[go: up one dir, main page]

CZ2011239A3 - Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace - Google Patents

Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace Download PDF

Info

Publication number
CZ2011239A3
CZ2011239A3 CZ20110239A CZ2011239A CZ2011239A3 CZ 2011239 A3 CZ2011239 A3 CZ 2011239A3 CZ 20110239 A CZ20110239 A CZ 20110239A CZ 2011239 A CZ2011239 A CZ 2011239A CZ 2011239 A3 CZ2011239 A3 CZ 2011239A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
polyaniline
base
salt
acid
reprotonated
Prior art date
Application number
CZ20110239A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ302956B6 (cs
Inventor
Humpolícek@Petr
Kašpárková@Vera
Sáha@Petr
Lehocký@Marián
Stejskal@Jaroslav
Original Assignee
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíne
Stejskal@Jaroslav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita Tomáše Bati ve Zlíne, Stejskal@Jaroslav filed Critical Univerzita Tomáše Bati ve Zlíne
Priority to CZ20110239A priority Critical patent/CZ2011239A3/cs
Publication of CZ302956B6 publication Critical patent/CZ302956B6/cs
Publication of CZ2011239A3 publication Critical patent/CZ2011239A3/cs

Links

Landscapes

  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

Zpusob prípravy polyanilinu spocívá v tom, že se pripravená základní forma polyanilinové báze reprotonuje suspendováním ve vodném roztoku organické nebo anorganické kyseliny, jehož pH je nižší než 3, za vzniku reprotonované soli, která se po izolaci podrobí deprotonaci suspendováním ve vodném roztoku organické nebo anorganické báze, který má pH vyšší než 9, na redeprotonovanou bázi; fáze reprotonace a deprotonace se pri dodržení strídavého poradí opakují. Jako kyselina muže být použita napríklad kyselina chlorovodíková, fosforecná, methansulfonová, dusicná, tetrafluoroboritá, jako anorganická báze napríklad hydroxid amonný, sodný, draselný, jako organická báze napríklad hydroxylamin.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu úpravy polyanilinu ve formě emeraldinové báze, případně emeraldinové soli, který je činí vhodnými pro aplikace využívající vodivé polymery se zvýšenými požadavky na biokompatibilitu, zejména pro medicínské a bioinženýrské účely při kterých dochází ke kontaktu polyanilinu se živou tkání, například v případě implantabilních zdravotnických prostředků^ nebo zdravotnických prostředků přicházejících do styku s porušenými tělními povrchy. Takto upravený polyanilin je dobře využitelný také pro ekologicky náročné aplikace.
Stav techniky
V posledním desetiletí došlo k výraznému rozvoji znalostí o vodivých polymerech a k rozšíření těchto materiálů v praktických aplikacích. Na rozdíl od běžně známých polymerů, jako jsou polyethylen či polyvinylchlorid, je pro vodivé polymery charakteristická vlastní elektrická vodivost. Do skupiny vodivých polymerů patří polyanilin, polypyrrol, polythiofen a další.
Elektrická vodivost polymerů je podmíněna existencí vhodného systému konjugovaných dvojných vazeb. Kromě konjugace je dalším nezbytným předpokladem elektrické vodivosti přítomnost nositelů náboje, které jsou schopny zprostředkovat jeho transport po polymerním řetězci. Elektrická vodivost těchto polymerů se pohybuje v rozmezí 0f01-30 S cm' a je tedy srovnatelná s vodivostí anorganických, polovodivých materiálů.
Polyanilin existuje v několika formách, které se navzájem liší stupněm protonace a oxidace. Nejběžnějšími a nejužívanějšími formami jsou polyanilinová emeraldinové sůl a emeraldinové báze (viz následující schéma). K přechodu mezi těmito formami dochází při pH 5-6 a vodivost polyanilinu tímto přechodem klesá z jednotek S cm 1 na 10-9 S cm'1 [3]. Polyanilinová sůl přechází deprotonací * * «4 · · » ·* * « 4 4» Μ » a · ♦ »«
4·«* 4« · ·»· v alkalickém prostředí na polyanilinovou bázi (proces je vratný, HA je libovolná kyselina):
Polyanilinová sůl
Při praktickém využití polyanilinu je podstatná především jeho schopnost reagovat změnou vodivosti na vnější stimuly. To vede k aplikacím v oblasti protikorozních nátěrů, katalýzy organických reakcí či palivových článků. Další využití nalézá polyanilin v oblasti nanotechnologií, kde z něj mohou být připraveny nanotrubky či nanovlákna. V oblasti biomedicínských aplikací se výzkum soustřeďuje především na využití v regeneraci srdeční či nervové tkáně a při vývoji biosenzorů.
Biomedicínské využití polyanilinu je vázáno na jeho biokompatibilitu. Konkrétní požadavky na biokompatibilitu látek jsou definovány v sérii norem ČSN EN ISO 10 993. Dosavadní biokompatibilitní studie se zaměřily především na sledování vlastností polyanilinových kompozitů, nikoliv polyanilinu samotného. Výsledky tak pokrývají konkrétní kompozitní materiály bez možnosti zobecnění pro ostatní aplikace. Nejčastěji studovanými materiály jsou kompozity polyanilinu s poly(L-laktid-co-kaprolaktonem), poly-L-lysínem nebo želatinou.
* * · · » · » » 4 · * · * · • *
Λ » · » * ·
Ml 4 ln vivo studie se zaměřují na implantabilitu a následné změny v implantované tkáni po aplikaci výše uvedených kompozitu. Výsledky studií jsou nejednoznačné a závislé na složení použitých materiálů a tkáni, do níž byl testovaný materiál implantován. Také dosud známé in vitro testy proliferace a diferenciace buněk neposkytují jednoznačné výsledky ve vztahu k biokompatibilitě polyanilinu. Pokud jde o polyanilin samotný, není dosud popsán takový způsob jeho přípravy nebo úpravy, který by umožňoval dosažení dostatečně nízké cytotoxicity, tedy biokompatibility, která by umožnila jeho bezpečné nitrotělní biomedicínské aplikace.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody a nedostatky pozorované u dosud známých polyanilinu a polyanilinových kompozitů vhodných pro biomedicínské aplikace jsou do značné míry odstraněny u polyanilinové soli a polyanilinové báze, které jsou upraveny způsobem podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se připravená základní forma polyanilinové báze reprotonuje suspendováním ve vodném roztoku libovolné organické nebo anorganické kyseliny, jehož pH je nižší než 3, za vzniku reprotonované soli, která se po izolací podrobí deprotonaci suspendováním ve vodném roztoku libovolné organické nebo anorganické báze, který má pH vyšší než 9, na deprotonovanou bázi; fáze reprotonace a deprotonace se při dodržení střídavého pořadí opakují.
Způsob úpravy polyanilinové soli a báze se s výhodou uskuteční tak, že se reprotonace provede kyselinou chlorovodíkovou, fosforečnou, methansulfonovou, dusičnou, tetrafluoroboritou. Deprotonace se pak s výhodou provede hydroxidem amonným, hydroxidem sodným, hydroxidem draselným, hydroxylaminem.
Výhodou způsobu úpravy polyanilinové soli a báze podle vynálezu je jeho jednoduchost a ekonomická dostupnost. Výhodou získané polyanilinové soli a báze upravené způsobem podle vynálezu je zvýšení jejich biokompatibility díky snížené cytotoxicitě, a tím možnost širšího využití v medicínských aplikacích vyžadujících kontakt in vivo. Oba uvedené produkty zároveň vykazují hodnoty * «
« « ι » « » • * « * · · vodivosti v rozmezí umožňujícím využití této vlastnosti v kombinaci s biokompatibilitou; zejména polyanilinová sůl je využitelná například pro implantované biosenzory nebo jiné, v tomto smyslu relevantní aplikace.
Vzhledem k nízké cytotoxicitč produktu může být úprava polyanílinu způsobem podle vynálezu použita pro ekologicky citlivé aplikace.
Příklady provedení vynálezu
Vynález je blíže objasněn pomocí následujících příkladů konkrétního provedení.
Příklad 1
Syntéza základní formy polyanilinové báze byla provedena dle metodiky IUPAC následujícím postupem. Oxidací anilin hydrochloridu peroxodvojsíranem amonným ve vodném prostředí se připravil polyanilin(emeraldin)hydrochlorid. Koncentrace reakčních složek byla nižší než 1 M. Polymerace proběhla při laboratorní teplotě. Vzniklá polymerní sraženina byla izolována filtrací, promyta 0.21M roztokem kyseliny chlorovodíkové a acetonem. Práškový polyanilin hydrochlorid byl následně převeden na polyanilinovou bázi působením 1M~ hydroxidu amonného tak, že prášek polyanilinové soli byl suspendován v roztoku hydroxidu a byla ověřena alkalita média. Získaná polyanilinová báze izolovaná filtrací byla promyta roztokem hydroxidu amonného, následné acetonem^ a vysušena. Připravená polyanilinová báze byla reprotonována suspendováním ve vodném roztoku kyseliny fosforečné za vzniku příslušné reprotonované soli. Efekt reprotonace na snížení cytotoxicity byl dokumentován pomocí standardizovaných testů extraktů polyanilinových solí dle ČSN EN ISO 10993, provedených na lidských keratinocytech (Cell Lineš Service; 300493) a hepatocytech (ATCC; HB8065). Výsledek testu je demonstrován v procentuálním snížení viability buněk oproti slepému vzorku. Při viabilitě vyšší než 80 % je testovaný vzorek označován za necytotoxický, při snížení viability na úroveň mezi 60 a 80 % je testovaný · · · · * · • « a « · a «a ·· · · * * · · vzorek označován jako slabě cytotoxický, při poklesu viability na 40 - 60 % jako mírně toxický a při hodnotě pod 40 % jako velmi toxický. Extrakty neupravené polyanilinové soli, představující slepý/referenční vzorek, jsou necytotoxické pouze v 1% koncentraci, v koncentraci vyšší než 1% pak vykazují již slabou až mírnou toxicitu. Oproti slepému vzorku testy extraktů podle vynálezu upravených reprotonovaných polyanílinových solí ukázaly, že necytotoxické jsou až 5% koncentrace extraktu. Vyšší koncentrace extraktu vykázaly slabou až mírnou toxicitu. Takovéto snížení cytotoxicity umožňuje zvýšení obsahu polyanilinové soli ve finálních produktech v řádech procent, a tím dosažení vyšší úrovně potřebných užitných vlastností.
Příklad 2
Připravená poiyanilinová reprotonovaná sůl byla podrobena deprotonaci suspendováním ve vodném roztoku hydroxidu amonného za vzniku redeprotonované báze. Efekt redeprotonace na snížení cytotoxicity byl dokumentován pomocí standardizovaných testů extraktů polyanílinových bází dle ČSN EN ISO 10993, provedených na lidských keratinocytech (Cell Lineš Service; 300493) a hepatocytech (ATCC; HB-8065). Výsledek testu byl demonstrován v procentuálním snížení viability buněk oproti slepému vzorku. Při viabilitě vyšší než 80% je testovaný vzorek označován za necytotoxický, při snížení viability na úroveň mezi 60 a 80% je testovaný vzorek označován jako slabě cytotoxický, při poklesu viability na 40 - 60% jako mírně toxický a při hodnotě pod 40% jako velmi toxický. Extrakty neupravené polyanilinové báze, představující slepý/referenční vzorek, jsou necytotoxické v koncentracích do 25 %, koncentrace vyšší než 25 % vykazují slabou až mírnou toxicitu. Oproti tomu testy extraktů podle vynálezu upravených - redeprotonovaných polyanílinových bází ukázaly, že necytotoxické jsou i 50% koncentrace extraktu. Vyšší koncentrace extraktu vykázaly slabou až mírnou toxicitu. Takovéto snížení cytotoxicity umožňuje zvýšení obsahu polyanilinové báze ve finálních produktech v řádech desítek procent.
• * · >
» ♦ · fr » ♦ * « * * « * · ·
Průmyslová využitelnost
Způsob úpravy polyanilinu podle vynálezu poskytuje vodivý polymer se zvýšenou biokompatibilitou, uplatnitelný především ve tkáňovém inženýrství, regenerační medicíně, v případech,kdy dochází ke kontaktu polyanilinu stkáni a buněčnými systémy, při řízeném uvolňování a distribuci léčiv, při biomedicínských aplikacích, v biosenzorech, při detekci virálních a bakteriálních patogenů.

Claims (4)

  1. « · · *
    PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob úpravy polyanilinu ve formě báze na sůl s výrazně sníženou cytotoxicitou, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace, vyznačující se t í m, že se připravená základní forma polyanilinové báze reprotonuje suspendováním ve vodném roztoku organické nebo anorganické kyseliny, jehož pH je nižší než 3, za vzniku reprotonované soli,
  2. 2 .Způsob úpravy polyanilinu ve formě soli na bázi s výrazně sníženou toxicitou, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace, podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že se izolovaná a vysušená reprotonovaná polyanilinová sůi podrobí deprotonaci suspendováním ve vodném roztoku organické nebo anorganické báze, který má pH vyšší než 9, na deprotonovanou bázi; fáze reprotonace a deprotonace se pří dodržení střídavého pořadí opakují.
  3. 3. Způsob úpravy polyanilinové báze podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím, že reprotonace se provede kyselinou chlorovodíkovou, fosforečnou, methansulfonovou, dusičnou, tetrafluoroborítou.
  4. 4. Způsob úpravy polyanilinové soli podle nároku 1 a 2,v yznačující se tím, (nxj že deprotonace se provede hydroxidem amonným, hydroxidem sodným, hydroxidem draselným, hydroxylaminem.
CZ20110239A 2011-04-22 2011-04-22 Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace CZ2011239A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110239A CZ2011239A3 (cs) 2011-04-22 2011-04-22 Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110239A CZ2011239A3 (cs) 2011-04-22 2011-04-22 Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ302956B6 CZ302956B6 (cs) 2012-01-25
CZ2011239A3 true CZ2011239A3 (cs) 2012-01-25

Family

ID=45494684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20110239A CZ2011239A3 (cs) 2011-04-22 2011-04-22 Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2011239A3 (cs)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6090985A (en) * 1996-07-26 2000-07-18 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Chiral polyanilines and the synthesis thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CZ302956B6 (cs) 2012-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moradi et al. Carbon dots synthesized from microorganisms and food by-products: active and smart food packaging applications
Zare-Akbari et al. PH-sensitive bionanocomposite hydrogel beads based on carboxymethyl cellulose/ZnO nanoparticle as drug carrier
Youssef et al. Morphological, electrical & antibacterial properties of trilayered Cs/PAA/PPy bionanocomposites hydrogel based on Fe3O4-NPs
Huang et al. Selective imaging and inactivation of bacteria over mammalian cells by imidazolium-substituted polythiophene
Bag et al. Nanoparticle-mediated stimulus-responsive antibacterial therapy
Raveendran et al. Bacterial exopolysaccharide based nanoparticles for sustained drug delivery, cancer chemotherapy and bioimaging
Murugesan et al. Highly biological active antibiofilm, anticancer and osteoblast adhesion efficacy from MWCNT/PPy/Pd nanocomposite
Chandran et al. An electric field responsive drug delivery system based on chitosan–gold nanocomposites for site specific and controlled delivery of 5-fluorouracil
Smitha et al. Delivery of rifampicin-chitin nanoparticles into the intracellular compartment of polymorphonuclear leukocytes
Wang et al. Facile preparation of magnetic 2-hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride chitosan/Fe3O4/halloysite nanotubes microspheres for the controlled release of ofloxacin
Alcântara et al. Building up functional bionanocomposites from the assembly of clays and biopolymers
Sandhya et al. Amphotericin B loaded sulfonated chitosan nanoparticles for targeting macrophages to treat intracellular Candida glabrata infections
CN106146835B (zh) 一种高分子季铵盐抗菌剂制备方法及应用
Sun et al. Quaternized chitosan-coated montmorillonite interior antimicrobial metal–antibiotic in situ coordination complexation for mixed infections of wounds
CN104788689B (zh) 一种可还原降解聚两性离子纳米胶束及其制备方法
Chen et al. Porphyrinic metal-organic frameworks for biological applications
Amarnath Praphakar et al. Phosphorylated κ‐carrageenan‐facilitated chitosan nanovehicle for sustainable anti‐tuberculosis multi drug delivery
CN101856432A (zh) 一种包封茶多酚的壳聚糖纳米粒的制备方法
Narayanan et al. Synthesis, characterization and preliminary in vitro evaluation of PTH 1-34 loaded chitosan nanoparticles for osteoporosis
Harutyunyan et al. Chitosan and its derivatives: a step towards green chemistry
CZ2011239A3 (cs) Zpusob úpravy polyanilinu, zejména pro medicínské a bioinženýrské aplikace
Tran et al. Some biomedical applications of chitosan-based hybrid nanomaterials
Albandar et al. Advances of Nanotechnology in Eradication Bacterial Infectious Diseases: A Recent Review.
Gayathri et al. Anticancer and antibacterial evaluation of pure Poly (o-Toluidine) for tissue engineering and cancer treatment
Binesh et al. Dual‐drug delivery of sodium ceftriaxone and metronidazole by applying salt‐assisted chitosan nanoparticles: Stability, drug release, and time‐kill assay study against Bacteroides fragilis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20190422