Синтез и свойства гидрогелей на основе сополимеров коллаген–пектин–метилметакрилат, синтезированных в присутствии триэтилборана

Синтезированы сополимеры коллаген–пектин–метилметакрилат в уксуснокислой дисперсии в присутствии аминного комплекса триэтилбора. Установлено, что температура синтеза практически не влияет на состав сополимера, а его морфология претерпевает значительные изменения. Использование аминного комплекса в сочетании с п-хиноном в синтезе сополимеров коллаген–пектин–метилметакрилат позволяет варьировать состав сополимера, молекулярную массу привитого полиметилметакрилата и морфологию в зависимости от строения п-хинона. В присутствии глутарового альдегида сформированы гидрогели на основе синтезированных сополимеров, влагопоглощающие свойства и устойчивость в буферных растворах которых позволяют считать их перспективной основой материалов для регенеративной медицины. С помощью МТТ-теста установлено, что полученные материалы не обладают цитотоксичностью и оказывают стимулирующий эффект на рост клеток дермальных фибробластов человека. Анализ биоцидности показал, что гидрогели коллаген–пектин–метилметакрилат могут быть использованы в качестве грибостойких бактерицидных материалов.

1. Liu L., Fan X., Lu Q., Wang P., Wang X., Han Y., Wang R., Zhang C., Han S., Tsuboi T., Dai H., Yeow J., Geng H. Antimicrobial research of carbohydrate polymer- and protein-based hydrogels as reservoirs for the generation of reactive oxygen species: A review // Int. J. Biol. Macromol. 2024. V. 260, Pt. 1. Art. 129251. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129251.

2. Zhang R., Liu X., Zhang W., Cui B., Du Y., Huang Y., Li W., Liu Q., Ren C., Tang Z. A review of polysaccharide-based hydrogels: From structural modification to biomedical applications // Int. J. Biol. Macromol. 2025. V. 310, Pt. 4. Art. 143519. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143519.

3. Guo Y., Zhao C., Yan C, Cui L. Construction of cellulose/carboxymethyl chitosan hydrogels for potential wound dressing application // Cellulose. 2021. V. 28, No 15. P. 10013–10023. https://doi.org/10.1007/s10570-021-04149-2.

4. Huang W., Wang Y., Huang Z., Wang X., Chen L., Zhang Y., Zhang L. On-demand dissolvable selfhealing hydrogel based on carboxymethyl chitosan and cellulose nanocrystal for deep partial thickness burn wound healing // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10, No 48. P. 41076−41088. https://doi.org/10.1021/acsami.8b14526.

5. Espinales C., Romero-Peña M., Calderón G., Vergara K., Cáceres P.J., Castillo P. Collagen, protein hydrolysates and chitin from by-products of fish and shellfish: An overview // Heliyon. 2023. V. 9, No 4. Art. e14937. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e14937.

6. Ozogul F., Cagalj M., Šimat V., Ozogul Y., Tkaczewska J., Hassoun A., Kaddour A.A., Kuley E., Rathod N.B., Phadke G.G. Recent developments in valorisation of bioactive ingredients in discard/seafood processing by-products // Trends Food Sci. Technol. 2021. V. 116. P. 559–582. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.08.007.

7. Siddiqui S.A., Rahmadhia S.N., Nair S., Sabu S., Ahmad A., Sasidharan A. Unlocking the extraction potential of bionanomaterials from aquatic sources and byproducts – a comprehensive review // Process Saf. Environ. Prot. 2024. V. 191, Pt. A. P. 959–982. https://doi.org/10.1016/j.psep.2024.08.035.

8. Wang M., Cheng Y., Li X., Nian L., Yuan B., Cheng S., Wang S., Cao C. Effects of microgels fabricated by microfluidic on the stability, antioxidant, and immunoenhancing activities of aquatic protein // J. Future Foods. 2025. V. 5, No 1. P. 57–67. https://doi.org/10.1016/j.jfutfo.2024.01.005.

9. Mehvari F., Ramezanzade V., An J., Kim J., Dinari M., Kim J.S. Biopolymer-based hydrogels for biomedical applications: Bioactivity and wound healing properties // Coord. Chem. Rev. 2024. V. 518. Art. 216093. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.216093.

10. Alsalhi A. Applications of selected polysaccharides and proteins in dentistry: A review // Int. J. Biol. Macromol. 2024. V. 260, Pt. 1. Art. 129215. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129215.

11. Alqahtani N.F. Functionalized imidazolium ionic liquids-modified chitosan materials: From synthesis approaches to applications // React. Funct. Polym. 2024. V. 194. Art. 105779. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2023.105779.

12. Yang R., Xia C., Mei C., Li J. Integration of biopolymers in polyacrylic acid hydrogels: Innovations and applications in bioresources and bioproducts // J. Bioresour. Bioprod. 2025. V. 10, No 2. P. 145–169. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2024.12.005.

13. Hou X., Lin L., Li K., Jiang F., Qiao D., Zhang B., Xie F. Towards superior biopolymer gels by enabling interpenetrating network structures: A review on types, applications, and gelation strategies // Adv. Colloid Interface Sci. 2024. V. 325. Art. 103113. https://doi.org/10.1016/j.cis.2024.103113.

14. Patel D.K., Jung E., Priya S., Won S.-Y., Han S.S. Recent advances in biopolymer-based hydrogels and their potential biomedical applications // Carbohydr. Polym. 2024. V. 323. Art. 121408. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121408.

15. Кузнецова Ю.Л., Лобанова К.С., Гущина К.С., Ведерникова Н.В., Румянцева В.О., Митин А.В., Хмелевский К.П., Вавилова А.С., Семенычева Л.Л. Особенности формирования 3D-структур для регенеративной медицины на основе коллагена, пектина и акриловых мономеров в присутствии комплекса триэтилбора с гексаметилендиамином // Все материалы: Энциклоп. справ. 2024. Вып. 10. С. 17–26.

16. Kuznetsova Y.L., Gushchina K.S., Lobanova K.S., Chasova V.O., Egorikhina M.N., Grigoreva A.O., Malysheva Y.B., Kuzmina D.A., Farafontova E.A., Linkova D.D., Rubtsova Y.P., Semenycheva L.L. Scaffold chemical model based on collagen–methyl methacrylate graft copolymers // Polymers. 2023. V. 15, No 12. Art. 2618. https://doi.org/10.3390/polym15122618.

17. Armarego W.L.F., Chai C.L.L. Purification of Laboratory Chemicals. 7th ed. Waltham, MA: Butterworth-Heinemann, 2013. 1024 p.

18. Семенычева Л.Л., Астанина М.В., Кузнецова Ю.Л., Валетова Н.Б., Гераськина Е.В., Таранкова О.А. Способ получения уксусной дисперсии высокомолекулярного рыбного коллагена // Патент РФ на изобретение № 2567171. 2015. Бюл. ФИПС № 31.

19. Морозов Л.А. Методы анализа акрилатов и метакрилатов. М.: Химия, 1972. 232 с.

20. ГОСТ Р ИСО 10993-5:2009. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 5. Исследования на цитотоксичность: методы in vitro. М.: Стандартинформ, 2010. 10 с.

21. Egorikhina M.N., Kobyakova I.I., Charykova I.N., Linkova D.D., Rubtsova Y.P., Farafontova E.A., Aleynik D.Ya. Application of hydrogel wound dressings in cell therapy-approaches to assessment in vitro // Int. J. Burns Trauma. 2023. V. 13, No 2. P. 13–32.

22. ГОСТ 9.049-91. Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные и их компоненты. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов. М.: Издательство стандартов, 1992. 14 с.

23. Kuznetsova Y., Gushchina K., Sustaeva K., Mitin A., Egorikhina M., Chasova V., Semenycheva L. Grafting of methyl methacrylate onto gelatin initialed by tri-butylborane–2,5-di-tert-butyl-p-benzoquinone system // Polymers. 2022. V. 14, No 16. Art. 3290. https://doi.org/10.3390/polym14163290.

24. Кузнецова Ю.Л., Гущина К.С., Лобанова К.С., Румянцева В.О., Егорихина М.Н., Фарафонтова Е.А., Рубцова Ю.П., Семенычева Л.Л. Синтез привитых сополимеров трескового коллагена и акриламидов в присутствии системы алкилборан – п-хинон // Изв. Вузов. Прикл. хим. биотехнол. 2024. Т. 14, Вып. 3. С. 305–321. https://doi.org/10.21285/achb.938.

25. Köster R., Amen K.-L., Dahlhoff W.V. Borverbindungen, XXX. O-Dialkylborylierungen von sacchariden und polyolen // Justus Liebigs Ann. Chem. 1975. Bd. 1975, H. 4. S. 752–788. https://doi.org/10.1002/jlac.197519750417.

26. Allies P.G., Brindley P.B. Mechanism of autoxidation of trialkylboranes // J. Chem. Soc., B. 1969. P. 1126–1131. https://doi.org/10.1039/J29690001126.

27. Liu S., Zheng Z., Li M., Wang X. Effect of oxidation progress of tributylborane on the grafting of polyolefins // J. Appl. Polym. Sci. 2012. V. 125, No 5. P. 3335–3344. https://doi.org/10.1002/app.34232.

28. Заремский М.Ю., Одинцова В.В., Плуталова А.В., Гурский М.Е., Бубнов Ю.Н. Реакции инициирования и реинициирования полимеризации под действием систем органоборан-кислород // Высокомол. соед. Сер. Б. 2018. Т. 60, Вып. 2. С. 123–133. https://doi.org/10.7868/S230811391802002X.

29. Додонов В.А., Кузнецова Ю.Л., Вилкова А.И., Скучилина А.С., Неводчиков В.И., Белодед Л.Н. Неконтролируемая псевдоживая радикальная полимеризация метилметакрилата в присутствии бутилзамещенных п-хинонов // Изв. АН. Сер. хим. 2007. Вып. 6. С. 1119–1122.

30. Додонов В. А., Кузнецова Ю.Л., Лопатин М.А., Скатова А.А. Взаимодействие поли(метилмета-крилат)-радикалов с некоторыми п-хинонами в присутствии три-н-бутилбора при полимеризации метилметакрилата // Изв. АН. Сер. хим. 2004. Вып. 10. С. 2114–2119.

31. Кузнецова Ю.Л., Чесноков С.А., Зайцев С.Д., Додонов В.А. Фотополимеризация метилметакрилата в присутствии системы три-н-бутилбор – п-хинон // Высокомол. соед. Сер. Б. 2010. Т. 52, вып. 3. С. 498–505.

32. Pegoretti A., Dong Y., Slouf M. Biodegradable matrices and composites // Front. Mater. 2020. V. 7. Art. 265. https://doi.org/10.3389/fmats.2020.00265.

33. Perez-Puyana V., Jiménez-Rosado M., Romero A., Guerrero A. Crosslinking of hybrid scaffolds produced from collagen and chitosan // Int. J. Biol. Macromol. 2019. V. 139. P. 262–269. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.07.198.

34. Муравьев И.А. Биофармацевтические основы технологии лекарств и их использование в деятельности аптечных учреждений ГАПУ МЗ СССР. Пятигорск: ПФИ, 1983. 42 с.