Record Details

SUPERCRITICAL FLUID TREATMENT OF THREE-DIMENSIONAL HYDROGEL MATRICES, COMPOSED OF CHITOSAN DERIVATIVES

Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title SUPERCRITICAL FLUID TREATMENT OF THREE-DIMENSIONAL HYDROGEL MATRICES, COMPOSED OF CHITOSAN DERIVATIVES
СВЕРХКРИТИЧЕСКАЯ ФЛЮИДНАЯ ОБРАБОТКА ТРЕХМЕРНЫХ ГИДРОГЕЛЕВЫХ МАТРИКСОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ПРОИЗВОДНЫХ ХИТОЗАНА
 
Creator P. Timashev S.; Institute of Photonic Technologies, Federal Research Center Crystallography and Photonics, Moscow, Troitsk;
Karpov Institute of Physical Chemistry, Moscow
K. Bardakova N.; Institute of Photonic Technologies, Federal Research Center Crystallography and Photonics, Moscow, Troitsk
S. Churbanov N.; Institute of Photonic Technologies, Federal Research Center Crystallography and Photonics, Moscow, Troitsk
L. Krotova I.; Institute of Photonic Technologies, Federal Research Center Crystallography and Photonics, Moscow, Troitsk
A. Grigoriev M.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artifi cial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Moscow
M. Novikov M.; Institute on Laser and Information Technologies, Shatura, Moscow region
S. Lakeev G.; Karpov Institute of Physical Chemistry, Moscow
V. Sevastianov I.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artifi cial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Moscow
V. Bagratashvili N.; Institute of Photonic Technologies, Federal Research Center Crystallography and Photonics, Moscow, Troitsk
П. Тимашев С.; Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Троицк, Москва;
ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», Москва
К. Бардакова Н.; Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Троицк, Москва
С. Чурбанов Н.; Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Троицк, Москва
Л. Кротова И.; Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Троицк, Москва
А. Григорьев М.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России, Москва
М. Новиков М.; Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН, Шатура, Московская область
С. Лакеев Г.; ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», Москва
В. Севастьянов И.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России, Москва
В. Баграташвили Н.; Институт фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Троицк, Москва
 
Subject hydrogels; laser stereolithography; biocompatibility of three-dimensional matrices; changes in the mechanical properties of the hydrogel
гидрогели; лазерная стереолитография; биосовместимость трехмерных матриц; изменение механических свойств гидрогеля
 
Description Aim. Controlled treatment of the physico-chemical and mechanical properties of a three-dimensional crosslinked matrix based on reactive chitosan. Materials and methods. The three-dimensional matrices were obtained using photosensitive composition based on allyl chitosan (5 wt%), poly(ethylene glycol) diacrylate (8 wt%) and the photoinitiator Irgacure 2959 (1 wt%) by laser stereolithography setting. The kinetic swelling curves were constructed for structures in the base and salt forms of chitosan using gravimetric method and the contact angles were measured using droplet spreading. The supercritical fl uid setting (40 °C, 12 MPa) was used to process matrices during 1.5 hours. Using nanohardness Piuma Nanoindenter we calculated values of Young’s modulus. The study of cytotoxicity was performed by direct contact with the culture of the NIH 3T3 mouse fi broblast cell line. Results. Architectonics of matrices fully repeats the program model. Matrices are uniform throughout and retain their shape after being transferred to the base form. Matrices compressed by 5% after treatment in supercritical carbon dioxide (scCO2 ). The elastic modulus of matrices after scCO2 treatment is 4 times higher than the original matrix. The kinetic swelling curves have similar form. In this case the maximum degree of swelling for matrices in base form is 2–2.5 times greater than that of matrices in salt form. There was a surface hydrophobization after the material was transferred to the base form: the contact angle is 94°, and for the salt form it is 66°. The basic form absorbs liquid approximately 1.6 times faster. The fi lm thickness was increased in the area of contact with the liquid droplets after absorption by 133 and 87% for the base and the salt forms, respectively. Treatment of samples in scCO2 reduces their cytotoxicity from 2 degree of reaction (initial samples) down to 1 degree of reaction. Conclusion. The use of supercritical carbon dioxide for scaffolds allows improving biocompatibility of the applied material for 1 degree and increasing the elastic modulus of the material more than 3 times. Allyl chitosan forms stable three-dimensional networks during laser photopolymerization. This enables desorbing toxic low molecular weight component without destruction of the matrix structure. 
Цель. Контролируемая обработка физико-химических и механических свойств трехмерных сшитых матриц на основе реакционно-способного хитозана. Материалы и методы. Из фоточувствительной композиции на основе аллилхитозана (5 масс.%), диакрилата полиэтиленоксида (8 масс.%) и фотоинициатора Irgacure 2959 (1 масс.%) провели формирование трехмерных матриксов на установке лазерного стереолитографа. Для структур в основной и солевой формах хитозана с использованием весового метода построены кинетические кривые набухания, измерены краевые углы смачивания методом растекающейся капли. Модифицирование матриксов проводили на установке сверхкритического флюида (40 °С, 12 МПа) в течение 1,5 часа. С помощью нанотвердомера Nano Indenter Piuma рассчитывали значения модуля Юнга. Исследование цитотоксичности проводили методом прямого контакта образцов с культурой фибробластов мыши клеточной линии NIH 3T3. Результаты. Архитектоника матриксов полностью повторяет заданную программой модель, матриксы однородны по всему объему и сохраняют свою форму после перевода в основную форму. Обработка матриксов в среде сверхкритического диоксида углерода (скСО2 ) приводит к их сжатию на 5%. Рассчитанный модуль упругости матриксов после обработки в среде скСО2 в 4 раза выше, чем для исходного матрикса. Кривые набухания матриксов имеют схожий вид, при этом для матриксов в основной форме максимальная степень набухания в 2–2,5 раза больше, чем для матриксов в солевой форме. Перевод материала в основную форму приводит к гидрофобизации поверхности: контактный угол смачивания равен 94°, для солевой формы равен 66°. Поглощение жидкости основной формой происходит примерно в 1,6 раза быстрее. Толщина пленок на участке контакта с жидкостью после поглощения образцом капли увеличилась на 133 и 87% для основной и солевой форм соответственно. Обработка образцов в среде скСО2 приводит к снижению их цитотоксичности со 2-й степени реакции (исходные образцы) до 1-й. Заключение. Использование сверхкритического диоксида углерода для сформированных матриксов позволяет улучшить биосовместимость применяемого материала на 1 степень и повысить модуль упругости материала более чем в 3 раза. Аллилхитозан в процессе лазерной фотополимеризации образует устойчивые трехмерные сетки, что дает возможность десорбировать токсичный низкомолекулярный компонент без разрушения структуры матрикса.
 
Publisher V.I.Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs
 
Contributor —
—
 
Date 2016-11-18
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/674
10.15825/1995-1191-2016-3-85-93
 
Source Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs; Том 18, № 3 (2016); 85-93
Вестник трансплантологии и искусственных органов; Том 18, № 3 (2016); 85-93
2412-6160
1995-1191
10.15825/1995-1191-2016-3
 
Language rus
 
Relation http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/674/568
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).