Введение
Глава 1. Обзор литературы 15
1.1. Получение, свойства и применение порошковых целлюлоз 15
1.1.1. Получение порошковых целлюлоз 15
1.1.2. Физико-химические свойства порошковых целлюлоз 17
1.1.3. Области применения порошковых целлюлоз 18
1.2. Растворение целлюлозы 21
1.2.1. Классификация растворителей целлюлозы 21
1.2.2. Растворяющая система N,N- диметилацетамид/лития хлорид (ДМАА/LiCl) 26
1.3. Гидрогели на основе целлюлозы 32
1.3.1. Особенности получения гидрогелей целлюлоз 37
1.3.2. Формирование гидрогелей из растворов целлюлозы в ДМАА/LiCl 37
1.4. Композиты биомедицинского назначения на основе целлюлозы и ее гидрогелей 39
1.4.1 Методы получения материалов биомедицинского назначения на основе порошковой целлюлозы и ее гидрогелей 40
1.4.2. Антибактериальные свойства серебра 41
1.4.3. Восстановление ионного серебра в целлюлозной матрице 42
Заключительные замечания и постановка задачи 46
Глава 2. Экспериментальная часть 48
2.1. Реактивы 48
2.2. Материалы 48
2.2.1 Виды природной целлюлозы, используемые для получения порошковых целлюлоз 48
2.3. Методики 49
2.3.1. Получение порошковых целлюлоз 49
2.3.1.1. Гидролитическая деструкция исходных целлюлоз и выделение порошковых целлюлоз 49
2.3.2. Растворение порошковых целлюлоз в системе ДМАА/LiCl 50
2.3.2.1. Растворение по методу 1 50
2.3.2.2. Растворение по методу 2 51
2.3.3. Методы регенерации целлюлозы из растворов в ДМАА/LiCl 51
2.3.3.1. Получение регенерированных образцов, имеющих различную морфологию 51
2.3.3.2. Получение гидрогелей 52
2.3.3.3. Условия высушивания и хранения регенерированных образцов 53
2.3.4. Получение композиционных материалов путем интеркалирования серебра в порошковые целлюлозы и гидрогели 54
2.4. Методы анализа 55
2.4.1. Химические методы 55
2.4.1.1. Определение средневязкостной степени полимеризации (СПv) 55
2.4.1.2. Определение компонентного состава, длины волокон, водоудерживающей способности (ВУ), насыпной плотности (НП) и фракционного состава исходных и порошковых целлюлоз 56
2.4.1.3. Определение растворимости целлюлоз в растворяющей системе ДМАА/LiCl 56
2.4.1.4. Определение растворимости регенерированных целлюлоз в различных средах 57
2.4.1.5. Определение величины равновесного набухания регенерированных в виде гелей или гидрогелей образцов 57
2.4.1.6. Определение сорбционной способности и удельной поверхности образцов по отношению к красителю метиленовому голубому 59
2.4.1.7. Пористость гидрогелей 61
2.4.1.8. Исследование антимикробных свойств порошковых целлюлоз и гидрогелей, содержащих серебро 61
2.4.2. Физические методы исследования 62
2.4.2.1. Широкоугловое рентгеновское рассеяние 62
2.4.2.2. ИК-Фурье спектроскопия 63
2.4.2.3. 13С ЯМР спектроскопия высокого разрешения в твердой фазе 64
2.4.2.4. Сканирующая электронная микроскопия 64
2.4.2.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 65
2.4.2.6. Определение содержания серебра в образцах порошковых целлюлоз и гидрогелей методом рентгеновского флуоресцентного анализа 65
2.4.2.7. Макроскопическая характеристика образцов 66
Глава 3. Результаты и их обсуждение 67
3.1. Порошковые целлюлозы различного природного происхождения: физико-химические свойства и надмолекулярная структура 67
3.1.1. Компонентный состав и степень полимеризации порошковых целлюлоз 67
3.1.2. Физико-химические свойства порошковых целлюлоз 69
3.1.3 Молекулярно-массовое распределение порошковых целлюлоз 71
3.1.4. Надмолекулярная структура и функциональный состав порошковых целлюлоз 73
3.1.4.1. Исследование надмолекулярной структуры методом широкоуглового рентгеновского рассеяния 73
3.1.4.2. Исследование надмолекулярной структуры порошковых целлюлоз методом 13С ЯМР спектроскопии высокого разрешения в твердой фазе 76
3.1.4.3. Исследование функционального состава порошковых целлюлоз методом ИК-Фурье спектроскопии 78
3.2. Растворы порошковой целлюлозы в ДМАА/LiCl 82
3.2.1. Сравнение методов растворения (Метод 1 и Метод 2). Влияние содержания лигнина и СПv на растворимость целлюлозных образцов 83
3.2.2. Влияние состава растворителя на растворимость образцов 84
3.3. Получение регенерированных форм целлюлозы. Надмолекулярная структура, морфология и физико-химические свойства регенерированных образцов 88
3.3.1 Исследование морфологии образцов, регенерированных в водной среде 89
3.3.2. Влияние среды высаживания на растворимость регенерированных образцов 91
3.3.3. Набухание регенерированных образцов в средах с различными значениями рН 93
3.3.4. Надмолекулярная структура и функциональный состав регенерированных образцов 94
3.3.4.1. Широкоугловое рентгеновское рассеяние 94
3.3.4.2. 13С ЯМР спектры 96
3.3.4.3. ИК-Фурье спектроскопия 99
3.4. Получение гидрогелей из растворов целлюлозы в ДМАА/LiCl и их физико-химические свойства 102
3.4.1. Получение целлюлозных гидрогелей из растворов в ДМАА/LiCl и их морфологическая характеристика 102
3.4.2. Физико-химические свойства гидрогелей 105
3.4.3. Надмолекулярная структура гидрогелей 108
3.4.4. Механизм самоорганизации в гидрогелях целлюлозы 109
3.5. Получение материалов биомедицинского назначения на основе порошковой целлюлозы и ее гидрогелей 113
3.5.1. Сравнительное исследование введения частиц серебра в матрицы порошковых целлюлоз и гидрогелей 114
3.5.1.1. Восстановление ионов серебра в матрицах порошковых целлюлоз и гидрогелей в отсутствие специфических восстановителей 114
3.5.1.2. Восстановление ионов серебра в матрицах порошковых целлюлоз и гидрогелей в присутствии специфического восстановителя трехзамещенного лимоннокислого натрия 117
3.5.1.3. Исследование восстановленного серебра в композитах гидрогели–Ag 118
3.5.2. Сравнительное исследование антимикробной активности композитов ПЦ–Ag и ГГ–Ag 124
Заключение 131
Выводы 133
Список цитированной литературы 134
Благодарности 153
