102 Хімія
Permanent URI for this collection
Освітньо-наукова програма: Хімія
Browse
Browsing 102 Хімія by Author "Коновалова, Вікторія"
Now showing 1 - 2 of 2
Results Per Page
Sort Options
Item Розробка ранових покриттів на основі природних полісахаридів та їх комплексів : дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії(2026) Сікач, Аліна; Коновалова, ВікторіяДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії у галузі знань 10 "Природничі науки" за спеціальністю 102 "Хімія". – Національний університет "Києво-Могилянська академія", Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці полісахаридних матриць з бажаними структурними та функціональними властивостями для формування сучасних ранових покриттів. Для цього вдосконалено методики формування, що забезпечують утворення ранових покриттів, які поєднують ефективне вологоутримування завдяки контролю набухання, поруватості, що потенційно забезпечує газообмін та сприяє пришвидшенню загоєння рани, стабільну структуру та здатні до контрольованої і рН-чутливої доставки активних фармацевтичних інгредієнтів (АФІ). Окрім того, досліджено можливість іммобілізації в сформовані матриці АФІ різної хімічної природи та їх комбінацій для вивчення впливу способу їх іммобілізації на вивільнення та терапевтичний ефект антибактеріальних ранових покриттів. У першому розділі дисертації проаналізовано сучасні наукові джерела та опрацьовано вимоги лікарів до ранових покриттів і підходи до їх формування. Систематизовано інформацію про властивості, переваги, недоліки, можливості до модифікування та використання природних полісахаридів, зокрема натрій альгінату, хітозану та натрій гіалуронату, а також комплексів на їх основі, для розробки сучасних ранових покриттів. Встановлено, що ключовими невирішеними питаннями залишаються контроль морфології, поруватості, регулювання гідрофільності та механізми іммобілізації АФІ, що стало підґрунтям для вибору напрямів експериментального дослідження та постановки наукових завдань. В другому розділі детально описано комплекс експериментальних методів та методик дослідження, використаних для досягнення поставленої мети. Зокрема, описано процес модифікування натрій альгінату октан-1-аміном та методи формування йонно зшитих плівок на основі альгінатів та поліелектролітних комплексів альгінат-хітозан та альгінат-хітозан-гіалуронат. Представлено оптимізовану методику йонного зшивання альгінатів за допомогою йонів Са2+ утворених in situ розкладанням мікрочастинок кальциту. Описано підходи до іммобілізації в розроблених полісахаридних матрицях модельних АФІ: ранозагоювального кальцій пантетонату та біоцидних етонію і ципрофлоксацину. Наведено методи та методики, використані для дослідження хімічної структури, морфології, поруватості, набухання, кінетики вивільнення та антибактеріальної активності, що забезпечило можливість здійснення комплексної оцінки взаємозв’язку між складом, структурою та функціональними властивостями досліджуваних речовин, плівок та ранових покриттів. У третьому розділі представлено цілеспрямоване регулювання властивостей альгінатних плівок завдяки хімічній модифікації альгінату та варіюванню джерела йонів Ca2+, що забезпечують зшивання. Задля покращення здатності натрій альгінату до іммобілізації АФІ досліджено простий метод його часткової гідрофобізації октан-1-аміном. На основі результатів дослідження показано, що введення гідрофобного ланцюга забезпечує здатність синтезованого октан-1-аміду альгінової кислоти до міцелоутворення та розширює можливості іммобілізації гідрофобних та амфіфільних АФІ, що підтверджено на прикладі етонію. Розроблені плівки на основі кальцій альгінату та його похідних з іммобілізованим етонієм продемонстрували варіабельність профілів вивільнення залежно від складу матриці. Так, використання октан-1-аміду для формування альгінатних плівок забезпечило збільшення рН-чутливості та пролонгованості вивільнення етонію порівняно з матрицями на основі немодифікованого натрій альгінату. Для покращення поруватості йонно зшитих плівок на основі альгінатів розроблено та досліджено технологічно простий метод зшивання йонами Ca2+, що утворюються під час розкладання мікрочастинок кальциту, попередньо диспергованих в полісахаридній матриці. В такий спосіб, йони Ca2+ in situ зшивають полісахаридні ланцюги, а в місцях розкладання мікрочастинок утворюються макропори, що в поєднанні з мікропорами, наявність яких підтверджена за допомогою методу низькотемпературної сорбції-десорбції азоту, потенційно забезпечує газообмін та може прискорювати загоєння рани. Водночас, такий метод засвідчив варіабельність альгінатних плівок, зшитих Ca2+ як систем доставки ліків, де зміна способу введення йонів радикально впливає на профіль вивільнення іммобілізованого АФІ. На прикладі етонію встановлено, що гідрофобні та амфіфільні АФІ в присутності мікрочастинок кальциту здатні сорбуватися на його поверхні, що спричиняє концентрування АФІ в утворених під час зшивання макропорах. Такий механізм іммобілізації етонію забезпечив імпульсність та рН-нечутливість вивільнення, незалежно від хімічної природи полісахаридної матриці, що значно відрізняється від плівок, зшитих класичним способом та підтверджує можливість керування профілем вивільнення АФІ варіюванням складу та способу формування плівок. У четвертому розділі дисертації наведено результати розробки та вивчення властивостей поліелектролітних плівок на основі комплексу натрій альгінат- хітозан, а також їх модифікованої версії, наповненої натрій гіалуронатом. Віскозиметричним методом підтверджено можливість формування альгінат-хітозанових комплексів. Для формування плівок на основі цього поліелектролітного комплексу використано метод пригнічення йонних взаємодій, що полягає у створенні достатньо високої йонної сили розчину, що нівелює електростатичні взаємодії між полісахаридами та забезпечує формування гомогенної суміші, що може бути використана для одержання плівок методом лиття полімерних розчинів. На основі порівняння здатності одержаних плівок до набухання встановлено, що масове співвідношення полісахаридів 1:1 є оптимальним для одержання найбільш стабільних структур, що характеризуються рН-чутливим набуханням. В процесі вивчення сформованих альгінат-хітозанових та альгінат-хітозан-гіалуронатних плівок методами сканувальної електронної мікроскопії (СЕМ), атомно-силової мікроскопії (АСМ) та сорбції-десорбції азоту встановлено, що KBr в процесі формування виступає не лише агентом, що створює йонну силу розчину, а й пороутворювачем, що розширює можливості створення та варіювання параметрів поруватої структури. Наповнення плівок натрій гіалуронатом забезпечило збільшення розвиненості поруватої структури та зменшення шорсткості поверхні згідно з результатами дослідження плівок методами СЕМ та АСМ. Водночас, обидва типи поліелектролітних комплексів після вимивання KBr під час дослідження набухання та динамічної сорбції-десорбції водяної пари за 37 ºС підтвердили здатність зберігати структурну стабільність, що робить їх перспективними кандидатами для ранових покриттів, що можуть забезпечити механічний захист рани від зовнішніх забруднень та бактеріальної контамінації без створення оклюзійного ефекту. У п’ятому розділі дисертації продемонстровано можливості сформованих поліелектролітних матриць до іммобілізації модельних ранозагоювальних та антибактеріальних препаратів за допомогою стратегій співосадження АФІ під час формування комплексів та сорбції на вже сформованих плівках. За результатами вивчення морфології отриманих покриттів встановлено, що хімічна природа АФІ та спосіб іммобілізації значно впливають на мікроструктуру. Зокрема, плівки з сорбційно іммобілізованими АФІ продемонстрували значно більш розвинену поверхню, що було підтверджено методами СЕМ та АСМ. Вивчення та моделювання профілів вивільнення АФІ за фізіологічних умов засвідчило вплив хімічної природи АФІ та способу іммобілізації на кінетику вивільнення та рН-чутливість. Кальцій пантетонат та ципрофлоксацин як речовини що містять карбоксильні групи у своєму складі, хімічно зв’язуються з хітозаном, що спричиняє рН-чутливість вивільнення цих препаратів. Натомість, етоній як четвертинна амонієва сіль, здатний до взаємодії з альгінатом, однак, утворені зв’язки є нестабільними та набагато менше впливають на профіль та рН-чутливість вивільнення порівняно з пантетонатом та ципрофлоксацином. Результати дослідження також засвідчили, що використання натрій гіалуронату як наповнювача поліелектролітної альгінат-хітозанової матриці зменшує кількість зв’язків аніонний АФІ-хітозан, сприяючи більш швидкому вивільненню, при цьому майже не впливаючи на іммобілізацію та вивільнення етонію. Для підтвердження перспектив застосування розроблених систем як ранових покриттів здійснено дослідження антибактеріальної активності плівок з іммобілізованими етонієм, ципрофлоксацином та їх комбінацією з різною концентрацією відносно двох штамів E. coli. Найбільш виражений антибактеріальний ефект продемонстрували зразки з іммобілізованим ципрофлоксацином, а комбінування його з етонієм дозволило отримати аналогічний рівень антибактеріальної активності плівок незважаючи на двократне зменшення вмісту ципрофлоксацину, що було підтверджено на різних штамах E. сoli, включно з антибіотикорезистентними. В такий спосіб було підтверджено, що комбінування етонію з ципрофлоксацином відкриває перспективи раціонального зниження дозування антибіотиків без втрати ефективності терапевтичної дії ранових покриттів.Item Функціоналізація полівініліденфлуоридних мембран : дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії(2023) Бубела, Галина; Коновалова, ВікторіяДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю "102 – Хімія" (галузь знань – "10 – Природничі науки"). Національний університет "Києво-Могилянська академія", Міністерство освіти і науки України, Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена розробленню методів модифікування поверхні полівініліденфлуоридних (ПВДФ) мембран з метою надання їм бажаних характеристик, а саме: посиленої стійкості до забруднення і фотокаталічних властивостей; а також дослідженню їх поверхневих, морфологічних і транспортних параметрів. Окрім того, досліджено можливості застосування модифікованих ПВДФ мембран для процесів видалення надлишкового заліза (Fe2+) з води, фракціонування білків і розкладання барвників (на прикладі родаміну Б і родаміну Ж). Для надання комерційним ПВДФ мембранам магніто-активних властивостей запропоновано простий метод модифікування із використанням дешевих і неагресивних реагентів: наночастинок магнетиту (Fe3O4), а також поліетиленіміну, як полімерного лінкеру між поверхнею мембрани і Fe3O4. Завдяки здатності наночастинок Fe3O4 до руху за наявності зовнішнього магнітного поля та додаткової турбулізації у примембранному дифузійному шарі, модифіковані полівініліденфлуоридні мембрани характеризувались кращими транспортними характеристиками (45 л·м−2·год−1·бар−1 для комерційної ПВДФ мембрани і 72 л·м−2·год−1·бар−1 для модифікованої ПВДФ мембрани) і посиленою стійкістю до забруднення. До того ж магнітоактивні комерційні ПВДФ мембрани було успішно застосовано до процесу розділення і фракціонування білків. Безсумнівно, що розроблені мембрани можна застосувати для виділення лізоциму із суміші з іншими білками (бичачим сиворотковим альбуміном і ліпазою), оскільки рух наночастинок у примембранному шарі забезпечував запобігання явищу вторинного затримування, і, як наслідок, накопиченню лізоциму на поверхні мембрани (коефіцієнт затримування 5,3 % при рН 12,0). Додатково, розроблений метод було застосовано для модифікування поверхні формованих ПВДФ мембран з об’ємним модифікуванням (до полімерної матриці мембрани було додано Fe3O4). Структуру та морфологію досліджуваних мембран було охарактеризовано із використанням різноманітних методів (ІЧ спектроскопії, сканувальної електронної мікроскопії, енергодиспергійної рентгенівської спектроскопії, атомної силової спектроскопії тощо), що підтвердило, що наночастинки магнетиту були успішно інтегровані в матрицю мембрани і на її поверхню. Встановлено, що модифікування поверхні привело до гідрофілізації поверхні мембрани (контактний кут змочування для ПВДФ мембрани 106,1º ± 3, тоді як для модифікованої ПВДФ мембрани 74,8º ± 2). Досліджувані ПВДФ мембрани було застосовано для очищення води від надлишку феруму (Fe2+) у процесі ультрафільтрації із використанням поліакрилової кислоти, як сполуки здатної до зв’язування Fe2+ у поліелектролітний комплекс. Було протестовано здатність до видалення заліза для трьох типів полівініліденфлуоридних мембран (початкові ПВДФ мембрани, ПВДФ/Fe3O4 мембрани, ПВДФ/Fe3O4 мембрани із додатковим модифікуванням поверхні). Використання модифікованих ПВДФ мембран дозволяє видалити (Fe2+) до концентрації 0,08 мг·л-1, що відповідає стандартам Всесвітньої організації охорони здоров’я (0,3 мг·л-1) і Регламенту Європейського Союзу (0,2 мг·л-1). Отже, слід зазначити, що розроблений процес модифікування поверхні полівініліденфлуоридних мембран наночастинками Fe3O4 дозволяє отримувати ПВДФ мембрани із посиленою стійкістю до забруднення і транспортними параметрами, що підтверджує їх очевидний потенціал для очищення води від важких металів. Полівініліденфлуоридні мембрани із фотокаталітичними властивостями було одержано завдяки модифікуванню поверхні із використанням графітового нітриду вуглецю (g-C3N4), а також його похідних, легованих залізом. Фотокаталізатори було отримано методом термічного піролізу меламіну, а у випадку каталізаторів допованих залізом: термічного піролізу меламіну із відповідною сіллю (ферум (ІІІ) хлорид гексагідрат). Для підтвердження синтезу g-C3N4 і його похідних було використано трансмісійну електронну спектроскопію, ІЧ спектроскопію, рентгеноструктурний аналіз тощо. Подальше модифікування поверхні комерційної ПВДФ мембрани із відсікальною здатністю 150 кДа здійснювали після активування поверхні мембрани карбонатним буфером, унаслідок його відбувалось дегідрогалогенування і утворення подвійних зв’язків на поверхні мембрани. Окрім того, для ефективної адсорбції фотокаталізаторів на поверхні було застосовано метод фізичного модифікування поверхні полівініліденфлуоридної мембрани полідопаміном. Досліджено адсорбцію родаміну Б та родаміну Ж на модифікованих мембранах та їх подальше розкладання на поверхні фотокаталітичної ПВДФ мембрани під опроміненням видимим світлом. Мембрани з іммобілізованим g-C3N4 мали в 10 разів більшу швидкість адсорбції Родаміну Ж порівняно з Родаміном Б. Найвища фотокаталітична активність модифікованих мембран спостерігалася в лужному середовищі. Використовуючи ізопропанол, трет-бутилгідрохінон, йод калію та Cr(VI) як поглиначі радикалів ·OH, радикалів ·O2−, h+ та ē, було показано, що утворені дірки відповідальні за деградацію барвників у кислому середовищі, а супероксидні радикали у лужному середовищі. Об’ємний потік родамінів через мембрану ПВДФ-g-C3N4 становив 320–350 л·м-2·год-1 під час процесу ультрафільтрації. Коефіцієнти затримування родаміну Б і родаміну Ж становили 96 і 94% відповідно. Розкладання барвників становило близько 80% і 85% для родаміну Б і родаміну Ж відповідно для концентрації барвників від 5 до 50 мг·л-1. Мембрани ПВДФ-g-C3N4 характеризуються високою стабільністю та придатністю до повторного використання в процесі ультрафільтрації барвників у проточному режимі. Втрата мембранної активності після 5 циклів ультрафільтрації (загальна тривалість 10 год) становила приблизно 15%. Ключові слова: мембрани, модифікування поверхні полімерних мембран, полівінілідефлуоридні мембрани, наночастинки магнетиту, магнітоактивні мембрани, графітовий нітрид вуглецю, фотокаталіз, ультрафільтрація,концентраційна поляризація, фракціонування білків, очищення води від барвників, посилена ультрафільтрація, очищення води, очищення водних розчинів.