Mehanske lastnosti

Torej s spreminjanjem različnih parametrov pri pripravi emulzije, lahko vplivamo na

mehanske lastnosti materiala. V literaturi smo zasledili, da na mehanske lastnosti vplivajo

različni parametri, med njimi tudi razmerje monomerov in procent vodne faze.[44]

Nas pa je zanimalo predvsem ali na mehanske lastnosti vplivata HLB vrednost surfaktantov

in temperatura emulzije. Izbrali so si tri vzorce, in sicer MG5, MG7 in MG19 ter izvedli

nateznostni preizkus. Kot rezultat dobimo krivuljo natezna napetost v odvisnosti od raztezka.

(Slika 4-20).

Slika 4-21: Krivulja natezne napetosti vs. raztezek za izbrane poliHIPE vzorce

Iz grafa krivulje pridobimo vrednosti za mehanske lastnosti. Podatki so zbrani v tabeli 4-14.

Tabela 4-14: Podatki o mehanskih lastnostih vzorcev

Vzorec HLB

vrednost

Te [°C] Natezna trdnost

[kPa]

Raztezek ob

zlomu [%]

Youngov

modul [kPa]

MG5 2,31 s.t. 106±19 42,1±7,6 174±20

MG7 3,29 s.t. 169±24 54,3±7 222±21

MG19 3,29 40 191±32 57,5±7,4 237±10

Torej ob primerjavi vzorcev MG5 in MG7, kjer smo preučili vpliv HLB vrednosti surfaktantov

na mehanske lastnosti, ugotovimo, da so vrednosti za natezno trdnost in pripadajoči raztezek

ter Youngov modul ob zlomu višje pri vzorcu MG7. HLB vrednost vpliva na mehanske

lastnosti, in sicer pri višji HLB vrednosti dosežemo višje vrednosti Youngovega modula,

natezne trdnosti in raztezka.

Pri primerjavi vzorca MG7 in MG19 pa ugotovimo, da s spreminjanjem temperature emulzije

prav tako vplivamo na vrednosti natezne trdnosti, pripadajočega raztezka ob zlomu in

Youngovega modula. Torej sprememba temperature emulzije prav tako vpliva na mehanske

lastnosti, vendar je vpliv temperature emulzije manjši kot vpliv HLB vrednosti surfaktantov.


46

4.5 Biorazgradljivost vzorcev

Biorazgradljivi materiali so uporabni na številnih področjih, najbolj aktualna je uporaba v

medicini, ki se je začela že v 20. stoletju na področju proteinov in polisaharidov. V zadnjem

času pa je zelo narasla uporaba biorazgradljivih materialov tudi v tkivnem inženirstvu, kjer jih

uporabljajo predvsem za rast in razvoj tkiv.[2]

Razgradnja materiala je definirana kos fizična ali kemična sprememba na materialu, ki jo

lahko povzročijo različni faktorji kot so svetloba, toplota, kemijski pogoji ali biološka

aktivnost. Med razgradnjo polimernega materiala uvrščamo tudi spremembe polimernih

lastnosti zaradi prekinitve vezi v materialu. Med najbolj aktualne in zanimive vezi uvrščamo

estrsko vez, ki enostavno razpade s hidrolizo.[46]

Biorazgradljivost številnih polimernih vzorcev na osnovi tiolov in alkenov s prisotno estrsko

vezjo so izvajali že v PBS pufru in različnih koncentracijah raztopine NaOH. Lumelsky je v

3 M NaOHaq uspešno razgradil poliHIPE material na osnovi t-butil akrilata zamreženega z

poli(ε-kaprolaktonom).[47]Caldwell in raziskovalci so poskusili z razgradnjo tiol-en poliHIPE

polimernih vzorcev na osnovi tritiola in trimetilopropana triakrilata v 0,1 M raztopini NaOHaq,

kjer so dosegli 80 %-90 % razgradljivost po 7 dneh.[43] Sušec je biorazgradjo poliHIPE

vzorcev na osnovi TT in DVA dosegla 3 M, 2 M, 1 M NaOHaq v enem tednu. V

koncentracijah 0,5 M,0,1 M in 0,01 M NaOHaq pa je popolno razgradnjo materiala dosegla v

4 tednih. Biorazgradljivost vzorcev v visokih koncentracijah je pričakovana, medtem ko so v

nižjih koncentracijah dosegli razgradljivost s podaljšanjem časa razgradnje.[2]

V sklopu magistrske naloge smo se odločili, da bomo preverili biorazgradljivost pripravljenih

polimernih vzorcev s prisotno estrsko vezjo v zelo nizkih koncentracijah NaOHaq. Izbrali smo

koncentracije 10-3 M, 10-4 M in 10-5 M NaoHaq in spremljali biorazgradljivost vzorcev 4 tedne.

4.5.1 Biorazgradljivost v 10-3 M, 10-4 M in 10-5 M NaOHaq

Izbrali smo dva pripravljena polimerna vzorca MG7 in MG8 in preverili biorazgradljivost v

10-3 M, 10-4 M in 10-5 M vodni raztopini NaoH. Odstotek biorazgradljivosti po 4 tednih smo

izračunali s pomočjo spremljanja masne bilance po enačbi 3.1. Podatki o biorazgradnji

vzorcev MG7 in MG8 v NaOHaq so zbrani v tabeli 4-15. Trendi bioragradnje v posamezni

raztopini NaOHaq pa so prikazani na grafih 4-10, 4-11 in 4-12.

Tabela 4-15: Podatki o biorazgradnji vzorcev MG7 in MG8 v 10-3 M, 10-4 M in 10-5 M NaOHaq

Vzorec c [mol/L] mz [mg] m1 [mg] m2 [mg] m3 [mg] m4 [mg] % bio4 [%]

MG7 10-3 232,46 226,45 220,89 215,45 209,03 10,08

MG8 10-3 215,78 210,45 204,89 199,45 193,75 10,21

MG7 10-4 225,45 221,74 218,45 215,24 211,89 6,01

MG8 10-4 245,56 241,25 237,87 234,54 231,32 6,31

MG7 10-5 256,37 253,67 252,45 251,21 248,12 3,22

MG8 10-5 214,87 212,71 211,23 209,97 208,21 3,10


47

Graf 4-10: Biorazgradljivost vzorcev MG7 in MG8 v raztopini 10-3 M NaOHaq


190

195

200

205

210

215

220

225

230

235

0 1 2 3 4 5

m [

mg]

tedni razgradnje [/]

MG7 in MG8 v 10-3 M NaOHaq

MG7

MG8

205

210

215

220

225

230

235

240

245

250

0 1 2 3 4 5

m [

mg]


MG7 in MG8 v 10-4 M NaOHaq

MG7

MG8


48


Rezultati biorazgradnje poli(DVA-ko-TT) vzorcev v različnih koncentracijah NaOHaq kažejo

na to, da se najhitreje razgrajujejo materiali v NaOHaq z višjo koncentracijo. Po 4 tednih se je

v 10-3 M raztopini NaOH razgradilo približno 10,15 % vzorca, 10-4 M raztopini 6,16 % vzorca

in v 10-5 M raztopini le 3,16 %. Do enakih spoznanj je prišla pri svojih raziskava biorazgradnje

tudi Sušec.[2]

200

210

220

230

240

250

260

0 1 2 3 4 5

m [

mg]


MG7 in MG8 v 10-5M NaOHaq

MG7

MG8


49

4.6 Specifična površina polimernih vzorcev

S pomočjo adsorpcije/desorpcije dušika po BET metodi, smo sintetiziranim materialom

določili specifično površino. Le ta se spreminja z velikostjo por v strukturi. Večje pore

rezultirajo v nižji specifični površini in obratno, manjše pore dajejo večjo specifično površino.

Podatki o izmerjenih specifičnih površinah so zbrani v tabeli 4-18.

Tabela 4-16: Vrednosti specifičnih površin pripravljenih polimernih vzorcev

Vrednosti specifičnih površin polimernih vzorcev nam povedo, da s spreminjanjem

parametrov kot so količina surfaktantov, HLB vrednost surfaktantov, temperatura vodne faze,

temperatura emulzije in razmerje monomerov pri pripravi poliHIPE nosilca, ne vplivamo na

specifično površino.

Primerjali smo izmerjene specifične površine vzorcev, kjer smo dosegli poliHIPE morfologijo

z vzorci, kjer smo pridobili bikontinuirno morfologijo. Ugotovili smo, da se specifična

površina ne glede na morfologijo vzorca nahaja v območju od 0,09 m2/g do 3,99 m2/g.

Vzorec BET specifična

površina [m2/g]

dpor [µm] Morfologija [/]










MG4 0,35 / bikontinuirna









50

5 Zaključek

Porozni polimerni materiali so zaradi visoke poroznosti, biokompatibilnosti in

biorazgradljivosti primerni za uporabo v tkivnem inženirstvu. Predvsem pa se poliHIPE

materiali odlično odnesejo kot tridimenzionalni nosilci za rast in razvoj bioloških celic in

možno nadaljnjo uporabo v telesu.

V sklopu magistrske naloge smo pripravili tridimenzionalne polimerne nosilce na osnovi DVA

in TT s pomočjo polimerizacije HIP emulzije po principu tiol-en kemije. Pri pripravi

polimernih vzorcev smo želeli pridobiti ustrezno morfološko strukturo, da bi polimerne

nosilce lahko uporabili za nanos bioloških celic. S spreminjanjem sestave HIP emulzije smo

preučili različne vplive na izoblikovanje morfologije polimernega nosilca, in sicer vpliv HLB

vrednosti surfaktantov, vpliv količine surfaktantov, vpliv temperature vodne faze, vpliv

temperature emulzije in vpliv razmerja funkcionalnih skupin monomerov.

Ugotovili smo, da HLB vrednost in količina surfaktantov vplivata na izoblikovanje poliHIPE

morfologije. Pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29 s povečevanjem količine surfaktantov,

poliHIPE morfologija prehaja v bikontinuirno. Prav tako pa se s povečevanjem količine

surfaktantov iz 15 vol. % na 25 vol. % zmanjšujejo primarne pore. Pri HLB vrednosti

surfaktantov 2,31 smo ugotovili, da imamo ravno obratni trend nastanka poliHIPE morfologije

in primarnih por kot pri HLB vrednosti 3,29. Temperatura vodne faze vpliva na poliHIPE

morfologijo, in sicer pri HLB vrednosti surfaktantov 3,29 smo ugotovili, da se poliHIPE

morfologija ob dodatku segrete vodne faze na 40 °C ne izoblikuje. Pri HLB vrednosti

surfaktantov 2,31 pa se je ob dodatku segrete vodne faze na 40 °C poliHIPE morfologija

izboljšala, kar vidimo pri vzorcih MG9, MG10 in MG11, ko jih primerjamo z vzorci MG3,

MG4 in MG5, ki so bili pripravljeni z vodno fazo sobne temperature. Pri preučevanju vpliva

temperature emulzije na poliHIPE morfologijo pri obeh HLB vrednostih surfaktantov, smo

ugotovili, da s segrevanjem emulzije ne pridobimo poliHIPE morfologije. Razmerje

funkcionalnih skupin monomerov vsekakor vpliva na velikost in porazdelitev por, in sicer

največje primarne pore smo pridobili pri vzorcu MG7 (razmerje funkcionalnih skupin DVA :

TT = 1 : 1 ).

Zaradi prisotne estrske vezi v poli(DVA-ko-TT) nosilcu so pripravljeni polimerni nosilci tudi

razgradljivi. Biorazgradnjo vzorcev MG7 in MG8 smo preverili v nizkih koncentracijah

NaoHaq (10-3 M, 10-4 M in 10-5 M). Ugotovili smo, da se polimerni nosilci boljše razgradijo v

višjih koncentracijah NaOHaq.

S pomočjo elementne analize smo preverili tudi elementno sestavo. Pridobili smo masne

deleže elementov, ki se za posamezne polimerne vzorce dobro ujemajo s teoretičnimi

vrednostmi.

Mehanske lastnosti smo s pomočjo nateznega poizkusa izmerili pri vzorcih MG5, MG7 in

MG19. Ugotovili smo, da HLB vrednost surfaktantov in temperatura emulzije vplivata na

mehanske lastnosti polimerov.

Polimerne vzorce smo karakterizirali tudi s FTIR spektroskopijo in potrdili kemijsko sestavo

poli(DVA-ko-TT) polimernega nosilca.


51

Izmerili smo tudi specifične površine vzorcev, in ugotovili, da so specifične površine ne glede

na morfologijo vzorca v območju od 0,09 m2/g do 3,99 m2/g. Prav tako na specifično površino

ne vplivajo spremenjeni parametri pri pripravi emulziji.

S spreminjanjem željenih parametrov smo pridobili polimerne vzorce MG3, MG5, MG7,

MG8, MG9 in MG10, ki imajo tipično poliHIPE morfologijo s porozno strukturo in primerno

velikimi in porazdeljenimi primarnimi porami. Vzorci so biorazgradljivi in biokompatibilni.

Zaradi vseh teh lastnosti imajo vzorci potencial za nadaljnjo uporabo biomedicinskem

inženirstvu.


52

6 Literatura

[1] Martina M., Hutmacher D. W. Biodegradable polymers applied in tissue engineering

research: a review. Polym. Int., 56 (2), 145–157, 2007.

[2] Sušeč M. Polyhipes for biological cells growth via thiol-ene polymerisations, Doktorska

disertacija, Maribor, Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo.

2011.

[3] Kimmins S. D., Cameron N. R. Functional Porous Polymers by Emulsion Templating:

Recent Advances. Adv. Funct. Mater., 21 (2), 211–225, 2011.

[4] Langford C. R., Johnson D. W., Cameron N. R. Chemical functionalization of emulsion-

templated porous polymers by thiol–ene “click” chemistry. Polym Chem, 5 (21), 6200–

6206, 2014.

[5] Lissant K. J. Emulsions and emulsion technology. Pt. 1. New York, 1974.

[6] Cameron N. R. High internal phase emulsion templating as a route to well-defined porous

polymers. Polymer, 46 (5), 1439–1449, 2005.

[7] Silverstein M. S., Cameron N. R., Hillmyer M. A. Porous polymers. John Wiley Sons,

New Jersey, 2011.

[8] ICI Americas Inc. The HLB SYSTEM a time-saving guide to emulsifier selection. ICI

Americas Inc., 1976.

[9] Cameron N. R., Sherrington D. C. Synthesis and Characterization of Poly(aryl ether

sulfone) PolyHIPE Materials. Macromolecules, 30 (19), 5860–5869, 1997.

[10] Sun F., Ruckenstein E. Separation of water-ethanol mixtures by pervaporation through

composite membranes prepared by concentrated emulsion polymerization: Improvement

of the permeation rate with a porogen. J. Membr. Sci., 85 (1), 59–69, 1993.

[11] Butler R., Davies C. M., Cooper A. I. Emulsion Templating Using High Internal Phase

Supercritical Fluid Emulsions. Adv. Mater., 13 (19), 1459–1463, 2001.

[12] Pulko I., Krajnc P. High Internal Phase Emulsion Templating - A Path To Hierarchically

Porous Functional Polymers. Macromol. Rapid Commun., 33 (20), 1731–1746, 2012.

[13] Cameron N. R., Sherrington D. C., Albiston L., Gregory D. P. Study of the formation of

the open-cellular morphology of poly(styrene/divinylbenzene) polyHIPE materials by

cryo-SEM. Colloid Polym. Sci., 274 (6), 592–595, 1996.

[14] Menner A., Bismarck A. New Evidence for the Mechanism of the Pore Formation in

Polymerising High Internal Phase Emulsions or Why polyHIPEs Have an Interconnected

Pore Network Structure. Macromol. Symp., 242 (1), 19–24, 2006.

[15] Carnachan R. J., Bokhari M., Przyborski S. A., Cameron N. R. Tailoring the morphology

of emulsion-templated porous polymers. Soft Matter, 2 (7), 608, 2006.

[16] Williams J. M., Wrobleski D. A. Spatial distribution of the phases in water-in-oil

emulsions. Open and closed microcellular foams from cross-linked polystyrene.

Langmuir, 4 (3), 656–662, 1988.

[17] Hoyle C. E., Bowman C. N. Thiol-Ene Click Chemistry. Angew. Chem. Int. Ed., 49 (9),

1540–1573, 2010.


53

[18] Audouin F., Birot M., Pasquinet É., Deleuze H., Besnard O., Poullain D. Synthesis of

porous materials by 2-nitroresorcinol/cyanuric chloride thermal polycondensation in

emulsions. J. Appl. Polym. Sci., 108 (5), 2808–2813, 2008.

[19] Barbara I., Dourges M.-A., Deleuze H. Preparation of porous polyurethanes by emulsion-

templated step growth polymerization. Polymer, 132 243–251, 2017.

[20] Deleuze H., Faivre R., Herroguez V. Preparation and functionalisation of emulsion-

derived microcellular polymeric foams (polyHIPEs) by ring-opening metathesis

polymerisation (ROMP)Electronic supplementary information (ESI) available:

experimental section. See http://www.rsc.org/suppdata/cc/b2/b208832k/. Chem.

Commun., (23), 2822–2823, 2002. doi:10.1039/b208832k

[21] Machado T. O., Sayer C., Araujo P. H. H. Thiol-ene polymerisation: A promising

technique to obtain novel biomaterials. Eur. Polym. J., 86 200–215, 2017.

[22] Lafleur J. P., Senkbeil S., Novotny J., Nys G., Bøgelund N., Rand K. D., Foret F., Kutter

J. P. Rapid and simple preparation of thiol–ene emulsion-templated monoliths and their

application as enzymatic microreactors. Lab. Chip, 15 (10), 2162–2172, 2015.

[23] Chen L., Ou J., Liu Z., Lin H., Wang H., Dong J., Zou H. Fast preparation of a highly

efficient organic monolith via photo-initiated thiol-ene click polymerization for capillary

liquid chromatography. J. Chromatogr. A, 1394 103–110, 2015.

[24] Lovelady E., Kimmins S. D., Wu J., Cameron N. R. Preparation of emulsion-templated

porous polymers using thiol–ene and thiol–yne chemistry. Polym Chem, 2 (3), 559–562,

2011.

[25] Sergent B., Birot M., Deleuze H. Preparation of thiol–ene porous polymers by emulsion

templating. React. Funct. Polym., 72 (12), 962–966, 2012.

[26] Chen C., Eissa A. M., Schiller T. L., Cameron N. R. Emulsion-templated porous

polymers prepared by thiol-ene and thiol-yne photopolymerisation using multifunctional

acrylate and non-acrylate monomers. Polymer, 126 395–401, 2017.

[27] Pulko I., Krajnc P. Porous Polymer Monoliths by Emulsion Templating, Encyclopedia

of Polyner Science and Technology. John Wiley Sons, 2017.

doi:10.1002/0471440264.pst653

[28] Pulko I., Smrekar V., Podgornik A., Krajnc P. Emulsion templated open porous

membranes for protein purification. J. Chromatogr. A, 1218 (17), 2396–2401, 2011.

[29] Benicewicz B. C., Jarvinen G. D., Kathios D. J., Jorgensen B. S. Open-celled polymeric

foam monoliths for heavy metal separations study. J. Radioanal. Nucl. Chem., 235 (1–

2), 31–35, 1998.

[30] Huš S., Kolar M., Krajnc P. Separation of heavy metals from water by functionalized

glycidyl methacrylate poly (high internal phase emulsions). J. Chromatogr. A, 1437 168–

175, 2016.

[31] Pulko I., Kolar M., Krajnc P. Atrazine removal by covalent bonding to piperazine

functionalized PolyHIPEs. Sci. Total Environ., 386 (1–3), 114–123, 2007.

[32] Pierre S. J., Thies J. C., Dureault A., Cameron N. R., van Hest J. C. M., Carette N.,

Michon T., Weberskirch R. Covalent Enzyme Immobilization onto Photopolymerized

Highly Porous Monoliths. Adv. Mater., 18 (14), 1822–1826, 2006.


54

[33] Kimmins S. D., Wyman P., Cameron N. R. Amine-functionalization of glycidyl

methacrylate-containing emulsion-templated porous polymers and immobilization of

proteinase K for biocatalysis. Polymer, 55 (1), 416–425, 2014.

[34] Schwab M. G., Senkovska I., Rose M., Klein N., Koch M., Pahnke J., Jonschker G.,

Schmitz B., Hirscher M., Kaskel S. High surface area polyHIPEs with hierarchical pore

system. Soft Matter, 5 (5), 1055, 2009.

[35] Su F., Bray C. L., Tan B., Cooper A. I. Rapid and Reversible Hydrogen Storage in

Clathrate Hydrates Using Emulsion-Templated Polymers. Adv. Mater., 20 (14), 2663–

2666, 2008.

[36] Dunkelman N. S., Zimber M. P., LeBaron R. G., Pavelec R., Kwan M., Purchio A. F.

Cartilage production by rabbit articular chondrocytes on polyglycolic acid scaffolds in a

closed bioreactor system. Biotechnol. Bioeng., 46 (4), 299–305, 1995.

[37] Busby W., Cameron N. R., Jahoda C. A. B. Emulsion-Derived Foams (PolyHIPEs)

Containing Poly(ε-caprolactone) as Matrixes for Tissue Engineering.

Biomacromolecules, 2 (1), 154–164, 2001.

[38] Akay G., Birch M. A., Bokhari M. A. Microcellular polyHIPE polymer supports

osteoblast growth and bone formation in vitro. Biomaterials, 25 (18), 3991–4000, 2004.

[39] Bokhari M., Carnachan R. J., Cameron N. R., Przyborski S. A. Novel cell culture device

enabling three-dimensional cell growth and improved cell function. Biochem. Biophys.

Res. Commun., 354 (4), 1095–1100, 2007.

[40] Lumelsky Y., Zoldan J., Levenberg S., Silverstein M. S. Porous

Polycaprolactone−Polystyrene Semi-interpenetrating Polymer Networks Synthesized

within High Internal Phase Emulsions. Macromolecules, 41 (4), 1469–1474, 2008.

[41] Barbetta A., Dentini M., De Vecchis M. S., Filippini P., Formisano G., Caiazza S.

Scaffolds Based on Biopolymeric Foams. Adv. Funct. Mater., 15 (1), 118–124, 2005.

[42] Barbetta A., Massimi M., Conti Devirgiliis L., Dentini M. Enzymatic Cross-Linking

versus Radical Polymerization in the Preparation of Gelatin PolyHIPEs and Their

Performance as Scaffolds in the Culture of Hepatocytes. Biomacromolecules, 7 (11),

3059–3068, 2006.

[43] Caldwell S., Johnson D. W., Didsbury M. P., Murray B. A., Wu J. J., Przyborski S. A.,

Cameron N. R. Degradable emulsion-templated scaffolds for tissue engineering from

thiol–ene photopolymerisation. Soft Matter, 8 (40), 10344, 2012.

[44] Sušec M., Liska R., Russmüller G., Kotek J., Krajnc P. Microcellular Open Porous

Monoliths for Cell Growth by Thiol-Ene Polymerization of Low-Toxicity Monomers in

High Internal Phase Emulsions. Macromol. Biosci., 15 (2), 253–261, 2015.

[45] Naranda J., Sušec M., Maver U., Gradišnik L., Gorenjak M., Vukasović A., Ivković A.,

Rupnik M. S., Vogrin M., Krajnc P. Polyester type polyHIPE scaffolds with an

interconnected porous structure for cartilage regeneration. Sci. Rep., 6 (1), 2016.

[46] Shah A. A., Hasan F., Hameed A., Ahmed S. Biological degradation of plastics: A

comprehensive review. Biotechnol. Adv., 26 (3), 246–265, 2008.

[47] Lumelsky Y., Lalush-Michael I., Levenberg S., Silverstein M. S. A degradable, porous,

emulsion-templated polyacrylate. J. Polym. Sci. Part Polym. Chem., 47 (24), 7043–7053,

2009.

porozni kopolimeri iz vinilestrov in tiolov · 2018-11-04 · hlb vrednosti 3,29 pa s povečevanjem...

Documents