Получение гибридных абсорбентов посредством прививки акриламида к цепям хитозана под воздействием гамма-излучения

Синтезированы гибридные гидрогели посредством радиационной прививки акриламида к цепям хитозана в уксуснокислых водных растворах. Структура привитого сополимера хитозана с акриламидом изучена методами Фурье-ИК спектроскопии, рентгенофазового анализа и совмещенного термического анализа. Установлено, что центрами прививки растущих цепей полиакриламида на макромолекулах хитозана являются как гидроксильные, так и аминогруппы полисахарида. Изучено влияние мольных отношений реагентов на сорбционные и реологические свойства полученных гидрогелей. Проведено химическое модифицирование гидрогелей на основе привитых сополимеров хитозана с акриламидом посредством щелочного гидролиза и установлено его влияние на сорбционную способность гидрогелей по отношению к воде и ионам Cu(II).

1. Ahmed, E. M. Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review / E. M. Ahmed // J. Adv. Res. – 2015. – Vol. 6, № 2. – P. 105–121. https://doi.org/10.1016/j.jare.2013.07.006

2. Zohuriaan-Mehr, M. J. Superabsorbent Polymer Materials: A Review / M. J. Zohuriaan-Mehr, K. Kabiri // Iran. Polym. J. – 2008. – Vol. 17, № 6. – P. 451–477.

3. Recent Trends in Advanced Polymer Materials in Agriculture Related Applications (Review) / A. Sikder [et al.] // ACS Appl. Polym. Mater. – 2021. – Vol. 3, № 3. – P. 1203–1217. https://doi.org/10.1021/acsapm.0c00982

4. Elshafie, H. S. Appjmele // Sustainability. – 2021. – Vol. 13, № 6. – P. 3253. https://doi.org/10.3390/su13063253

5. Polysaccharide based superabsorbent hydrogels and their methods of synthesis: A review / M. A. Qureshi [et al.] // Carbohydr. Polym. Technol. Applications. – 2020. – Vol. 1. – P. 100014. https://doi.org/10.3390/su13063253

6. Raju, M. P. Design and synthesis of superabsorbent polymers / M. P. Raju, K. M. Raju // J. Appl. Polym. Sci. – 2001. – Vol. 80, № 14. – P. 2635–2639. https://doi.org/10.1002/app.1376

7. Advances in chitosan-based superabsorbent hydrogels / B. Cheng [et al.] // RSC Adv. – 2017. – Vol. 7, № 67. – P. 42036‒42046. https://doi.org/10.1039/c7ra07104c.

8. Khairkar, S. R. Adsorption Studies for the Removal Heavy Metal by Chitosan-G-Poly (Acrylicacid-Co-Acrylamide) Composite / S. R. Khairkar, A. R. Raut // Sci. J. Anal. Chem. – 2014. – Vol. 2, № 6. – P. 67‒70. https://doi.org/10.11648/j.sjac.20140206.12.

9. Инструментальные методы определения степени деацетилирования хитина / Ю. А. Кучина [и др.] // Вестн. МГТУ. Тр. Мурман. гос. техн. ун-та. – 2012. – Т. 15, № 1. – С. 107‒113.

10. Siyam, T. Development of acrylamide polymers for the treatment of waste water / T. Siyam // Designed Monomers and Polymers. ‒ 2001. ‒ Vol. 4, № 2. ‒ P. 107‒168. http://doi.org/10.1163/156855500300203377

11. Murugan, R. FTIR and polarized raman spectra of acrylamide and polyacrylamide / R. Murugan, S. Mohan, A. Bigotto // J. Kor. Phys. Soc. – 1998. – Vol. 32, № 4. – P. 505–512.

12. Application of FTIR in the determination of acrylate content in poly(sodium acrylate-co-acrylamide) superabsorbent hydrogels / A. S. G. Magalhaes [et al.] // Quim. Nova. – 2012. – Vol. 35, № 7. – P. 1464–1467. https://doi.org/10.1590/S0100-40422012000700030

13. Влияние концентрjарусi. Сер. хiм. навук. – 1999. – № 4. – С. 95–97.

14. Купцов, А. Х. Фурье-спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров: справочник / А. Х. Купцов, Г. Н. Жижин. – М.: ФИЗМАТЛИТ. 2001. – 656 с.

15. Self-curing membranes of chitosan/PAA IPNs obtained by radical polymerization: preparation, characterization and interpolymer complexation / C. Peniche [et al.] // Biomaterials. – 1999. – Vol. 20, № 20. – P. 1869–1878. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(99)00048-4

16. In vitro enzymatic digestibility of glutaraldehyde-crosslinked chitosan nanoparticles in lysozyme solution and their applicability in pulmonary drug delivery / N. Islam [et al.] // Molecules. – 2019. – Vol. 24, № 7. – Р. 1271–1288. https://doi.org/10.3390/molecules24071271

17. Nanda, R. Preparation and characterization of chitosan–polylactide composites blended with Cloisite 30B for control release of the anticancer drug paclitaxel / R. Nanda, A. Sasmal, P. L. Nayak // Carbohydr. Polym. – 2011. – Vol. 83, № 2. – P. 988–994. https://doi.org/10.1016/J.CARBPOL.2010.09.009

18. A novel pH-sensitive hydrogel composed of N, O-carboxymethyl chitosan and alginate cross-linked by genipin for protein drug delivery / S.-Ch. Chen [et al.] // J. Controlled Release. – 2004. – Vol. 96, № 2. – P. 285–300. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2004.02.002

19. Synthesis of Poly(Acrylamide-Graft-Chitosan) Hydrogel: Optimization of The Grafting Parameters and Swelling Studies / G. I. Ahmed [et al.] // Am. J. Polym. Sci. Technol. – 2019. – Vol. 5, № 2. – P. 55–62. https://doi.org/10.11648/j.ajpst.20190502.13

20. Preparation of poly(chitosan-acrylamide) flocculant using gamma radiation for adsorption of Cu(II) and Ni(II) ions / A. S. Saleh [et al.] // Radiat. Phys. Chem. – 2017. – Vol. 134. – P. 33–39. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2017.01.019

21. Study on chemical, UV and gamma radiation-induced grafting of 2-hydroxyethyl methacrylate onto chitosan / M. H. Casimiro [et al.] // Radiat. Phys. Chem. – 2005. – Vol. 72, № 6. – P. 731–735. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2004.04.029

22. Thermal Analysis of Chitosan Based Networks / C. G. T. Neto [et al.] // Carbohydr. Polym. – 2005. – Vol. 62, № 2. – P. 97–103. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.02.022

23. Structure and properties of chitosan flms: Effect of the type of solvent acid / C. Qiao [et al.] // LWT. Food Sci. Technol. – 2021. – Vol. 135. – 109984 (6 p.). https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109984

24. Leung, W. M. Thermal degradation of polyacrylamide and poly(acrylamide-co-acrylate) / W. M. Leung, D. E. Axelson, J. D. Van Dyke // J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. – 1987. – Vol. 25, № 7. – P. 1825–1846. https://doi.org/10.1002/pola.1987.080250711

25. Структура и транспортные свойства хитозановых пленок, модифицированных термообработкой / Е. П. Агеев [и др.] // Высокомолекуляр. соединения. Сер. А. – 2004. – Т. 46, № 12. – С. 2035–2041.

26. Kobaisi, M. A. Origin and Influence of Water-Induced Chain Relaxation Phenomena in Chitosan Biopolymers / M. A. Kobaisi, P. Murugaraj, D. E. Mainwaring // Journal of Polymer Science Part B: Polym. Phys. – 2012. – Vol. 50, № 6. – P. 403–414. https://doi.org/10.1002/polb.23023

27. Radiation grafting of acrylamide and maleic acid on chitosan and effective application for removal of Co(II) from aqueous solutions / A. S. Saleh [et al.] // Radiat. Phys. Chem. – 2018. – Vol. 144. – P. 116–124. https://doi.org/10.1016/j.radphy-schem.2017.11.018

28. Contribution to the study of the complexation of copper by chitosan and oligomers / M. Rhazi [et al.] // Polym. J. – 2002. – Vol. 43, № 4. – P. 1267–1276. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(01)00685-1

29. Pomogailo, A. D. Macromolecular metal carboxylates and their nanocomposites / A. D. Pomogailo, G. I. Dzhardimalieva, V. N. Kestelman. – Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2010. – 305 р. – (Springer series in materials science). https://doi.org/10.1007/978-3-642-10574-6

30. Определение качественного состава макромолекулярных комплексов ионов Cu(II), Zn(II), Co(II), Mn(II) с сополимером акриламида и акрилата натрия / Е. К. Фомина [и др.] // Журн. Белорус. гос. ун-та. Химия. – 2017. – № 2. – С. 94–109.