Реологические свойства и кинетика набухания гидрогелей на основе полимерных комплексов пектина и арабиногалактана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучено взаимодействие макромолекул пектина и арабиногалактана в водном растворе. Показано образование полимерных комплексов за счет водородных связей между макромолекулами. Сшивание полимерного комплекса с помощью ионов Са2+ приводит к образованию гидрогелей, свойства которых в значительной степени определяются содержанием арабиногалактана. При низких концентрациях ионов Са2+ (от 0.05 до 0.15 мас. %) введение арабиногалактана способствует повышению модуля сдвига, росту концентрации сшивок и приводит к уменьшению размеров полимерной сети по сравнению с гидрогелями на основе нативного пектина. С увеличением содержания арабиногалактана повышается вклад диффузии Фика в набухание полученных гидрогелей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Киселев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Р. Х. Мударисова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Л. А. Бадыкова

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

С. В. Колесов

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

В. З. Мингалеев

Уфимский институт химии Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: mudarisova@anrb.ru
Россия, 450054, Уфа, пр. Октября, 71

Список литературы

  1. Varaprasad K., Raghavendra G.M., Jayaramudu T., Yallapu M.M., Sadiku R. // Mater. Sci. Eng. 2017. V. 79. P. 958.
  2. Narayanaswamy R., Torchilin V.P. // Molecules. 2019. V. 24. P. 603.
  3. Wang K., Hao Y., Wang Y., Chen J., Mao L., Deng Y., Chen J., Yuan S., Zhang T., Ren J., Liao W. // Int. J. Polym. Sci. 2019. P. 1.
  4. Kedir W.M., Deresa E.M., Diriba T.F. // Heliyon. 2022. V. 8. e10654.
  5. Liu L.S., Fishman M.L., Hicks K.B. // Cellulose. 2007. V. 14. № 1. P. 15.
  6. Hu W., Wang Z., Xiao Y. // Biomater. Sci. 2019. V. 7. № 3. Р.843.
  7. Huang S., Kong X., Xiong Y., Zhang X., Chen H., Jiang W., Niu Y., Xu W., Ren C. // Eur. Polym. J. 2020. V. 141. P.110094.
  8. Ciriminna R., Fidalgo A., Scurria A., Ilharco L.M., Pagliaro M. // Food Hydrocolloids. 2022. V. 127. P. 107483.
  9. Cai R., Pan S., Li R., Xu X., Pan S., Liu F. // Food Chemi. 2022. V. 389. P. 133130.
  10. Li D., Li J., Dong H., Li X., Zhang J., RamaswamyS., Xu F. // Int. J. Biological Macromol. 2021. V. 185. P. 49.
  11. Cao L., LuW., MataA., Nishinari K., FangY. // Carbohydr. Polymers. 2020. V. 242. P. 116389.
  12. Upadhyay U., Sireesha S., Gupta S., Sreedhar I., Ani tha K.L. // Carbohydr. Polymers. 2023. V. 301. P. 120294.
  13. Alsakhawy M.A., Abdelmonsif D.A., Haroun M., Sabra S.A. // Int. J. Biological Macromol. 2022. V. 222. P. 701.
  14. Revuelta M.V., Villalba M.E.C., Navarro A.S., Güida J.A., Castro G.R. // React. Funct. Polym. 2016. V. 106. V. 8.
  15. Mudarisova R.Kh., Badykova L.A.// Polymer Science A. 2012. V. 54. № 2. P. 106.
  16. Babkin V.A., Medvedeva E.N., Neverova N.A., Levchuk A.A., Sapozhnikov A.N. // Chem. Nat. Comp. 2014. V. 50. № 2. Р. 225.
  17. Badykova L.A., Mudarisova R.K., Kolesov S.V.// Polymer Science A. 2021. V. 63. № 2. P. 117.
  18. Шелухина Н.П., Абаева Р.Ш., Аймухамедова Г.Б. Пектин и параметры его получения. Фрунзе: Илим, 1987. С. 90.
  19. Донченко Л.В. Технология пектинов и пектинопродуктов. М.: ДеЛи, 2000.
  20. Kopac T., Rucigaj A., Krajnc M. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 159. P. 557.
  21. The Science and Technology of Rubber / Ed. by James E. Mark, Burak Erman, C. Michael Roland. Acad.Press, 2013. Ch. 5. P. 193.
  22. Fluids, Colloids and Soft Materials: An Introduction to Soft Matter Physics/ Ed. by Alberto Fernandez Nieves and Antonio Manuel Puertas. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2016.
  23. Рафиков С.Р., Будтов В.П., Монаков Ю.Б. Введение в физико-химию растворов полимеров. М.: Наука, 1978.
  24. Yavari N., Azizian S. // J. Molec. Liq. 2022. V. 363. P. 119861.
  25. Schott H. // Macromol. Sci., Physics. 1992. V. 31. № 1. P. 1.
  26. Ganji F, Vasheghani-Farahani S., Vasheghani-Fara hani E. // Iran. Polym. J. 2010. V. 19. № 5. P. 375.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительные материалы
Скачать (422KB)
Метаданные
3. Рис. 1. ИК-спектры индивидуальных веществ и гидрогелей на их основе: 1 – пектин–арабиногалактан, 2 – пектин, 3 – арабиногалактан, 4 – пектин–Са2+, 5 – пектин–арабиногалактан–Са2+.

Скачать (148KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Распределение частиц по размерам для индивидуального пектина (1) и полимерной смеси пектина с арабиногалактаном с соотношением компонентов 75 : 25 (2), 50 : 50 (3) и 25 : 75 об.% (4). d– диаметр частиц (нм), N – количество частиц (%).

Скачать (79KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Кривые ТГА индивидуальных полисахаридов пектина (1), арабиногалактана (2), пектин–арабиногалактан (3) и высушенных гидрогелей пектин–арабиногалактан–Ca2+ (4), пектин–Ca2+ (5).

Скачать (84KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Частотные зависимости модулей накопления G’ (а) и потерь G’’ (б) гелей пектина (1) и пектин–арабиногалактан–Са2+([Са2+] = 0.25 мас. %) состава 75 : 25 (2), 50 : 50 (3) и 25 : 75 об.% (4). Частота осциллирующего напряжения ω = 1 Гц, 25 °С. Точки – экспериментальные значения, линии – расчет в соответствии с обобщенной моделью Максвелла.

Скачать (134KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Кинетические кривые сорбции воды гелями в зависимости от состава (а) и рН среды (б). а: 1 – пектин, 2–4 – пектин : арабиногалактан состава 75 : 25 (2), 50 : 50 (3), 25 : 75 об.% (4), [Са2+] = 0.5 мас.%, рH 7.0; б: рН 9 (1), 6 (2), 4 (3), [пектин : арабиногалактан] = 50 : 50 об.%, [Са2+] = 0.25 мас.%.

Скачать (138KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Кинетические кривые набухания, обработанные в координатах уравнений (4) (а, б) и (5) (в) гелей пектин–Са2+ (1) и пектин–арабиногалактан–Са2+ ([Са2+] = 0.5 мас. %, рH 7.0) состава: 75 : 25 (2), 50 : 50 (3), 25 : 75 об.% (4). а: y = 0.1864x, R2 = 0.9397 (1); y = 0.2016x, R2 = 0.9294 (2); б: y = 0.1446x, R2 = 0.9743 (3); y = 0.2511x, R2 = 0.9713 (4); в: y = 0.1482x+2.091, R2 = 0.9975.

Скачать (242KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Кинетические кривые набухания гелей пектин–арабиногалактан–Са2+ ([Са2+] = 0.25 мас.%) состава 50 : 50 об.% в координатах уравнений (4) (а) и (5) (б) при рН среды 4(1), 6 (2), 9 (3). а: y = 0.1802x, R2 = 0.9843 (1); y = 0.2914x, R2 = 0.9814 (2); y = 0.1783x, R2 = 0.9826 (3); б: y = 0.1025 x +1.712, R2 = 0.9992 (1); y = 0.0921x+0.5028, R2 = 1 (2), y = 0.0433 x +0.742, R2 = 0.9981 (3).

Скачать (180KB)
Метаданные

Примечание

1Дополнительные материалы доступны по DOI статьи: 10.31857/S2308112024030032


© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».