USD
98.26
-0.83
EUR
103.19
-0.47
Категория: Достижения РФДостижения РФ
16 августа 2023 г. в 11:49

Новый метод синтеза с помощью света превращает воду в гель с регулируемой прочностью

Новый метод синтеза с помощью света превращает воду в гель с регулируемой прочностью
media-cldnry.s-nbcnews.com
Ученые создали новый метод получения альгинатных гидрогелей на основе полимеров из водорослей. Они могут быть использованы для 3D-печати медицинских изделий и в качестве клея.
Красные и бурые водоросли содержат большое количество альгиновой кислоты - полимера, который имеет резиноподобную, вязкую текстуру. Соли этой кислоты в сочетании с разными металлами (альгинатные гидрогели) часто применяются в пищевой промышленности как загустители и в медицине как составляющие оболочек лекарственных препаратов.
Авторы методики утверждают, что для получения гидрогелей с регулируемыми свойствами достаточно просто выдержать водный раствор альгината и комплексного соединения железа на свету.
Однако современные способы изготовления альгинатных гелей на водной основе, как правило, являются несовершенными. Чаще всего такие материалы создаются путем добавления к раствору альгината соли требуемого металла, к примеру, железа.
Фото: http://www.sciencedaily.com
Фото: http://www.sciencedaily.com
Такой состав моментально начинает затвердевать, и материал получает неоднородную структуру. Он становится более плотным, жидким внутри и гелеобразным снаружи, что делает его очень неустойчивым к механическим воздействиям.
Ученые ИОХ РАН, ИНЭОС РАН и Сколтеха разработали новый способ синтеза однородных гидрогелей с регулируемой прочностью.
Они заменили соли железа комплексным соединением этого же металла, которое распадается при воздействии света. Эксперименты показывают, что эта смесь до 30 дней может сохранять жидкую консистенцию, если находится в темноте.
При попадании на гель света он начинает застывать. Высвобождающиеся при этом ионы железа "встраиваются" в соединения молекул, связывая их в сеть.
Процесс затвердевания длится всего 30 минут - за это время прозрачный раствор превращается в твердое вещество оранжевого цвета. Яркий окрас гидрогеля обеспечивают высвободившиеся из комплексного соединения ионы металла.
При помощи предложенной методики ученые получили четыре вида альгинатных гидрогелей. Варианты материалов, в которых комплекс железа по объему был равен количеству полимера, оказались в 10 раз прочнее и устойчивее к влаге, чем образцы, где соединений металла было в 4 раза меньше. Исследователи объясняют это большим количеством жестких сшивок между нитями полимера.
Фото: https://adobe.prf.hn
Фото: https://adobe.prf.hn
Разработчики испытали самый прочный гидрогель в качестве клея для стекла. Для этого при помощи раствора соединили два стекла и оставили их на полчаса на свету. Склеивание было настолько прочным, что шов мог выдержать нагрузку, сравнимую с давлением 1 кг на 1 квадратный сантиметр.
Эти показатели сравнимы по свойствам с лучшими гидрогелевыми клеями. За счет облучения новая технология дает возможность контролировать точки склеивания. Это гарантирует равномерное распределение клея между соединяемыми поверхностями и предотвращение его досрочного застывания.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы РНФ, опубликованы в журнале Chemical Communications.
0 комментариев