VMS7_09PavlyuchenkoLO.fm
advertisement
КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ В. Н. Павлюченко, С. С. Иванчев Рассмотрены способы получения и свойства композиционных гидрогелей на основе различных гидрофильных полимеров и их смесей с неорганическими наноразмерными добавками. Обсуждается влияние физического или ковалентного связывания между компонентами на процессы формирования композиционных гидрогелей и их свойства. Бифазный характер композиционных гидрогелей определяет, как правило, их преимущества при использовании в качестве суперсорбентов, мембранных материалов, заменителей живых тканей, носителей лекарственных веществ, материалов для изготовления мягких контактных линз. ВВЕДЕНИЕ Полимерные гидрогели представляют собой гидрофильные сшитые макромолекулярные системы, способные удерживать значительные количества воды, с сохранением при этом свойств, присущих твердым телам (определенная форма, механические модули, характеризующие свойства материала при деформациях растяжения и сдвига). Такое сочетание свойств гидрогелей предопределяет широкий диапазон областей их применения – от технических сфер (сорбенты, газоразделительные и ионообменные мембраны) до пищевой промышленности и медицины (структурообразователи пищевых продуктов, носители лекарственных средств, искусственные заменители биологических тканей, материалы для мягких и интраокулярных линз и т.д.). Появление новых областей применения полимерных гидрогелей выдвигает новые требования к их свойствам. В последнее время усилилась необходимость применения гидрогелей, которые наряду с гидрофильными свойствами обладают и другими целевыми характеристиками, такими как газопроницаемость, свойственная гидрофобным материалам (полисилоксаны и фторполимеры), высокая механическая прочность материала в гид-ратированном состоянии, совместимость с биологическими тканями, оптическая прозрачность, электропроводность и т.п. Соединение в одном материале указанных свойств позволяет создавать уникальные полимерные изделия, например мягкие контактные линзы с высокой кис-лородопроницаемостью, носители не растворимых в воде лекарственных средств, сорбенты, способные поглощать как гидрофильные, так и гидрофобные вещества, новые мембранные материалы и другие объекты. Указанные цели могут быть достигнуты путем получения принципиально новых материалов – композиционных гидрогелей, содержащих по крайней мере два компонента, каждый из которых выполняет определенные функции. Очевидно, что характеристики композиционного гидрогеля обусловлены не только физико-химическими свойствами отдельных компонентов, но и структурой материала. С учетом ограниченной термодинамической совместимости полимеров возможны разнообразные структуры гидрогеля – от полного расслоения полимерных фаз до образования структур типа матрица–наноразмерные включения или возникновения структур, в которых обе полимерные фазы являются непрерывными. Следует заметить, что роль одной из фаз в бифазном гидрогеле может выполнять неорганический компонент, обычно в виде включений в полимерной матрице, хотя возможны и более сложные образования. При совмещении в композиционном гидрогеле двух гидрофильных полимеров вопрос о морфологии материала не всегда очевиден. Учитывая обязательное присутствие в гидрогеле еще одного компонента (воды), можно полагать, что в некоторых случаях этот компонент способен выполнять функции растворителя, способствующего совмещению полимеров, т.е. при определенных условиях композиционный гидрогель может представлять собой однофазную систему. Цель настоящего обзора – рассмотрение нового класса полимерных гидрогелей, включая методы их синтеза, свойства и области применения. В большинстве случаев композиционные гидрогели являются бифазными системами. Межфазная граница в таких материалах не всегда четко выражена. Она может представлять собой переходный слой, в котором происходит постепенное изменение свойств (переход от свойств фазы 1 к свойствам фазы 2). Что касается свойств фаз, составляющих композиционный гидрогель, то по крайней мере одна из них должна быть полимерным гидрогелем. При этом гидрогель может быть как синтетическим, так и природным полимером. Вторая фаза также может быть полимерным гидрогелем синтетического или природного происхождения, но может быть и гидрофобным полимером и даже неорганическим веществом. В соответствии с изложенным выше можно предложить классификацию, разделяющую композиционные гидрогели на три группы: 1. Гидрогели, состоящие из двух гидрофильных полимеров, каждый из которых способен образовывать индивидуальный полимерный гидрогель. 2. Гидрогель, включающий гидрофильный и гидрофобный полимеры. 3. Полимерный гидрогель, содержащий неорганическую фазу. Другие признаки (морфология и размер структурных элементов, природа межфазных взаимодействий, методы получения и способы совмещения двух фаз) также весьма существенны, но не могут быть положены в основу классификации, поскольку имеют отношение к каждой группе перечисленных выше материалов. Вопросы морфологии композиционных гидрогелей мы уже затрагивали. Здесь отметим, что изменение размеров структурных элементов может привести к созданию материалов из одних и тех же компонентов с принципиально различающимися свойствами. Что касается характера взаимодействий между компонентами, то они могут быть обусловлены ковалентными связями в блок- и привитых сополимерах, образованием интерполимерных комплексов за счет возникновения водородных связей, донорно-акцепторных, ионных и гидрофобных взаимодействий функциональных групп, зацеплениями макромолекулярных цепей во взаимопроникающих и полувзаимопроникающих полимерных сетках. Упомянутые межфазные взаимодействия непосредственно связаны со способами получения композиционных полимерных гидрогелей: совмещение полимеров в растворе и последующее образование физических или химических связей между полимерами, совместный одновременный или последовательный синтез полимеров, сопровождающийся фазовым разделением. Технологические воплощения каждого из этих вариантов весьма разнообразны и будут рассмотрены ниже. Подчеркнем, что в настоящем обзоре будут обсуждены только те системы, которые применяют в виде гидрогеля, т.е. системы, содержащие воду. На это обстоятельство мы обращаем внимание в связи с тем, что высушенные бифазные гидрогели в форме пленок и покрытий также достаточно широко описаны в научной литературе, но представляют собой самостоятельную группу полимерных материалов, которая в обзоре рассмотрена не будет. КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ГИДРОФИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Эта группа композиционных гидрогелей в настоящее время получила наибольшую известность и распространение. Наличие полярных групп ионного и неионного характера в гидрофильных полимерах способствует их совмещению в растворах без значительных энергетических затрат благодаря образованию межмолекулярных водородных и ионных связей. При соответствующем выборе функциональных групп и условий совмещения в композиционных гидрогелях могут возникать ковалентные связи. В гидрогелях, построенных по типу взаимопроникающих и полувзаимопроникающих полимерных сеток, межмолекулярные зацепления, как правило, дополняются физическими взаимодействиями полярных групп, что создает новые возможности управления свойствами композиционных гидрогелей. В состав гидрофильных полимеров могут включаться звенья гидрофобных мономеров. В таких случаях в композиционных гидрогелях определенную роль играют и гидрофобные взаимодействия. При рассмотрении гидрогелей, сформированных из гидрофильных полимеров, их бифазная природа не всегда очевидна. Например, в интерполимерных комплексах следует ожидать совмещения полимеров на молекулярном уровне и образования однофазных полимерных систем. Поэтому для доказательства бифазной структуры композиционных гидрогелей применяют разнообразные физические методы, такие как электронная микроскопия, атомная силовая микроскопия, различные варианты калориметрии и термомеханического анализа, малоугловое рассеяние нейтронов и рентгеновских лучей. Особенно перспективны два последних метода, позволяющие изучать структуру материала в гидратиро-ванном состоянии, т.е. в условиях, когда в полимерной системе присутствует растворитель (вода), способствующий совмещению полимеров. Иными словами, гидрогель исследуют в естественном состоянии, предполагающем обязательное наличие в рассматриваемых нами полимерных системах по крайней мере двух типов макромолекул и воды. Гидрофильные полимеры, применяемые для получения композиционных гидрогелей многочисленны и разнообразны. Наибольшее распространение получили гидроксилсодержащие полимеры – ПВС, полимеры и сополимеры 2-гидроксиэтилметакрилата; простые полиэфиры – ПЭО, блок-сополимеры этиленоксида и пропи-леноксида; полимеры, содержащие амидные группы, – полиакриламид (ПАА), поли-N,N-ди-метилакриламид, поли-N-изопропилакриламид (ПИПА), поли-Nвинилпирролидон (ПВП); ионогенные полимеры, содержащие кислотные группы, – полимеры и сополимеры акриловой и метакриловой кислот, ненасыщенных сульфокислот; полидиметиламиноэтилметакрилат, по-ливинилпиридин и другие. Кроме синтетических полимеров широко применяют полимеры природного происхождения. К ним следует в первую очередь отнести полимеры белкового характера (желатин) и полисахариды. Последние могут быть неионными полимерами (гидроксипроиз-водные целлюлозы, декстран) или ионными (анионные – карбоксипроизводные целлюлозы и декстрана, каррагинан; катионные – хитозан). Для получения композиционных гидрогелей на основе гидрофильных полимеров можно применять практически все известные способы, начиная от совмещения готовых полимеров в растворе и их связывания в результате различных физических и химических взаимодействий и до синтеза полимеров из мономерных соединений с образованием блоки привитых сополимеров и взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС). КОМПОЗИЦИОННЫЕ ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ИНТЕРПОЛИМЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ Многие гидрофильные полимеры в водных растворах способны к образованию водородных связей, для них характерны ионные и ион-ди-польные взаимодействия между макромолекулами. Возможность возникновения интерполимерных комплексов в таких системах определяется не только наличием в структуре макромолекул соответствующих функциональных групп, но и молекулярными характеристиками полимеров, обеспечивающими комплементарность макромолекул. Закономерности формирования интерполимерных комплексов подробно рассмотрены в обзорах и монографиях [1–5]. Поэтому остановимся только на тех положениях, которые определяют возможность образования интерполимерных комплексов в форме композиционного гидрогеля. В данном случае мы намеренно не употребляем термин “бифазный гидрогель”, поскольку факт разделения фаз в подобных системах далеко не всегда доказан. Хотя можно полагать, что на микро- или наноуровне фазовое разделение в некоторых случаях должно происходить. Это объясняется тем, что компле-ментарность соблюдается не всегда на всем протяжении макромолекул ввиду различного рода неоднородностей полимеров. Значит, интерполимерный комплекс является последовательностью чередующихся комплементарных сравнительно гидрофобных участков и некомплементарных гидрофильных фрагментов макромолекул. В зависимости от природы гидрофильных полимеров образующийся комплекс представляет собой композиционный гидрогель, растворимый в воде комплекс и комплекс, выделяющийся из раствора в виде отдельной фазы. Нас будут интересовать в основном комплексы первого типа. Примером таких комплексов являются гидрогели на основе полиметакриловой кислоты (ПМАК) и ПЭО [6–11], образующиеся за счет возникновения водородных связей между карбоксильными группами и кислородом полиэфирных цепей. В работе [9] отмечено, что композиционный гидрогель целесообразно получать при содержании в смеси 5–10% ПЭО. При более высоких концентрациях ПЭО наряду с комплексом гидрогель содержит свободные молекулы полиэфира. Другой пример водородного связывания – это образование композиционного гидрогеля ПВС – карбок-силсодержащий полисахарид (ксантан) [12]. Известны также интерполимерные комплексы между полиакриловой кислотой (ПАК) и ПАА, ПИПА, ПВП, ПВС [13]. Более прочные интерполимерные комплексы образуются за счет ионного связывания [1–5, 14], при этом в комплексообра-зовании могут участвовать как синтетические, так и природные полимеры. Особенно прочные полиэлектролитные комплексы возникают между сильными поликислотами и полиоснованиями [15]. Примером таких комплексов являются продукты взаимодействия полистиролсульфоната натрия и поливинилбензилтриметиламмоний хлорида [16]. Предполагают, что движущей силой формирования таких комплексов является увеличение энтропии системы благодаря высвобождению низкомолекулярных противоионов, иммобилизованных до комплексообразования в электрическом поле полиионов, а кооперативный характер их взаимодействия определяет прочность комплексов. Известны полиэлектролитные комплексы с разноименным зарядом полиионов, получаемые при участии природных полимеров – хитозана и ксантана [14], поли-L-лизина и сополимера акриламида и ИПА [17]. Следует отметить чувствительность многих гидрогелей на основе интерполимерных комплексов к различного рода внешним воздействиям (изменение температуры, рН, ионной силы среды). В сравнительно узком интервале изменений может происходить распад комплексов. С одной стороны, это негативное явление при необходимости использования интерполимерного комплекса в виде гидрогеля. С другой стороны, такие гидрогели можно применять в качестве полимерных носителей целевых веществ, например лекарственных средств. Регулируемое разрушение гидрогеля позволяет высвобождать лекарственное вещество в требуемой зоне живого организма. При необходимости упрочнения интерполимерных гидрогелей комплексообразование дополняют процессами, приводящими к возникновению между макромолекулами ковалентных связей. Существует несколько вариантов таких процессов. Простейший из них – это обработка полимерной системы излучениями высоких энергий. Так, гидрогель, включающий ПЭО и ПВС, облучали быстрыми электронами, что приводило к образованию композиции, применяемой в сочетании с перевязочным материалом для ускорения залечивания ран [18]. После заживления гидрогелевая пленка легко отслаивается от регенерированных тканей, при этом перевязочный материал остается на гидрогеле. Другой пример относится к получению гидрогеля из ПЭО и K-каррагинана – полисахарида, содержащего сульфатные группы, который подвергали воздействию γизлучения [19]. В результате получен композиционный гидрогель, не распадающийся и сохраняющий высокие механические свойства даже после стерилизации в автоклаве. Недостаток подобных технологий – сложность выбора оптимальной дозы облучения, обес-печиваюшей сшивание полимерной композиции при минимальной деструкции полимера. Лучше управляемыми являются процессы, в которых осуществляется химическое взаимодействие между функциональными группами полимеров. Как правило, для структурирования полимеров применяют низкомолекулярный сшиватель, природа которого определяется типом сшиваемых групп. В качестве примера можно указать несколько композиций, включающих сшивающий агент: ПВС–хитозан–глутаровый альдегид [20], ПИПА–карбоксиметилдекстран– карбодиимид [21], ПВС–ксантан–эпихлоргидрин [22]. Упрочнение интерполимерных гидрогелей ко-валентными связями дает значительный выигрыш в свойствах материала. В этом отношении очень показательны результаты, приведенные в работе [23], в которой получены композиционные гидрогели из желатина и так называемой бактериальной целлюлозы, упрочненные карбоди-имидной сшивкой. Бактериальная целлюлоза представляла собой продукт, полученный при культивировании Acetobacter Xylinum в среде Hestrin-Schramm. Композиционный гидрогель бактериальная целлюлоза–желатин (50 : 50) при степени набухания в воде 3.10 имел модуль упругости при сжатии 3.9 МПа и растяжении 21 МПа, вместо 1.2 и 1.8 МПа соответственно для желатина при степени набухания 3.80. Аналогичные результаты получены для гидрогелей, в которых вместо желатина применяется полисахарид. Для комбинации бактериальная целлюлоза–альгинат натрия установлены следующие показатели: при степени набухания в воде 20.0 модуль упругости при сжатии составляет 0.61 МПа, а при растяжении 6.7 МПа. Укажем, что соответствующие показатели для гидрогеля на основе альгината натрия при близкой величине степени набухания (22.0) равны 0.14 и 0.37 МПа. Приведенные данные, по мнению авторов, позволяют применять новые материалы в качестве искусственных хрящей. ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОГЕЛЕЙ С ОБРАЗОВАНИЕМ МЕЖДУ ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ КОВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ НА СТАДИИ СИНТЕЗА ПОЛИМЕРОВ В предыдущем разделе было рассмотрено несколько вариантов ковалентного связывания полимеров уже после завершения формирования композиционного гидрогеля. Здесь мы обсудим технологии, которые состоят из двух последовательных стадий. На первой стадии формируют один из полимерных компонентов, макромолекулы которого содержат реакционноспособные функциональные группы. На второй стадии в реакционную среду, содержащую полимер, синтезированный на стадии 1, вводят мономер(ы), образующий второй полимер, ковалентно связывающийся с первым. К этой группе синтезов относятся способы получения привитых, блок-сополимеров и макромолекулярных образований, называемых в англоязычной литературе “conetworks”, являющихся фактически не линейными, а сшитыми блок-сополимерами (блок-со-полимерными сетками). При синтезе указанных структур применяют хорошо известные приемы, описанные в монографиях и обзорах [24– 26]. Известно довольно много привитых и блок-сополимеров, построенных из гидрофильных фрагментов [27–34]. Однако далеко не все из них способны давать гидрогели из-за полной растворимости сополимеров в воде. Гидрогели образуются либо при включении в состав привитых или блок-сополимеров полимерных фрагментов, обладающих выраженной способностью к формированию сеток в водных средах, например, за счет водородных связей (желатин), либо путем введения в реакционную смесь сшивающих агентов. В качестве примера гидрогелей на основе привитых сополимеров можно привести работу [27], в которой описаны гидрогели-суперабсорбенты, полученные прививкой акриламида и акрилата натрия на желатин; прививку указанных мономеров осуществляли в водной среде при 60°С в присутствии инициатора – персульфата аммония. Механизм прививки авторы представляют в терминах отрыва атома водорода от функциональных групп желатина (–COOH, –NH2, –SH) и последующего инициирования сополимеризации акрилата натрия и акриламида возникающими макрорадикалами. Такой процесс должен сопровождаться образованием и непривитого сополимера, но его количество оказалось очень небольшим (всего 3%). Для упрочнения гидрогеля при сополимеризации в реакционную среду добавляли небольшое количество сшивающего сомоно-мера – метилен-бис-акриламида (МБАА). Полученные гидрогели при оптимальных условиях синтеза способны поглощать до 275 г воды на 1 г полимера, что указывает на целесообразность их применения в качестве эффективных сорбентов. Данный тип суперсорбентов легко регенерируется, т.е. цикл сорбция воды–десорбция можно осуществлять неоднократно, благодаря чувствительности гидрогеля к величине рН окружающей среды. После достижения максимальной сорбции при рН 7–8 последующее понижение рН до 2 позволяет высвободить до 80% сорбированной воды. Следует отметить довольно высокую скорость набухания и коллапса гидрогеля. Один такой цикл проходит за 20–30 минут. Другой пример получения гидрогелей на основе привитых полимеров относится к синтезу гребнеобразных графт-сополимеров ПИПА–ПЭО [28]. Гидрогели из таких полимеров обладают способностью коллапсировать при 32–34°С [29]. Это свойство находит ряд применений, одним из которых является использование гидрогелей в качестве носителей лекарственных веществ, высвобождающих лекарство при повышении температуры выше 32– 34°С, т.е. при температурах, близких к температуре человеческого тела. К настоящему времени выполнено большое количество исследований по модификации свойств ПИПА с целью варьирования температуры и скорости коллапса гидрогеля. Здесь отметим, что гидрогели привитых сополимеров ИПА отличаются существенно более высокой скоростью коллапса по сравнению с гидрогелями го-мополимера ИПА. При этом обнаружены различия в кинетике сжатия образцов гидрогелей, имеющих одинаковые геометрические размеры. Если скорость сжатия обычных гидрогелей ПИПА обратно пропорциональна квадрату размера образца, то в случае привитых сополимеров ИПА скорость коллапса обратно пропорциональна размеру образца в степени 1.58. Авторы [28] наблюдаемые эффекты для привитых сополимеров объясняют двумя явлениями: сильными гидрофобными взаимодействиями гребнеобразных привитых цепей ПИПА после их дегидратации и ускорением высвобождения воды из гидрогеля по каналам, образованным макромолекулами ПЭО. Прививка гидрофильных мономеров на ПИПА повышает температуру коллапса до температуры человеческого тела [30], а если прививаемый мономер является ионным соединением, то гидрогель становится также рН-чувствительным. Такой случай реализован в работе [31] путем прививки на ПИПА итаконовой кислоты. Наличие карбоксильных групп в сополимере, с одной стороны, обеспечивает специфическую сорбцию гидрогелем веществ, содержащих функциональные группы основного характера, с другой стороны, позволяет высвобождать сорбированное вещество регулируемым образом. Так, показано, что лекарственное вещество лидокаин, содержащее третичную аминогруппу, высвобождается из гидрогеля в три этапа. Вначале выделяется лидокаин, сорбированный неспецифическим образом (в порах, содержащих воду), затем при понижении рН до 5.5 (pKC1OOH 5.44) высвобождается вторая порция вещества, а дальнейшее снижение рН до 2.0, что существенно ниже рK второй карбоксильной группы итаконовой кислоты ( pKC2OOH 3.85), приводит к взрывному характеру выделения лидокаина. В работе [32] описан еще один тип термочувствительных гидрогелей на основе блоксополимеров поли(блок-глицидол–блок-этиленоксид– блок-глицидол). Синтез блоксополимеров проводили в соответствии со следующей схемой: После проведения указанных реакций осуществляли сшивку цепей глутаровым альдегидом. В результате изменения состава блок_сополимера и количества сшивающего агента удавалось варьировать термочувствительность гидрогеля в довольно широких пределах, при этом степень набухания полимера в воде уменьшалась от 1.40 до 0.25 при изменении температуры от 25 до 63°С. Применение метода conetworks для получения композиционных гидрогелей, в которых оба компонента являются высоко гидрофильными водорастворимыми полимерами, пока не нашло широкого применения. Более активно этот метод используют при синтезе амфифильных полимерных систем. Он будет рассмотрен при обсуждении бифазных гидрогелей, содержащих гидрофильный и гидрофобный компоненты. ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА ВПС Данный метод используется при получении любых композиционных гидрогелей. Это обусловлено простотой синтеза, не требующего образования ковалентных связей между двумя полимерами. Связывание макромолекул в данном случае достигается благодаря зацеплениям двух полимерных сеток. Отметим, что один из полимеров может быть линейным. Многочисленные зацепления линейных макромолекул за сетку другого полимера, как правило, обеспечивают нерастворимость и прочность полимерных систем этого типа, называемых полувзаимопроникающими полимерными сетками. По методам синтеза ВПС разделяют на одновременные и последовательные. При использовании первого варианта обе сетки формируются одновременно. Это возможно, если сетки образуются по различным независимым механизмам. Во втором варианте предполагается проведение про_ цесса в две стадии. Вначале формируется первая сетка, затем сшитый полимер насыщается компонентами, образующими вторую сетку, после чего формируется вторая сетка. Обычно отдают предпочтение второму варианту, позволяющему более тонко управлять разделением фаз и морфологией образующейся полимерной композиции. Среди большого количества опубликованных работ по гидрогелям, сформированным из ВПС, можно выделить три группы: гидрогели на основе неионных полимеров; гидрогели, в которых один из полимеров является ионным; гидрогели, включающие два ионных полимера с противопо ложным зарядом макромолекул. Совершенно ясно, что в гидрогелях указанных групп кроме эффектов, связанных с зацеплениями макромолекул, могут иметь место и другие виды взаимодействий между макромолекулами: водородное связывание, гидрофобные взаимодействия, иондипольные взаимодействия, взаимодействия, свойственные полиэлектролитным системам. Характер взаимодействий в композиционных гидрогелях безусловно отражается на их свойствах. Типичным примером композиционных неионных гидрогелей являются ВПС или полуВПС, сформированные из полимеров акриламида и ИПА [35, 36]. Такие гидрогели применяют для получения термочувствительных мембран, используя способность ПИПА коллапсировать при температуре выше нижней критической температуры растворения данного полимера (32– 34°С). Интересно, что характер температурного эффекта в композиционном гидрогеле зависит от способа его получения. В работе [35] описано изготовление мембраны на основе ПВПС. Вначале формировали сетку из ПАА радикальной сополимеризацией акриламида и сшивающего мономера – МБАА в водной среде в присутствии персульфата натрия и N,N,N',N'_тетраметилэтилендиамина. Затем в гидрогель сшитого ПАА вводили ИПА без сшивателя и проводили его полимеризацию под действием персульфата натрия. Авторы обнаружили, что при увеличении температуры выше 32°С растет проницаемость мембраны по отношению к некоторым водорастворимым органическим веществам, и объяснили это следующим образом. При достижении нижней критической температуры растворения ПИПА коллапсирует, но поскольку достаточно прочная сетка ПАА удерживает структуру и объем гидрогеля, сжатие фазы ПИПА вызывает образование в мембране пор, что и увеличивает ее проницаемость. В работе [36] мембраны из тех же компонентов и при той же последовательности полимеризационных процессов проявляли противоположный эффект, т.е. при повышении температуры их проницаемость снижалась. Отличия обусловлены другими условиями получения композиционного гидрогеля. Во-первых, вместо полу-ВПС формировалась ВПС (на обеих стадиях использовали сшиватель). Во-вторых, вторую стадию (полимеризацию ИПА) осуществляли под действием УФ-облучения, что приводило к неоднородному распределению полимерных компонентов в мембране. Внутренние слои были обогащены полимером ИПА, которые сжимались при повышении температуры и частично обезвоживались, что и понижало проницаемость мембраны. Эти два примера демонстрируют широкие возможности применения метода синтеза ВПС, обеспечивающие создание композиционных гидрогелей с диаметрально противоположными свойствами из одного и того же мономерного сырья. Известен сравнительно простой метод получения термочувствительных гидрогелей на основе одновременных ВПС гидроксиэтилцеллюлоза– ПАА [37]. При синтезе такой ВПС реакционный раствор содержал гидроксиэтилцеллюлозу, акри-ламид, МБАА, персульфат калия и глутаровый альдегид, В результате одновременно формировалась сетка сшитого ПАА и происходила сшивка гидроксиэтилцеллюлозы глутаровым альдегидом. Полученный гидрогель обладал способностью сжиматься при повышении температуры. Более обширна информация о гидрофильных ВПС, в которых сочетаются ионный и неионный полимеры. Применяют различные комбинации сеток неионных полимеров, таких как ПВС [38– 40], ПЭО [41, 42], полимеров ИПА [43, 44] и ви-нилпирролидона (ВП) [45, 46] с ионными полимерами как анионной, так и катионной природы. Основные практические задачи, решаемые при синтезе таких ВПС, примерно те же, которые уже обсуждены при рассмотрении композиционных материалов другого типа, а именно, поиск возможностей управления механическими характеристиками и чувствительностью гидрогеля к различного рода воздействиям. Совмещение неионного и ионного полимеров в материале позволяет получать композиционные гидрогели, обладающие и термочувствительностью, и чувствительностью к ионной силе и рН среды [43, 44]. Известны гидрогели, чувствительные к воздействию электрического поля [39]. Характерной особенностью ионно-неионных гидрогелей является высокая величиной модуля упругости материала как при низких, так и при высоких значениях рН [42]. В кислых средах гид-рогелевые ВПС на основе сшитых полимеров полиакриловой кислоты и неионного полимера (ПЭО) коллапсируют из-за слабой ионизации карбоксильных групп. В этих условиях гидрогель приобретает повышенную жесткость вследствие частичного обезвоживания и образования большого количества межмолекулярных водородных связей. Напротив, повышение рН (выше рKa ПАК – 4.7) усиливает набухание ионной составляющей гидрогеля, что вызывает растяжение сетки неионного полимера, малочувствительного к изменению рН, и, как следствие, возникновение в материале внутренних напряжений, увеличивающих жесткость композиционного гидрогеля. Возможность реализации описанных эффектов в значительной степени зависит от плотности сшивки ПЭО. Свойства гидрогеля связаны с количеством физических зацеплений между макромолекулами и изменяются в очень широких пределах: содержание воды от 58 до 90 мас. %, модуль упругости – от 1 до 19 МПа. Такие свойства позволяют рассматривать композиционный гидрогель как перспективный материал для замены природных тканей (хрящи, роговица глаза), подвергаемых значительным механическим нагрузкам. Наличие двух режимов набухания композиционных гидрогелей, в которых ионные функции выполняют полимеры акриловой кислоты или МАК, открывает новые возможности создания средств для регулируемой доставки лекарственных веществ [38, 41]. Ионные гидрогели на основе указанных кислот часто исследуют при двух значениях рН (1.2 и 7.4), соответствующих состоянию среды в желудке и кишечнике человека. При их использовании в качестве носителя лекарства обычно наблюдается следующая картина. В кислой среде вследствие коллапса гидрогеля происходит “взрывообразное” выделение лекарства и также быстро процесс прекращается до полного высвобождения лекарства из-за резкого понижения коэффициента диффузии вещества. При повышении рН до 7.4 полимер ионизуется, и гидрогель быстро набухает. В результате начинается вторичное высвобождение лекарства из гидрогеля. В гидрогелевой ВПС имеют место те же процессы, но наличие в лекарственном носителе неионной сетки препятствует быстрому коллапсу или набуханию композиционного гидрогеля, что сглаживает “взрывной” характер выделения лекарства. Скорость выделения вещества понижается еще в большей степени, если оно содержит функциональные группы катионного характера, взаимодействующие с анионогенными группами гидрогеля [41]. Комбинация в ВПС сеток ПМАК и ПИПА делает гидрогель как рН-, так и термочувствительным [44]. Хотя последнее свойство реализуется только в ВПС, обогащенных ПИПА, и при низких значениях рН, при которых ионизация звеньев кислоты подавлена, при этом способность ВПС к набуханию в воде понижена из-за образования сравнительно гидрофобных интерполимерных комплексов за счет водородного связывания между карбоксильными и амидными группами. К группе ионно-неионных ВПС относятся новые ионообменные материалы, включающие сетки неионных сополимеров акрилонитрил (АН)– ВП и ионных сополимеров АН–ВП–2акрила-мидо-2-метил-1-пропан сульфокислота (АМСК) [47, 48]. В гидратированном состоянии указанные сополимеры могут быть использованы в качестве мембранных полимерных электролитов для топливных элементов. Впервые ионообменные мембраны на основе сополимеров АН–ВП–АМСК как альтернатива перфторированным мембранам типа Nafion были описаны в патентах D.J. High-gate [49–52]. Они обладают высокой протонной проводимостью, регулируемой гидрофильно-стью, способностью рециклирования платинового катализатора из топливной ячейки и более низкой стоимостью по сравнению с мембранами Nafion. Недостатком таких материалов является их низкая механическая прочность в гидратиро-ванном состоянии, затрудняющая эксплуатацию полиэлектролитов в топливных ячейках, работающих при повышенных температурах. Для улучшения механической прочности в сетку описанных ионогенных сополимеров внедряли сетку неионного сополимера АН–ВП, формируя тем самым последовательную ВПС [47, 48]. Варьируя соотношение применяемых при синтезе второй сетки мономеров АН и ВП и массовое отношение сеток, можно в широких пределах регулировать водоудерживающие и механические свойства образующихся ВПС. Метод позволяет получать ионообменные мембраны, обладающие достаточно высокой протонной проводимостью и механической прочностью в гидратированном состоянии при повышенных температурах (90°С). Было обнаружено, что для сохранения механической прочности при повышенных температурах вторая полимерная сетка должна составлять не менее 10–15% от массы исходной ионогенной полимерной сетки. Неожиданным оказалось то, что такие ВПС имеют более высокую протонную проводимость, чем исходные ионогенные сополимеры, полученные в соответствии с работой [49]. По-видимому, наблюдаемый эффект обусловлен особой структурой ВПС и условиями переноса через них гид-ратированного протона. Исследование структуры указанных гидрогелей методом малоуглового рассеяния нейтронов показало, что они являются неоднородными и характеризуются разным размером структурных элементов: порядка 70 нм, свойственных для сетки, включающей звенья АМСК, и 30–40 нм для менее гидрофильной сетки на основе сшитого сополимера АН–ВП [48]. Приведенный результат свидетельствует о том, что в рассматриваемой системе, несмотря на гидрофильный характер обеих сеток, возможно фазовое разделение полимерных компонентов. Известен ряд ВПС-гидрогелей, сформированных из полиэлектролитных сеток с противоположным зарядом макромолекул [53–55]. Системы данного типа фактически обладают свойствами ВПС и интерполимерных комплексов, что позволяет получать композиционные гидрогели с высокой термостабильностью и механической прочностью. Их отличительная особенность – очень высокое водосодержание. Поэтому их называют суперпористыми гидрогелями. Следует отметить, что высокие прочностные показатели таких гидрогелей реализуются только при оптимальном соотношении анионной и катионной сеток. Обогащение ВПС одним из видов полимерных сеток, как правило, приводит к резкому понижению прочности материала. КОМПОЗИЦИОННЫЕ ГИДРОГЕЛИ, СФОРМИРОВАННЫЕ ИЗ ГИДРОФИЛЬНЫХ И ГИДРОФОБНЫХ ПОЛИМЕРОВ При обсуждении гидрогелей этого типа не возникает вопросов относительно их бифазности, поскольку они сформированы из термодинамически несовместимых полимеров, а при гидратации воду поглощает только гидрофильная составляющая композиционного гидрогеля. Характер разделения фаз и морфология бифазных гидрогелей зависят от термодинамических и кинетических факторов, определяемых физико-химическими свойствами полимеров и способами изготовления композиционного материала. Бифазные гидрогели можно получать практически по всем известным технологиям, включая процессы механического компаундирования и разнообразные методы физического и химического (ковалентного) связывания полимерных фаз. Простейшим, хотя и не слишком часто используемым методом, является смешение растворов или дисперсий полимеров. При правильном подходе получение бифазных гидрогелей из смесей полимеров может обеспечить образование довольно тонких структур [56–58]. Один из вариантов связан с внедрением в раствор гидрофильного полимера коллоидных частиц другого полимера, например дисперсии электропроводящего полимера [57]. Такие гидрогели чувствительны к воздействию электрического поля и могут быть использованы для создания устройств, обеспечивающих регулируемую доставку лекарств, и искусственных мускулов. Другой вариант относится к образованию в растворах мицеллоподобных агрегатов путем совмещения полимеров, содержащих функциональные группы, способные к физическим взаимодействиям. Примером служит агрегирование в растворе макромолекул полимера ПВП и ПС c концевыми сульфогруппами [58] за счет образования водородных связей между карбонильными группами ВП и сульфогруппами. Более распространенный метод получения би-фазных гидрогелей – синтез conetworks и ВПС. Различие между этими двумя структурами показано на рис. 1. Видно, что в гидрогеле типа conet-works гидрофильные и гидрофобные фрагменты связаны ковалентно, тогда как в ВПС химические связи между гидрофильной и гидрофобной сетками отсутствуют. Приведенные структуры объясняют принципиальное различие физико-химических свойств гидрогелей conetworks и ВПС [26]. Поскольку в данном разделе речь идет о системах, включающих гидрофильные и гидрофобные фрагменты, при формировании обеих структур неизбежно возникает вопрос о фазовом разделении. Если в conetworks разделению компонентов на макрофазы препятствуют ковалентные связи между гидрофильной и гидрофобной составляющими, то в ВПС таким препятствием являются физические зацепления двух сеток. В conetworks, хотя и не происходит расслаивания системы в процессе ее формирования, протяженность каждой из фаз достаточно большая. В результате conetworks обнаруживают две температуры стеклования, характерные для каждого из компонентов. В случае ВПС морфология композиционного материала сильно зависит от условий его получения. Часто ВПС имеют одну температуру стеклования, занимающую промежуточное значение между Тg двух полимеров. Это указывает на то, что в ВПС имеет место микро- или нанофазовое разделение с образованием значительного объема переходных слоев. При формировании последовательных ВПС или полу-ВПС размер доменов зависит от плотности сшивки первой сетки. В conetworks соответствующие размеры определяются ММ гидрофильного и гидрофобного фрагментов. В силу приведенных обстоятельств в conetworks плотность сшивки и размер доменов могут регулироваться независимо, тогда как в ВПС указанные параметры связаны. В соответствии с терминологией, принятой в работе [26], conetworks, состоящие из разнородных фрагментов, называют амфифильными. Мы также будем использовать этот термин, применяя его и к ВПС, имея в виду, что в обоих случаях полимерные системы обязательно включают гидрофильный и гидрофобный фрагменты. Амфифильные conetworks Существует несколько способов получения структур этого типа. Один из них – сополимери-зация гидрофобных или гидрофильных макромономеров с гидрофильными или гидрофобными мономерами. Поскольку макромономер содержит две концевые полимеризующиеся группы, он одновременно выполняет функции сшивающего агента. Обычно сополимеризацию проводят по радикальному механизму в растворителе, обеспечивающем гомогенность реакционной смеси до начала полимеризации, осуществляя вещественное или фотоинициирование. По такой технологии получены conetworks с использованием гидрофобных макромономеров с концевыми метакрилатными группами на основе изобутилена [59⎯61], пропиленоксида [62–64], диметилсилок-сана [65–67] и других, а также гидрофильных мономеров, например диметиламиноэтилметакри-лата [61], 2-гидроксиэтилметакрилата [59, 60], N,Nдиметилакриламида [68] и т.д. Возможен и другой вариант, когда макромономер является гидрофильным соединением (ПЭО с концевыми метакрилатными группами), а мономеры – гидрофобными или гидрофильными веществами (метилметакрилат, бутилакрилат, бутилметакри-лат, метакриловая кислота и другие) [69–74]. Для синтеза conetworks также используют методы “живой” ионной полимеризации. Первой стадией процесса является синтез амфифильных блок-сополимеров с желаемым размером блоков. На второй стадии в реакционную смесь вводят полифункциональный сшивающий агент, который, обрывая несколько “живых” цепей, обеспечивает сшивку блок-сополимеров [75–77]. Преимущество этого метода – возможность точного контроля размеров гидрофильных и гидрофобных фрагментов в conetworks. Большая группа методов основана на химическом связывании функциональных преполиме-ров, в которых реакционноспособные группы являются либо концевыми (например, гидроксиль-ные группы в ПЭО), либо распределены вдоль основной цепи преполимера (ПВС). Если функциональность одного из преполимеров больше двух, а функциональные группы в двух преполи-мерах являются разнотипными и способными к химическому взаимодействию, то conetworks могут быть синтезированы из преполимеров без каких-либо дополнительных связывающих добавок. В качестве примера можно привести реакцию между бромсодержащим бутилкаучуком и ПЭО в толуоле в присутствии катализатора трет-BuOK [78, 79]. Образующаяся амфифильная conetwork содержит две непрерывные фазы. В качестве доказательства авторы указывают на способность полученного материала к набуханию как в растворителях для ПЭО (диоксан, тетрагид-рофуран), так и для бутилкаучука (циклогексан). Если преполимеры имеют однотипные группы, то для образования conetworks в реакционную систему вводят третий низкомолекулярный компонент, обеспечивающий химическое связывание двух преполимеров. Для получения сшитой структуры один из преполимеров либо низкомолекулярный сшивающий агент должны иметь функциональность больше двух. Таким способом были синтезированы conetworks из линейного ПЭО и звездообразного полиизобутилена с тремя концевыми гидроксильными группами при использовании в качестве сшивателя гексаметилен-диизоцианата [80, 81]. Реакцию проводили в общем растворителе для двух преполимеров – толуоле. Если одним из гидроксилсодержащих преполимеров является ПВС, то часто для сшивания и получения conetworks используют глутаро-вый альдегид [82]. Для реализации оптимальных свойств conet-works нужно избегать макрофазового разделения компонентов в процессе синтеза. Наиболее распространенный прием – применение общего растворителя для обоих компонентов. Обычно до определенной степени превращения удается сохранять совместимость реагентов. После достижения высокой конверсии система становится термодинамически несовместимой. Однако высокие вязкость реакционной системы и степень сшивки препятствуют макрофазовому разделению. Некоторые неудобства возникают из-за необходимости использования значительных количеств растворителя, что требует определенных усилий для его удаления из реакционной системы. Ситуация несколько улучшается, если при синтезе conetworks из гидрофобных макромономеров и гидрофильных мономеров часть растворителя заменяется мономерами, способствующими совмещению реагентов. Например, при получении conetworks на основе силоксановых макромономеров с (мет)акриловыми полимери-зационноспособными группами и гидрофильных мономеров (ГЭМА, ВП, N,N-диметилакрила-мид) применяются мономеры общей формулы где Х = О – трис-(триметилсилокси)силил-γ-пропилметакрилат (TRIS) или X = NH – трис(триметилсилокси)силил-γ-пропилметакрилоил-карбамат (ТМСК). В настоящее время синтезы с участием таких мономеров используют для получения так называемых силикон-гидрогелей – материалов для мягких контактных линз, сочетающих гидрофильные свойства с высокой кислородопроница-емостью [83–88]. Показано также, что совместимость компонентов в подобных системах может быть существенно улучшена, если в качестве гидрофобного компонента применяют частично фторированный силоксановый макромономер [88]. Известны и более экзотические подходы к решению проблемы совместимости компонентов при синтезе амфифильных conetworks. При получении conetworks сначала вместо гидрофильного мономера применяют его предшественник – мономер, содержащий гидрофобные триметилси-локсановые группы. После завершения синтеза conetwork звенья этого мономера подвергают гидролизу, что приводит к отщеплению кремнийорганических фрагментов и замещению их на гид-роксильные группы [26]. Технологическое воплощение рассмотренных вариантов синтеза амфифильных conetworks зависит от назначения получаемого композиционного гидрогеля. Если гидрогель используют в виде мягкой контактной линзы или мембраны, то учитывая сшитый характер полимера, наиболее подходящими способами являются методы реакционной переработки, например проведение полимеризации в форме, имеющей конфигурацию изделия. Если гидрогель предполагается применять в качестве носителя лекарственного или другого вещества, то пригодны различные варианты дисперсионной полимеризации, позволяющей получить материал в виде гранул требуемого размера. Потенциальные области использования композиционных гидрогелей типа conetworks могут быть достаточно разнообразными. Одно из возможных применений – производство силикон-гидрогелевых мягких контактных линз. В настоящее время, по-видимому, это основная и наиболее продвинутая область использования амфи-фильных conetworks. Преимуществом силикон-гидрогелевых мягких контактных линз перед линзами, изготовленными из обычных гидрогелей, является сочетание в материале гидрофильных свойств, обеспечивающих биосовместимость гидрогеля с живыми тканями, с высокой кисло-родопроницаемостью, уменьшающей риск гипо-ксических повреждений роговицы глаза при длительном непрерывном ношении линз. Изготовление мягких контактных линз длительного непрерывного ношения является перспективной, но вместе с тем наиболее сложной областью применения conetworks. Сложность заключается в том, что наряду с гидрофильными свойствами и кислородопроницаемостью материал должен обладать определенными оптическими свойствами (прозрачность, рефракционные показатели) и механическими характеристиками (модуль упругости не должен превышать 1.5–1.7 МПа). К такому материалу предъявляются следующие требования. Во-первых, он должен быть бифазным композитом, что позволяет сочетать гидрофильные свойства и высокую кислородопроницае-мость. Во-вторых, полимерные фазы должны быть непрерывными. Только в этом случае материал будет проницаем как для кислорода, так и для воды с растворенными в ней веществами. В-третьих, материал должен иметь достаточно тонкую структуру, т.е. желательно чтобы структурные элементы были наноразмерными или по крайней мере имели бы размеры порядка длины волны падающего света. Впервые силикон-гидрогели, удовлетворяющие перечисленным требованиям, были разработаны фирмами “Ciba Vision” и “Bausch & Lomb” [89]. Они отличаются очень высокой кислородной проницаемостью (140 и 110 Баррер) и одновременно водо- и ионной проницаемостью на уровне известного в офтальмологии гидрогеля на основе сшитого полимера ГЭМА [89]. Однако до организации производства силикон-гидрогеле-вых мягких контактных линз специалистам пришлось столкнуться еще с одной проблемой. Оказалось, что поверхность линз, полученных методом сополимеризации в форме силоксановых макромономеров, других кремнийсодержащих мономеров (TRIS или TMCK), сшивающих агентов (например, этиленгликольдиметакрилата) и гидрофильных мономеров (N,N-диметилакрила-мида или ВП), является гидрофобной, т.е. обогащенной силоксановыми компонентами. Это может быть обусловлено более высокой концентрацией силоксанового компонента в материале. Точный состав силиконгидрогелей, разработанных указанными фирмами, неизвестен. Но, судя по величине равновесного содержания воды в материалах (24 и 36 мас. %), содержание полисилоксановой фазы должно быть не меньше 70–80 мас. %. Кроме того, вероятно, в силу термодинамических причин гидрофильные фрагменты в процессе синтеза полимера и фазового разделения локализуются в объеме материала. Проблема была решена разработкой различных методов поверхностной обработки силикон-гид-рогелевых изделий, включая химические и физические методы [90–92]. Бифазная природа conetworks определяет особенности применения этих материалов и для других целей. Наличие гидрофильных и гидрофобных фаз позволяет рассматривать conetworks как универсальные носители лекарственных и других веществ. Так, в работе [93] показано, что сетки, построенные из блоков поли-ε-капролактона и полимера ГЭМА, способны поглощать, а затем высвобождать как липофильные (дексаметазон-ацетат), так и гидрофильные вещества (фосфат натрия). Известны и другие области применения, связанные с изготовлением первапорационных мембран для разделения водно-этанольных смесей [94], газоразделительных мембран для обогащения газовых смесей кислородом [26]. Амфифильные ВПС При получении композиционных гидрогелей на основе ВПС возникает примерно тот же круг проблем, которые обсуждены в предыдущем разделе. Важнейшие из них – это совмещение гидрофильных и гидрофобных компонентов в материале и его морфология, возникающая в результате фазового разделения в процессе формирования ВПС. Что касается способов получения амфи-фильных ВПС, то они не менее разнообразны, чем методы синтеза conetworks. Разнообразие обусловлено не только возможностью использования многочисленных реагентов и реакций, протекающих по разным механизмам, но и их реализацией при получении одновременных и последовательных ВПС или полу-ВПС. Гидрофильный компонент амфифильной ВПС, как правило, формируют методами радикальной полимеризации таких мономеров, как акриламид, N,N-диметилакриламид, ВП, ГЭМА, акриловая и метакриловая кислоты, а также пре-полимеров ПЭО (олигомеров с концевыми (мет)акрилатными группами). Для синтеза гидрофобной сетки чаще всего используют радикальную и ионную полимеризацию виниловых мономеров, окислительную полимеризацию пиррола и анилина, реакции превращения олигомеров, содержащих функциональные группы (например, реакции гидросилилирования между гидрид- и винилсодержащими олигосилоксанами, реакции гидроксилсодержащих олигомеров с ди-изоцианатами и другие). Синтез ВПС обычно осуществляют в присутствии растворителя, обеспечивающего гомогенность реакционной системы до начала процесса. С технологической точки зрения наиболее простым способом получения композита является метод синтеза одновременных ВПС, когда обе сетки формируются одновременно по разным механизмам. Однако следует признать, что эту простейшую технологию не всегда удается использовать из-за невозможности получения материала с желаемой морфологией и свойствами. Рассмотрим несколько примеров синтеза одновременных ВПС. По-видимому, одним из первых разработанных методов синтеза силиконгидрогелей для мягких контактных линз был способ, описанный в патенте [95], в соответствии с которым одновременно проводили реакцию гидросилилирования между функциональными олигосилоксанами в присутствии катализатора (H2PtCl6) и образование силиконовой сетки и реакцию радикальной сополимеризации гидрофильных мономеров (ГЭМА, ВП, N,N-диметил-акриламид и т.д.) со сшивающим мономером под действием вещественных инициаторов или при фотоинициировании. Процесс осуществляли в растворителе (хлороформе). После завершения реакции и удаления растворителя были получены прозрачные и эластичные пленки. Прозрачность материала указывает на образование тонкой структуры композита. Однако возможности его применения для изготовления силикон-гидроге-левых мягких контактных линз продленного ношения ограничены слишком низким содержанием гидрофильного компонента, но оно не может обеспечить даже минимально допустимое содержание воды в гидрогеле. Известно [96], что в силикон-гидрогелях перколяционный порог, при котором реализуется непрерывность гидрогеле-вой фазы и водо- и ионная проницаемость материала, достигается только при содержании воды в композиционном гидрогеле не менее 20 мас. %. В работе [97] описано получение одновременных ВПС полибутадиен–ПЭО с содержанием гидрофильного компонента 20–80 мас. %. Гидрофильная сетка в данной системе формировалась радикальной сополимеризацией моно- и димета-криловых производных ПЭО, а полибутадиеновая фаза образовывалась при взаимодействии олигодиена с концевыми гидроксильными группами и изоцианатного сшивателя Desmodur N3300 (“Bayer”) в присутствии катализатора ди-бутилдилауринатa олова. Как показали авторы [97], истинно одновременные ВПС формировались только при высоком содержании в реакционной системе метакриловых производных ПЭО. Обе сетки образовывались примерно с одинаковой скоростью, при этом структура получаемых ВПС была крайне неоднородной, на что указывает непрозрачность материала. При содержании в реакционной системе менее 60 мас. % ПЭО скорость формирования полибутадиеновой сетки была значительно выше, т.е. фактически происходило образование последовательной ВПС. В данном случае удавалось изготовить прозрачный материал. Аналогичные результаты представлены в работе [98] при образовании полу-ВПС ПДМС– ПИПА. Оптические характеристики и электронные микрофотографии материалов показали, что однородная структура формируется только в последовательных полу-ВПС. Если процесс проводить по технологии синтеза одновременных полу-ВПС, то материал непрозрачен. Для более тонкого управления морфологией композиционного материала целесообразно синтезировать последовательные ВПС. При таком варианте получения материала влияние кинетики формирования гидрофильной и гидрофобной сеток имеет меньшее значение, хотя полностью исключать роль скорости формирования второй сетки ВПС нельзя. Если скорость образования полимерной сетки на второй стадии выше скорости релаксационных процессов, то быстрое возникновение межмолекулярных зацеплений может исключить макроразделение фаз. Иными словами, в этих условиях происходит замораживание термодинамически неблагоприятной морфологии с малым размером доменов второй полимерной фазы. В качестве примера описанной ситуации можно привести получение ионообменной мембраны в виде последовательной ВПС ПДМС–полиметакриловая кислота [99]. Показано, что размер гидрофильных доменов, формируемых на второй стадии, зависит от скорости формирования сетки поликислоты. Если скорость полимеризации МАК не высокая, то домены имеют крупный размер. В случае быстрой полимеризации МАК под действием УФ-облучения получающийся композиционный гидрогель имеет очень тонкую структуру, при этом и гидрофильная, и гидрофобная фазы являются непрерывными (полиметакриловая кислота образует каналы, пронизывающие матрицу ПДМС). Синтез последовательных амфифильных ВПС – альтернативный подход к получению силикон-гидрогелей для мягких контактных линз. Основные требования к материалам данного типа были изложены в разделе выше. Эти требования могут быть выполнены и при использовании технологии ВПС. Отметим еще раз то, что метод получения ВПС существенно проще в отношении используемых для синтеза компонентов, чем метод conetworks. Он не требует применения силок-сановых макромономеров и таких дорогостоящих мономеров, как TRIS и TMCK. Ниже будет показано, что синтез силиконгидрогелей с использованием метода ВПС может иметь и существенные технологические преимущества. Технология получения силикон-гидрогелевых ВПС, описанная в работах [100–105], включает следующие стадии и компоненты. Вначале синтезируют силоксановую сетку по реакции гидроси-лилирования между винил- и гидридсодержащи-ми силоксанами в присутствии H2PtCl6. Затем сшитый полисилоксан насыщают гидрофильными мономерами (ВП и N,N-диметилакриламид) с растворенными в них сшивающим мономером и фотоинициатором, используя в качестве растворителя хлороформ или толуол, и проводят сопо-лимеризацию под действием УФоблучения. После завершения сополимеризации, удаления растворителя и остаточных мономеров образуется силикон-гидрогель в виде ВПС. Материал, как видно из таблицы, имеет свойства, близкие к характеристикам известных силикон-гидрогелей типа conetworks. Величина водосодержания, высокие кислородопроницаемость и проницаемость по отношению к парам воды указывают на непрерывность гидрофильной и силиконовой фаз. Особо следует отметить неожиданно высокую смачиваемость материала (угол смачивания 45°–50°), достигаемую без какой-либо поверхностной обработки. Можно полагать, что в ВПС фрагменты сеток менее подвижны, чем в conetworks, поэтому элементы гидрофильной фазы частично остаются на поверхности. Идея придания смачиваемости силикон-гидрогелю с помощью ВПС, точнее полу-ВПС, реализована в материалах с так называемым внутренним увлажнителем [106, 107], в которых conetworks совмещены с линейными макромолекулами высокомолекулярного гидрофильного полимера ВП. Его вводили в реакционную смесь на стадии синтеза conetwork. В результате образуется полу-ВПС conetwork – ПВП. Такой материал в настоящее время производится фирмой “Johnson & Johnson” под торговым названием Senofilcon. Мягкие контактные линзы, изготовленные из материала Senofilcon, имеют угол смачивания 65° [108]. Данная величина несколько выше, чем у амфифильных ВПС, описанных в работе [100]. Возможно, это связано с различиями между ВПС и полу-ВПС, в которых линейные макромолекулы ПВП имеют большую подвижность по сравнению со сшитым гидрофильным полимером в ВПС. Единственным недостатком силикон-гидроге-левых ВПС [100] является их сравнительно грубая структура, о чем свидетельствует непрозрачность материала в сухом состоянии. При гидратации показатели преломления силиконовой и гидрофильной фаз выравниваются, и материал становится прозрачным, что позволяет применять его для изготовления мягких контактных линз. Непрозрачность силикон-гидрогеля в дегидратированном состоянии в принципе не является критическим показателем, хотя накладывает некоторые ограничения на его применение. Например, при использовании силикон-гидрогелевых мягких контактных линз в условиях пониженной влажности или при недостаточном выделении глазом слезной жидкости (при патологии “синдром сухого глаза”) может происходить помутнение материала. Существует несколько подходов к решению этой проблемы. Один из них, связанный с увеличением скорости образования второй сетки, был рассмотрен ранее на примере получения ВПС ПДМС–полиметакриловая кислота [99]. Второй подход может быть реализован путем варьирования параметров первой сетки. Как уже отмечено, морфология ВПС (размер доменов второй сетки) зависит от степени сшивки сетки, получаемой на первой стадии, в нашем случае при синтезе силиконовой сетки. Чем меньше размер ячеек первой сетки, т.е. чем меньше расстояние между сшивками, тем меньше размер доменов гидрофильной сетки, образующейся на второй стадии процесса. Эти рассуждения можно проиллюстрировать данными, приведенными в работах [48] и [102]. В последней при получении силикон-гидрогеля на основе полисилоксана и сополимера ВП–N,N-диметилакриламид сшитый полисилоксан синтезировали взаимодействием гидридсодержа-щего олигосилоксана с M = 1 × 103 и винилсодер-жащего олигосилоксана с M = 1.7 × 104. При этом изготовленный материал был непрозрачен в сухом состоянии, что указывало на довольно крупные размеры структурных элементов, рассеивающих свет. Если при синтезе полисилоксановой сетки использовать винилсодержащий олигосилоксан с М = 7 × 103, позволяющий сформировать более плотную сетку, то образующийся силикон-гидрогель прозрачен как в гидратированном, так и в сухом состояниях [48]. Термодинамическая несовместимость полиси-локсана и гидрофильного полимера в значительной степени осложняет формирование композиционного материала с тонкой структурой и высокоразвитой границей раздела фаз. Применение больших количеств растворителя несколько улучшает положение, хотя и не дает окончательного решения, так как образование сильно набухшего непрочного геля затрудняет проведение с ним последующих технологических операций. В работах [48] и [109] предложен новый способ формирования силикон-гидрогелевой ВПС, предусматривающий получение предшественника гидрофильной фазы на второй стадии синтеза последовательной ВПС. Синтез включает следующие стадии: получение сшитого полисилоксана по описанной выше реакции гидросилилирования; насыщение полисилоксановой сетки винилаце-татом, содержащим сшивающий мономер (диал-лилфталат, триаллилцианурат или виниловый эфир этиленгликоля) и фотоинициатор, проведение сополимеризации под действием УФоблуче-ния и получение ВПС силикон–ПВА; алкоголиз ПВА-сетки с образованием силикон-гидрогеля силикон–ПВС . Структура ВПС при такой схеме задается на второй стадии синтеза, на которой используют винилацетат–мономер, значительно лучше совмещающийся с полисилоксаном по сравнению с более гидрофильными мономерами, применяемыми при получении силикон-гидрогелей, что позволяет проводить процесс в отсутствие растворителя. Система полисилоксан–ПВА не является термодинамически совместимой. Однако параметры растворимости двух полимеров сравнительно близки (15 (МДж/м 3)1/2 для полисилок-сана и 19 (МДж/м3)1/2 для ПВА [110]), что делает маловероятным макрофазовое разделение полимеров и дает возможность изготовить композит с малым размером структурных элементов. На это указывает прозрачность материала, сохраняющаяся и в конечном продукте полисилоксан–ПВС и в сухом, и в гидратированном состоянии. Как показали исследования силикон-гидрогелей методами атомно-силовой микроскопии и малоуглового рассеяния нейтронов [48], средний размер гидрогелевых фрагментов составляет 25 нм. Остальные характеристики новых силиконгидрогелей находятся на уровне свойств других аналогов (таблица). Таким образом, структуру и свойства силикон-гидрогелей можно регулировать сравнительно несложными приемами и выбором компонентов, используемых при получении ВПС. Эти возможности позволяют создавать силикон-гидрогеле-вые ВПС не только для мягких контактных линз, но и для других областей применения. Их можно использовать в качестве носителей лекарственных средств [98, 111, 112], полимерных электролитов [99, 113], кислородопроницаемых мембран [114] и т. д. Отметим технологические преимущества метода получения ВПС перед cинтезом силиконгидрогелей в виде conetworks. Во-первых, технология ВПС предполагает использование недорогих и доступных компонентов. Во-вторых, отдельные стадии получения ВПС можно проводить без растворителя. В-третьих, при использовании технологии синтеза ВПС отпадает необходимость поверхностной обработки изделий для придания им смачиваемости. Большая группа композиционных полимерных гидрогелей относится к электропроводящим материалам, представляющим собой комбинацию обычных полимерных гидрогелей с такими полимерами, как полианилин [115–117] или полипиррол [118, 119]. Получают такие материалы обычно по технологии синтеза полу-ВПС. В отличие от синтеза силикон-гидрогелевых ВПС первой стадией процесса является радикальная сополимеризация гидрофильных мономеров со сшивающими агентами, а на второй стадии в гидрофильную сетку вводят анилин или пиррол и проводят окислительную полимеризацию последних. Материалы сочетают в себе проводящие свойства, способность набухать в воде и достаточно высокую механическую прочность. Их отличительная особенность – способность изменять геометрические размеры под действием электрического поля. Такой комплекс свойств определяет разнообразные области применения электропроводящих композиционных гидрогелей: в качестве биосенсоров [115, 118], носителей лекарственных веществ с регулируемой скоростью высвобождения под действием электрического поля [116, 120], электростимулируемых искусственных мускулов [121]. ОРГАНО-НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ГИДРОГЕЛИ Неорганические компоненты в состав композиционных гидрогелей вводят либо с целью модификации свойств обычных полимерных гидрогелей (улучшение совместимости с биологическими тканями, изменение механических свойств, усиление чувствительности гидрогелей к термическим воздействиям, к изменению рН и т.д.), либо для придания им новых свойств, не характерных для традиционных гидрогелей (магнитные характеристики, антибактериальные свойства). В органо-неорганических композиционных гидрогелях в качестве неорганического компонента чаще всего используют оксиды или различные глины, не растворимые в воде неорганические соли, металлы. Способы получения органно-неорганических гидрогелей можно разделить на две группы. 1. Смешение неорганических добавок в виде нано- или микрочастиц с раствором водорастворимого полимера или мономеров c последующей их полимеризацией. Как правило, ковалентного сшивания полимерной системы не требуется, поскольку неорганические частицы служат центрами физических сшивок. 2. Образование неорганической фазы в результате золь-гель-процесса, в котором предусматривается введение в раствор мономеров или полимера, предшественников неорганического компонента и последующее его превращение в ходе различных химических реакций в твердые не растворимые в воде частицы. Заключительной стадией является полимеризация мономеров либо, если требуется, сшивание полимера. При реализации золь-гель-технологии предшественник неорганической фазы может быть введен в готовый полимерный гидрогель диффузионным путем. Примером служит получение полимерных гидрогелей, наполненных частицами кремнезема, введением в реакционную систему тетраалкоксиси-ланов, их гидролиза и последующей конденсации силанольных групп. По формальным признакам к этой же группе процессов можно отнести синтез полимерных гидрогелей, содержащих частицы металлов. В этих процессах в гидрогель или раствор полимера вводят неорганическую соль, которую затем восстанавливают до образования свободного металла. Улучшение механических свойств олимерных гидрогелей Одним из недостатков полимерных гидрогелей с высоким содержанием воды являются их низкие прочностные характеристики. Введение в состав гидрогеля неорганической фазы в некоторых случаях позволяет решить эту проблем у. В работе [122] описано получение органо-не-органического суперсорбента сополимеризацией акриловой кислоты и акрилоилоксиэтилтриме-тиламмоний хлорида в водной среде, содержащей частицы монтмориллонита. Каких-либо сшивающих добавок при сополимеризации не вводили. Гелеобразование происходило в результате взаимодействия положительно заряженных звеньев акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорида и монтмориллонита. Прочность композиционного гидрогеля была в 13 раз выше по сравнению с аналогичным гидрогелем, не содержащем монтмориллонита. Увеличение модуля упругости при усилении гидрогеля монтмориллонитом отмечено также для гидрогелей полиакриламида [123]. Значительное улучшение механических свойств гидрогеля ковалентно несшитого сополимера ГЭМА– монометакриловый эфир ПЭО–МАК обнаружено при введении в него наночастиц аттапульгита (смешанный силикат магния и алюминия), которые служили центрами физической сшивки сополимера [124]. Как и в ранее приведенных примерах, синтез осуществляли сополи-меризацией мономеров в воде, содержащей дисперсию частиц минерала. Интересно отметить, что улучшение механических свойств достигнуто при одновременном повышении содержания воды в полученном гидрогеле по сравнению с аналогичным ковалентно сшитым гидрогелем без неорганического компонента. Термо- и рН-чувствительные композиционные гидрогели Известно довольно много полимерных гидрогелей, способных резко изменять свои свойства при незначительном колебании параметров внешней среды (температуры, рН, ионной силы и других). Обычно фиксируют изменение объемных размеров гидрогеля, выражаемое величиной степени набухания полимера в воде. На этом свойстве основаны многие области применения полимерных гидрогелей: регулируемое высвобождение веществ, сорбированных гидрогелем, путем изменения внешних условий; использование гидрогелей в качестве датчиков в технических устройствах, реагирующих на изменение температуры, рН или других параметров; создание биосенсоров и т.п. Наибольшее распространение получили гидрогели на основе карбоксилсодержа-щих полимеров, коллапсирующих при понижении рН раствора вследствие дегидратации гидрогеля при переходе полимера из ионизированной солевой формы в слабо диссоциированное кислотное состояние, и гидрогели полимеров и сополимеров ИПА, чувствительных к температурным изменениям. Эта особенность полимеров ИПА обусловлена тем, что они содержат как гидрофильные (амидные), так и гидрофобные (изо-пропильные) группировки. С ростом температуры выше 32–34°С происходит фазовое превращение, обусловленное переходом макромолекул ПИПА из конформации сильно набухшего в воде клубка в дегидратированную сколлапсированную глобулярную структуру. В последнее время стали появляться работы, в которых описано повышение чувствительности полимерных гидрогелей за счет введения в них неорганических компонентов. В работе [125] описаны композиционные гидрогели ПИПА–кремнезем. Композицию получали по золь-гель технологии, смешивая щелочной (рН 12) 10%-ный раствор высокомолекулярного ПИПА (M = 15.8 × 105) с различным количеством тетраметоксисилана. В результате гидролиза тет-раметоксисилана и последующей конденсации силанольных групп образовывался гидрогель при массовом соотношении ПИПА : SiO2 = 60 : 40 или 50 : 50. Авторы [125] полагают, что полученный композит имеет структуру полу-ВПС, в которой линейные молекулы ПИПА внедрены в неорганическую сетку. Кроме того, гидрогель усиливается образованием физической сетки за счет возникновения водородных связей между полимером и силанольными группами кремнезема. Вопрос о формировании полу-ВПС не вполне очевиден, поскольку сильно щелочная среда не способствует образованию тонкой структуры кремнезема. Тем не менее наноразмерные частицы SiO2 нарушают гомогенную морфологию полимера и увеличивают термочувствительность композиционного гидрогеля. Исследование идентичных образцов гидрогелей в виде дисков толщиной 1 мм показало, что обычные гидрогели при повышении температуры до 60°С, коллапси-руя, достигают равновесной степени набухания более чем за 600 мин, тогда как у композиционных гидрогелей равновесие наступает через 1– 15 мин. Отметим также, что разница в степени набухания при 20 и 60°С для обычных гидрогелей ПИПА в лучшем случае составляет 11.85, в то время как у наполненных кремнеземом гидрогелей эта величина составляет 26.20 (27.0 при 20°С и 0.80 при 60°С). Высокие значения степени набухания (23.0) достигнуты также для композиционного гидрогеля ПИПА–Laponite XLS [126]. Этот гидрогель получен фотополимеризацией ИПА, загруженного в дисперсию неорганических наночастиц, и последующей обработкой разбавленными растворами НСl. Композиционные полимерные гидрогели со специальными свойствами Специальные свойства полимерным гидрогелям придают, вводя в них соответствующие функциональные добавки. В качестве примера рассмотрим две группы таких гидрогелей: гидрогели, обладающие антибактериальными свойствами, и магнитные гидрогели. Наиболее известным способом получения полимерных гидрогелей с антибактериальными свойствами является насыщение гидрогелей водными растворами антибиотиков [127]. В последнее время проводят исследования по созданию антибактериальных полимерных гидрогелей, содержащих наноразмерные частицы серебра [128– 131]. Технология изготовления таких материалов заключается во внедрении азотнокислого серебра в гидрогели ионного (сополимеры акриловой кислоты) или неионного (полимеры акриламида или ИПА) типов и последующего восстановления ионов серебра боргидридом натрия. В зависимости от условий проведения этой операции и типа полимера частицы серебра имеют размер от 3 до 30 нм [129, 130]. Показано, что для создания материалов с высокой антибактериальной активностью можно использовать сравнительно разбавленные растворы AgNO3 (0.66 мг/см3) [129]. Магнитные гидрогели синтезируют полимеризацией соответствующих гидрофильных мономеров в обратных эмульсиях в присутствии магнитных жидкостей, представляющих собой дисперсии магнетита в органической или водной среде. Можно отметить две основные области применения полимерных гидрогелей, обладающих магнитными свойствами: первая связана с направленной транспортировкой лекарственных веществ, иммобилизованных в частицах гидрогеля, под действием внешнего магнитного поля [132– 134], а вторая относится к созданию сорбентов, позволяющих очищать воду от магнитных частиц [135]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В соответствии с представленной в обзоре классификацией композиционные полимерные гидрогели разделены по составу композиции на три группы, в которых гидрофильный полимер сочетается с другим гидрофильным полимером (1), с гидрофобным полимером (2) или с неорганическим компонентом, не растворимым в воде (3). Как правило, композиционные гидрогели являются бифазными материалами, поэтому наряду с химическим составом композиционного материала имеет значение и его структура. При выборе способа получения композиционного гидрогеля необходимо учитывать несколько факторов, а именно, возможность осуществления одновременного или последовательного синтеза полимеров, возможность связывания полимерных или неорганических компонентов за счет химических или физических взаимодействий, а также характер фазового разделения при формировании материала. Резюмируя описанные в обзоре способы создания композиционных гидрогелей, можно выделить несколько групп методов. К первой относятся методы смешения компонентов в общем растворителе, причем гелеобразование происходит благодаря возникновению межмолекулярных физических взаимодействий (водородное связывание, ионные и другие взаимодействия). По такой технологии получают гидрогели групп 1 и 2. Это, например, интерполимерные комплексы или гидрогели, наполненные наноразмерными неорганическими частицами. Вторая группа методов – одновременный синтез полимерных или неорганических фаз, если каждый из синтезов протекает по разным механизмам. При образовании сшивок в каждой из полимерных фаз возникают ВПС. Если сшивке подвергается только одна из фаз, то образуется полу-ВПС. Данный метод используют для создания практически любых типов композиционных гидрогелей, включая и материалы группы 3. Примером является синтез силикон-гидрогелевых ВПС или композиций гидрофильный полимер–кремнезем, в которых гидрофильный полимер получают по обычному полимеризационному механизму, а кремнезем образуется из тетраалкоксисиланов (золь-гель-технология). Третья группа методов включает две или более последовательных стадий. На первой стадии синтезируют макромономер, линейный или сшитый полимер; затем их совмещают с компонентами, образующими в результате различных химических превращений вторую фазу. Наиболее типичные примеры – синтезы блок- и привитых сополимеров, амфифильных conetworks, последовательных ВПС или полу-ВПС, органо-неорганических гидрогелей путем формирования неорганической фазы в объеме полимера по золь-гель-технологии. Для достижения требуемых свойств композиционного полимерного гидрогеля обычно необходимо сформировать достаточно тонкую структуру материала. Управление морфологией композиционного гидрогеля является наиболее сложной проблемой, требующей решения нескольких задач. В начале синтеза следует обеспечить гомогенность реакционной системы, используя общий растворитель либо реагенты, хорошо совмещающиеся друг с другом, являющиеся предшественниками конечного продукта и превращающиеся в целевой композиционный гидрогель в результате дополнительных химических превращений после того, как фазовое разделение произошло и морфология композита зафиксирована. Естественно, данная задача не актуальна, если один из компонентов – заранее сформированные неорганические частицы. Вторая группа задач связана с предотвращением макрофазового разделения компонентов. Наиболее эффективно она решается при использовании последовательных методов синтеза, в которых вторую стадию стремятся проводить с максимально возможной скоростью. В этом случае фазовое разделение происходит на микро- или на-ноуровне, а большие времена релаксации макромолекул обеспечивают высокую устойчивость сформированной структуры. Еще один фактор, повышающий стабильность морфологии композиционного гидрогеля, заключается в организации ковалентного связывания полимерных фаз, например, в conetworks, или многочисленных зацеплений макромолекул в ВПС и полуВПС. Приведенная в обзоре информация о типах композиционных полимерных гидрогелей, их свойствах и способах получения позволяет сформулировать направления исследований, относящиеся к решению ряда прикладных задач, связанных с улучшением (модификацией) свойств известных однофазных полимерных гидрогелей, с созданием принципиально новых материалов с характеристиками, не достижимыми для традиционных гидрогелей, или с сочетанием в одном материале трудно совместимых свойств. К первому направлению относятся исследования по улучшению механических свойств гидрогелей, применяемых в качестве суперсорбентов и заменителей природных тканей и регулирования характеристик термо- и рН-чувствительных гидрогелей, используемых при создании средств доставки лекарственных веществ и различных датчиков технического и медицинского назначения, действие которых основано на уменьшении или увеличении объема гидрогеля при изменении внешних условий. Показано, что композиционные гидрогели по механическим показателям приближаются к природным тканям, что открывает перспективы замены хрящевых тканей, тканей роговицы глаза. Важно отметить, что при создании композиционного гидрогеля в некоторых случаях удается одновременно улучшить механические свойства и увеличить равновесное содержание воды в гидрогеле. Второе направление связано с приданием композиционным гидрогелям характеристик, несвойственных традиционным гидрогелям, а именно антибактериальных, магнитных, электропроводящих и других свойств. Синтез бифаз-ных гидрогелей, включающих гидрофильные и кремнийорганические полимеры, открыл новые возможности создания материалов, сочетающих гидрофильные свойства с высокой кислородо-проницаемостью. Силикон-гидрогели уже сейчас используют в процессах изготовления кислородопроницаемых мягких контактных линз, пригодных для длительного непрерывного ношения без проявления выраженных гипоксических реакций роговицы глаза. Силиконгидрогели, по-видимому, найдут и технические применения, например для изготовления газоразделительных и ионообменных мембран. Таким образом, исследования по созданию композиционных полимерных гидрогелей в настоящее время являются одним из активно развивающихся направлений полимерной науки. Как правило, эти исследования проводят на стыке нескольких дисциплин: химии и физики полимеров, биологии, медицины, мембранной технологии. Можно полагать, что затронутые в настоящем обзоре проблемы далеко не исчерпаны. На это указывают исследования в области создания композиционных гидрогелевых мембранных материалов различного назначения и, в частности, материалов для протонопроводящих мембран, применяемых в топливных элементах. Серьезные перспективы связаны с совмещением в композиционных гидрогелях синтетических и природных полимеров, что открывает новые возможности в создании композитов с характеристиками, присущими синтетическим материалам, и с прекрасной совместимостью с живыми тканями, свойственной для биополимеров. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Платэ Н.А., Литманович А.Д., Ноа О.В. Макромо-лекулярные реакции. М.: Химия, 1977. С. 233. 2. Зезин А.Б., Кабанов В.А. // Успехи химии. 1982. Т. 51. № 9. С. 1447. 3. Бектуров Е.А., Бимендина Л.А. Интерполимерные комплексы. Алма-Ата, 1977. 4. Кабанов В.А. // Высокомолек. соед. А. 1994. Т. 36. № 2. С. 183. 5. Кабанов В.А., Зезин А.Б. // Итоги науки и техники. Сер. “Органическая химия”. М.: 1984. Т. 5. С. 131. 6. Osada Y., Sato M. // J. Polym. Sci., Polym. Lett. Ed. 1976. V. 14. P. 129. 7. Tsuchida T., Abe K. // Adv. Polym. Sci. 1982. V. 45. P. 1 . 8. Стародубцев С.Г., Филиппова О.Е. // Высокомо-лек. соед. Б. 1992. T. 34. № 7. C. 72. 9. Yu X., Tanaka A., Tanaka K., Tanaka T. // J. Chem. Phys. 1992. V. 97. № 10. P. 7805. 10. Philippova O.E., Karybiants N.S., Starodubtzev S.G. // Macromolecules. 1994. V. 27. № 9. P. 2398. 11. Karybiants N.S., Philippova O.E., Starodubtsev S.G., Khokhlov A.R. // Makromol. Chem. Phys. 1996. V. 197. № 8. P. 2373. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Серия А том 51 №7 2009 КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ 1093 12. Bordi F., Paradossi G., Rinaldi C., Ruzicka B. // Phys-ica A. 2002. V. 304. № 1–2. P. 119. 13. Khutoryanskiy V.V., Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Dubo-lazov A.V. // Polym. Int. 2004. V. 53. № 9. Р. 1382. 14. Magnin D., Lefebvre J., Chornet E., Dumitriu S. // Carbohydrate Polymers. 2004. V. 55. № 4. P. 437. 15. Josephs R., Feitelson J. // J. Polym. Sci. A. 1963. V. 1. P. 3 3 8 5 . 16. Michaels A. // Encyclopedia Polymer Science and Technology. 1969. V. 10. P. 765. 17. Mi K.Y., Yong K.S., Young M.L., Chong S.C. // Polymer. 1998. V. 39. № 16. P. 3703. 18. Yoshii F., Zhanshan Y., Isobe K., Shinozaki K., Makuu-chi K. // Radiat. Phys. Chem. 1999. V. 55. № 2. P. 133. 19. Tranquilan-Aranilla C., Yoshii F., Dela Rosa A. M., Makuuchi K. // Radiat. Phys. Chem. 1999. V. 55. № 2. P. 1 2 7 . 20. Rodrigues I.R., de Camargo Forte M.M., Azambuja D.S., Castagno K.R.L. // React. Funct. Polymers. 2007. V. 67. № 8. P. 708. 21. Zhang R. // Polymer. 2005. V. 46. № 8. P. 2443. 22. Alupei I.C., Popa M., Hamcerencu M., Abadie M.J.M. // Eur. Polym. J. 2002. V. 38. № 11. P. 2313. 23. Nakayama A., Kakugo A., Gong J.P., Osada Y., Takai M., Erata T. // Adv. Funct. Mater. 2004. V. 14. № 11. Р. 1124. 24. Ношей А., Мак-Грат Дж. Блок-сополимеры. М.: Мир, 1980. 25. Баттерд Г., Трегер Д.У. Свойства привитых и блок-сополимеров. Л.: Химия, 1970. 26. Erdodi G., Kennedy J.P. // Prog. Polym. Sci. 2006. V. 31. № 1. P. 1. 27. Pourjavadi A., Sadedhi M., Hashemi M.M., Hosseinza-deh H. // e-Polymer. 2006. № 057. http://www. e-polymers.org 28. Kaneko Y., Nakamura S., Sakai K., Kikuchi A., Aoyagi T., Sakurai Y., Okano T. // Polym. Gels Networks. 1998. V. 6. № 5. P. 333. 29. Hirotsu S. // Responsive Gels: Volume Transitions II. Advances in Polymer Sci. V. 110 / Ed. by K. Dusek. Berlin: Springer-Verlag, 1993. P. 1. 30. Kuckling D., Adler H.P., Arbdt K.F., Ling L., Habicher W.D. // Macromol. Chem. Phys. 2000. V. 220. P. 273. 31. Tasdelen B., Kayman-Apohan N., Misirli Z., Guven O., Baysal B.M. // J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 97. P. 1115. 32. Christova D., Ivanova S., Trzebicka B., Walach W., Velichkova R., Dworak A. // e-Polymer. 2003. № 042. http://www. e-polymers.org 33. Yodhong B., Mangkorn S., Threeprom J., Molloy R., Puniodom W. // e-Polymer. 2007. № 138. http://www. e-polymers.org 34. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Dergunov S.A., Nam I.K., Maimakov T.P., Shaikhutdinov E.M., Lee S.C., Park K. // React. Funct. Polymers. 2008. V. 68. Р. 389. 35. Guilherme M.R., da Silva Rubirа A.F., Geuskens G., Muniz E.C. // React. Funct. Polymers. 2004. V. 61. № 2. P. 233. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Серия А 36. Guilherme M.R., Campese G.M., Radovanovic E., Ru-bira A.F., Tambourgi E.B., Muniz E.C. // J. Membr. Sci. 2006. V. 275. № 1–2. P. 187. 37. Alonso G., Rivera J.L., Mendoza A.M., Mendez M.L. // e-Polymer. 2007. № 150. http://www. e-polymers.org 38. Kurkuri M.D., Aminabhavi T.M. // J. Controlled Release. 2004. V. 96. № 1. P. 9. 39. Kim S.J., Yoon S.G., Lee Y.M., Kim S.I. // Sens. Actuators B. 2003. V. 88. № 3. P. 286. 40. Mohan Y.M., Murthy P.S.K, Sreeramulu J., Raju KM. // J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 98. № 1. P. 302 . 41. Bilia A., Carelli V., Di Colo G., Nannipieri E. // Int. J. Pharm. 1996. V 130. № 1. P. 83. 42. Myung D., Koh W., Ко J., Ни Y., Carrasco M., Noolan-di J., Та C.N., Frank C.W. // Polymer. 2007. V. 48. № 18. P. 5376. 43. Burillo G., Briones M., Adem E. // 2007. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B. 2007. V. 265. № 1. P. 104. 44. Dfez-Peña E., Quijada-Garrido I., Barrales-Rienda J.M. // Polymer. 2002. V. 43. № 16. P. 4341. 45. Guo В., Yuan J., Gao Q. // e-Polymers. 2006. № 082. http://www. e-polymers.org 46. Llavsky M., Mamytbekov G., Hanykovd L., Dusek К // Eur. Polym. J. 2002. V. 38. № 5. P. 875. 47. Иванчев C.C., Примаченко O.H., Павлюченко B.H., Хайкин С.Я. // Журн. прикл. химии. 2008. Т. 81. № 7. С. 1134. 48. Иванчев С.С., Павлюченко В Н, Примаченко О.Н., Трунов В.А., Лебедев В.Т., Кульвелис Ю.В., Орлова Д.Н. // Гидрогели на основе взаимопроникающих полимерных сеток. Препринт 2770. Гатчина, 2008. 49. Highgate D.J. // Pat. 7318972 USА. 2008. 50. Highgate D.J., Lloyd J.A. // Pat. 7318888 USА. 2008. 51. Highgate D.J., Lloyd J.A., Bourne S., Smith R.L. // Pat.124915 WO. 2005. 52. Highgate D.J., Lovell K.V., Horsfall J.A. // Pat.131758 WO. 2006. 53. Kim D., Park К // Polymer. 2004. V. 45. № 1. P. 189. 54. Mohan Y.M., Geckeler KE. // React. Funct. Polymers. 2007. V. 67. № 2. P. 144. 55. Mahdavinia G.R., Pourjavadi A., Zohuriaan-MehrM.J. // J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 99. № 4. P. 1615. 56. Bae Y.H., Kim S.W. // Advanced Drug Delivery Revs. 1993. V. 11. № 1–2. P. 109. 57. Kim B.C., Spinks G., Too CO., Wallace G.G., Bae Y.H. // React. Funct. Polymers. 2000. V. 44. № 1. P. 31. 58. Masunaga H, Sasaki K, Akiba L. // e-Polymers. 2006. № 022. http://www.e-polymers.org 59. Scherble J., Thomann R., Lvan В., Mulhaupt R. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 2001. V. 39. № 12. P. 1429. 60. Domjan A., Erdoedi G., Wilhelm M., Neidhoefer M., Landfester K, Lvan В., Spiess H.W. // Macromole-cules. 2003. V. 36. № 24. P. 9107. том 51 № 7 2009 1094 ПАВЛЮЧЕНКО, ИВАНЧЕВ 61. Suevegh K., Domjan A., Vanko Gy., Ivan B., Vertes A. // Macromolecules. 1998. V. 31. № 22. P. 7770. 62. Kiguchi T., Aota H., Matsumoto A. // J. Appl. Polym. Sci. 2004. V. 94. P. 1198. 63. Doura M., Naka Y., Aota H., Matsumoto A. // Macro-molecules. 2003. V. 36. № 22. P. 8477. 64. Doura M., Naka Y., Aota H., Matsumoto A. // Macro-molecules. 2005. V. 38. № 14. P. 5955. 65. Bruns N., Scherble J., Hartmann L., Thomann R., Ivan B., Muelhaupt R., Tiller J.C. // Macromolecules. 2005. V. 38. № 6. P. 2431. 66. Tiller J.C., Hartmann L., Scherble J. // Surf. Coat. Int. B1. 2005. V. 88. P. 49. 67. Tiller J.C., Sprich C., Hartmann L. // J. Control. Release. 2005. V. 103. № 2. P. 355. 68. Keszler B., Kennedy J.P., Mackey P.W. // J. Control. Release. 1993. V. 25. № 1–2. P. 115. 69. Christova D., Velichkova R., Goethals E.J., Du Prez F.E. // Polymer. 2002. V. 43. № 17. P. 4585. 70. Adriaensens P., Storme L., Carleer R., Gelan J., Du Prez F.E. // Macromolecules. V. 35. 2002. № 10. P. 3 9 6 5. 71. Cosaert K., Eeckhout E., Goethals E., Du Prez F., Gue-gan P., Cheradame H. // Polym. Int. 2002. V. 51. № 11. P. 1 2 3 1 . 72. Walraedt S.R., Goethals E.J. // Polym. Int. 1995. V. 38. № 1. P. 89. 73. Лагутина М.А., Ракова Г.В., Ярыгина Н.В., Дубровский С.А., Казанский К.С. // Высокомолек. соед. А. 2002. Т. 44. № 8. С. 1295. 74. Ракова Г.В., Лагутина М.А., Дубровский С.А., Казанский К.С. // Высокомолек. соед. Б. 2002. Т. 44. № 5. С. 872. 75. Georgiou T.K., Vamvakaki M., Patrickios C.S. // Polymer. 2004. V. 45. № 21. P. 7341. 76. Loizou E., Triftaridou A.I., Georgiou T.K., Vamvakaki M., Patrickios C.S. // Biomacromolecules. 2003. V. 4. № 5. P. 1150. 77. Simmons M.R., Yamasaki E.N., Patrickios C.S. // Macromolecules. 2000. V. 33. № 8. P. 3176. 78. Yamashita S., Kodama K., Ikeda Y., Kohjiya S. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 1993. V. 31. P. 2437. 79. Ikeda Y., Kodama K., Kajiwara K., Kohjiya S. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 1995. V. 33. № 3. P. 387. 80. Erdoedi G., Ivan B. // Chem. Mater. 2004. V. 16. № 6. P. 9 5 9 . 81. Erdodi G., Janecska A., Ivan B. // Novel Intelligent Amphiphillic Conetworks // Polymer Networks Group Review Series. New York: Wiley, 1999. V. 2. Р. 7 3. 82. Mansur H.S., Orefice R.L., Mansur A.A.P. // Polymer. 2004. V. 45. P. 7193. 83. Bambury R.E., Seelye D. // Pat. 5070215 USA. 1991. 84. Lai Y.-C. // Pat. 6359024 USA. 2002. 85. Lai Y.-C., Friends G.D., Valint J. // Pat. 5352714 USA. 1994. 86. Nandu M.P., Bawa R.S., Lai Y.-C. // Pat. 5260000 USA. 1993. 87. Lai Y.-C., Valint P.L., jr. // J. Appl. Polym. Sci. 1998. V. 61. № 12. P. 2051. 88. Kunzler J., Ozark R. // Pat. 5321108 USA. 1994. 89. Tighe B. // Silicone Hydrogels: the Rebirth of Contin-uons Wear Contact Lenses / Ed. by D. Sweeney. Oxford, 2000. Р. 1. 90. Va l i n t J . // Pat. 5135297 USA. 1992. 91. Grobe G.L., Valint J.R., Ammon J.R., McGee J.A. // Pat. 6200626 USA. 2001. 92. Valint J.R., Grobe G. L., Ammon J.R., Mooreheaf M.J. // Pat. 2003/0039748 USA. 2003. 93. Barakat I., Dubois Ph., Grandfils Ch., Jéréme R. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2005. V. 37. № 14. P. 2401. 94. Du Prez F.E., Goethals E.J., Schué R., Qariouh H., Schué F. // Polym. Int. 1999. V. 46. № 2. P. 117. 95. Licht M., Schmidt R., Hansmann A., Herrman S. // Pat. 2518904 Deutschland. 1975. 96. Peppas N.A., Brannon-Peppas L. // J. Membr. Sci. 1990. V. 48. № 2–3. P. 281. 97. Plesse C., Vidal F., Gauthier C., Pelletier J.-M., Chevrot C., Teyssie D. // Polymer. 2007. V. 48. P. 696. 98. Erbil C., Kazancioglu E., Uyanik N. // Eur. Polym. J. 2004. V. 40. P. 1145. 99. Turner J.S., Cheng J.-L. // Macromolecules. 2003. V. 36. № 6. P. 1962. 100. Власова Н.Л., Григорян Г.В., Даниличев В.Ф., Иван-чев С.С., Каганова Е.В., Новиков С.А., Павлюченко В.Н., Софронов Г.А., Ушаков Н.А., Че-кина Н.А. // Пат. 2269552 РФ. 2006. 101. Бойко Э.В., Власова Н.Л., Даниличев В.Ф., Иванчев С.С., Новиков С.А., Павлюченко В.Н., Ушаков Н. А., Чекина Н.А. // Глаз. 2004. № 5. С. 2. 102. Chekina N.A., Pavlyuchenko V.N., Danilichev V.F., Ushakov N.A., Novikov S.A., Ivanchev S.S. // Polym. Adv. Technol. 2006. V. 17. P. 872. 103. Chekina N.A., Pavlyuchenko V.N., Vlasova N.L., Iv-anchev S.S. // Abstrs. Eur. Polym. Congress 2005. Moscow, 2005. P. 93. 104. Ivanchev S.S., Pavlyuchenko V.N., Chekina N.A., Da-nilichev V.F., Ushakov N.A., Novikov S.A. // Abstrs. 8 Int. Symp. on Polymers for Adv. Tecnologies. Budapest, 2005. P. 36. 105. Даниличев В.Ф., Новиков С.Ф., Павлюченко В.Н. // Соврем. оптометрия. 2007. № 3. С. 24. 106. Maiden A.C., Vanderlaan D.G., Turner D.C., Love R.N., Ford J.D., Molock F.F., Steffen R.B., Hill G.A., Alli A., Mccabe K.P. // Pat. 6367929 USA. 2002. 107. Vanderlaan D.J., Ford D.J., Alli A., Mccabe K.P., Young K.A., Steffen R.B., Hill G.A., Molock F.F. // Pat. 03/022322 WO. 2003. 108. Джонс Л., Дамблтон К. // Соврем. оптометрия. 2007. № 3. С. 12. 109. Ivanchev S., Pavlyuchenko V., Primachenko O., Boba-sheva A. // Abstrs. Europ. Polymer Congress 2007. Portoroz. 2007. P. 106. 110. Энциклопедия полимеров / Под ред. В.А. Карги-на. М.: Советская энциклопедия. 1972. Т. 1. С. 1040. 111. Liang-Chang D., Qi Y., Hoffman A.S. // J. Contr. Release. 1992. V. 19. № 1–3. P. 171. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Серия А том 51 №7 2009 КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ 1095 112. Chetoni P., Di Colo G., Grandi M., Morelli M., Saettone M., Darougar S. // Eur. J. Pharmac. Biophar-mac. 1998. V. 46. № 1. P. 125. 113. Oh B., Vissers D., Zhang Z., West R., Tsukamoto H., Amine K. // J. Power Sources. 2003. V. 119. P. 442. 114. Erdodi J., Kennedy J.P. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2005. V. 43. № 16. P. 3491. 115. Siddhanta S.K., Gangopadhyay R. // Polymer. 2005. V. 46. № 9. P. 2993. 116. Lira L.M., Cordoba de Torresi S.I. // Electrochem. Commun. 2005. V. 7. № 7. P. 717. 117. Dispenza C., Fiandaca G., Lo Presti C., Piazza S., Spadazo G. // Radiat. Phys. Chem. 2007. V. 76. № 8– 9. P. 1371. 118. Brahim S., Narinesingh D., Guiseppi-Elie A. // Biosensors Bioelectronics. 2002. V. 17. № 1–2. P. 53. 119. Gilmore K., Hodgson A.J., Luan B., Small C.J., Wa l l a c e G . G . // Polym. Gels Networks. 1994. V. 2. № 2. P. 135. 120. Small C.J., Too C.O., Wallace G.G. // Polym. Gels Networks. 1997. V. 5. № 3. P. 135. 121. Kim B.C., Spinks G., Too C.O., Wallace G.G., Bae Y.H. // React. Func. Polymers. 2000. V. 44. № 1. P. 3 1 . 122. Xu K., Wang J., Xiang S., Chen Q., Yue Y., Su X., Song C., Wang P. // Сomp. Sci. Technol. 2007. V. 67. № 15–16. P. 3480. 123. Churochkina N.A., Starodoubtsev S.G., Khokhlov A.R. // Polym. Gels Networks. 1998. V. 6. № 3–4. P. 205. 124. Xiang Y., Peng Z., Chen D. // Eur. Po lym . J. 2006. V. 42. № 9. P. 2125. 125. Durme K.V., Mele B.V., Loos W., Du Pres F.E. // Polymer. 2005. V. 46. P. 9851. 126. Ma Y., Lin Y., Jiang Y., Yu H., Zhu M. // e-Polymers. 2007. № 146. http://www.e-polymers.org 127. Даниличев В.А., Иванчев С.С., Новиков С.А., Пав-люченко В.Н., Рейтузов В.А., Хайкин С.Я. // Соврем. оптометрия. 2007. № 9. С. 11. 128. Xiang Y., Chen D. // Eur. Polym. J. 2007. V. 43. № 10. P. 4 1 7 8 . 129. Thomas V., Yallapu M.M., Sreedhar B., Bajpai S.K. // J. Colloid Interface Sci. 2007. V. 315. № 1. P. 389. 130. Murthy P.S.K., Mohan Y.M., Varaprasad K., Sreedhar B.K., Raju M. // J. Colloid Interface Sci. 2008. V. 318. № 2. P. 217. 131. Mohan Y.M., Lee K., Premkumar T., Geckeler K.E. // Polymer. 2007. V. 48. № 1. P. 158. 132. Guowei D., Adriane K., Chen X.Z., Jie C. , Yinfeng L. // Int. J. Pharm. 2007. V. 328. № 1. P. 78. 133. Liu T.-Y., Hu S.-H., Liu K.-H., Liu D.-M., Chen S.-Y. // J. Contr. Release. 2008. V. 126. № 3. P. 228. 134. Ménager C., Sandre O., Mangili J., Cabuil V. // Polymer. 2004.V. 45. № 8. P. 2475. 135. Starodubtsev S., Lavrentyeva E., Khokhlov A., Allegra G., Famulari A., Meille S. // Abstrs. Eur. Polym. Congress 2005. Moscow, 2005. P. 96. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Серия А том 51 №7 2009
