Диссертация

Диссертация посвящена разработке подходов к созданию гидрогелей на основе биоразлагаемого гибкоцепного полимера гидроксипропилгуара (ГПГ) с регулируемыми механическими свойствами и функциональностью, а также оценке их пригодности в качестве чернил для экструзионной 3D-печати. Объектами исследования являлись гидроксипропилгуар, его метакрилированное производное (ГПГ-МА), композиции ГПГ-МА с поли(3-(акриламидо)фенилбороновой кислотой) (ПФБК), а также физические сетки карбоксиметилированных нанокристаллов целлюлозы (НЦ), сшитых ионами кальция, и двойные сетки на основе ГПГ-МА и НЦ-Ca²⁺. В работе проведены синтез и характеризация ГПГ-МА, исследованы реологические и механические свойства ковалентно сшитых гидрогелей, а также гелей с двумя типами сшивок (необратимыми и лабильными). Обнаружено, что введение ПФБК придает гелям pH-чувствительность и повышает механические свойства. Изучено структурообразование в суспензиях НЦ. Показано, что сшивание карбоксиметилированных нанокристаллов ионами кальция приводит к росту агрегатов в длину и ширину с образованием фибриллоподобных структур, что увеличивает модуль накопления. Впервые получены и исследованы двойные сетки, в которых жёсткая физическая сетка НЦ-Ca²⁺ включена в мягкую ковалентную сетку ГПГ-МА. Обнаружено, что включение жесткой сетки приводит НЦ-Ca² к увеличению механических свойств гелей. Методами криоэлектронной микроскопии и криоэлектронной томографии впервые внутри двойных сеток визуализирована сетка нанокристаллов целлюлозы. Впервые предложено объяснение тенденции нанокристаллов связываться друг с другом своими концами. Показана применимость суспензий ГПГ-МА/НЦ-Ca²⁺ в качестве чернил для экструзионной 3D-печати с последующей УФ-фиксацией формы.