Synteza nanokrystalicznej skrobi dialdehydowej dla aplikacji biomedycznych

Abstract

Polisacharydy stanowią ważną klasę biopolimerów, połączonych wiązaniami glikozydowymi, które występują we wszystkich żywych organizmach, takich jak wodorosty (alginiany), rośliny (celuloza, pektyna, guma guar, skrobia), mikroorganizmy (dekstran) oraz zwierzęta (chityna, hialuronian, heparyna). Skrobia jest polisacharydem składającym się z reszt α-D-glukozy. Polisacharyd ten w rzeczywistości nie jest jednorodnym chemicznie związkiem, składa się ona z nierozgałęzionej amylozy oraz rozgałęzionej amylopektyny. Skrobia jest biokompatybilna, biodegradowalna, nietoksyczna oraz tania [1]. Ostatnie dziesięciolecia charakteryzuje niezwykle dynamiczny rozwój nanotechnologii stosowanych w wielu gałęziach nauki, a w szczególności w medycynie, farmacji i przemyśle spożywczym. Synteza, charakterystyka oraz biochemiczna funkcjonalizacja nanomateriałów jest przedmiotem wielu badań [2]. Właściwości tego typu materiałów, takie jak: niewielkie rozmiary, biozgodność oraz nietoksyczność powodują, że znajdują one bezpośrednie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki oraz w przemyśle. Na szczególną uwagę zasługują nanokrystaliczne polisacharydy, składające się z naturalnych polimerów, charakteryzujące się dodatkowo wysoką wytrzymałością, zróżnicowaną morfologią oraz dużą powierzchnią materiału, co wyróżnia je w przeciwieństwie do tradycyjnych, nieorganicznych nanocząstek. Naturalne polisacharydy składają się z obszarów krystalicznych i amorficznych. Amorficzne obszary są bardzo podatne na hydrolizę w kontrolowanych warunkach, co powoduje usunięcie części amorficznej, a pozostawienie nienaruszonej części krystalicznej. Nanokrystaliczne polisacharydy są przyjazne dla środowiska, a ich powierzchnia jest pokryta wieloma grupami hydroksylowymi, które mogą być chemicznie modyfikowane, co jest ich dodatkowym atutem. Otrzymane nanokrystaliczne polisacharydy mogą ulegać reakcji utleniania, w wyniku czego, następuje rozerwanie wiązania pomiędzy 2 i 3 atomem węgla w pierścieniu piranozowym i utworzenie dwóch grup aldehydowych [3]. Tak otrzymane środki sieciujące, których struktura oparta jest na polisacharydach, cieszą się rosnącym zainteresowaniem, ze względu na szeroką dostępność w warunkach naturalnych, biokompatybilność oraz biodegradowalność. W ramach niniejszej pracy otrzymano nanokrystaliczną skrobię, którą scharakteryzowano przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej, analizy ATR-FTIR oraz analizy rentgenograficznej. Tak uzyskany materiał poddano reakcji selektywnego utleniania przy użyciu 0,7 M roztworu NaIO4. Otrzymane nanokrystaliczne czynniki sieciujące o różnej zawartości grup aldehydowych zanalizowano przy pomocy zdjęć SEM oraz analizy ATR-FTIR, a także określono ilość grup aldehydowych.

Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2016/23/N/ST8/00211.

[1] D.R. Lu, C.M. Xiao, S.J. Xu, Express Polym. Lett. 2009, 3, 366-375. [2] A. Mishra, Int. J. Mech. Eng. 2014, 3, 410-414. [3] W. Lu, Y. Shen, A. Xie, W. Zhang, J. Phys. Chem. B. 2013, 117, 3720-3725.