Hydrogels based on poly(2-hydroxyethyl methacrylate) and nettle extract

• Autorzy: Kowalczyk Agnieszka , Kraśkiewicz Agata , Weisbrodt Mateusz , Kowalczyk Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2023.9.2

Warianty tytułu

PL

Hydrożele na bazie poli(metakrylanu 2-hydroksyetylu) i ekstraktu z pokrzywy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

New types of hydrogels based on linear poly(2-hydroxyethyl methacrylate) and poly(ethylene glycol) diacrylate (PHEMA-PEGDA) and nettle extract were obtained. A solution of poly(2-hydroxyethyl methacrylate) in monomer (S-PHEMA) was obtained by bulk photopolymerization. Common nettle extract was used as an ingredient that facilitates wound healing. The influence of the photoinitiator content (1-[4-(2-hydroxymethyl)-phenyl]-2-hydroxy-2-methylpropanone) on the photopolymerization kinetics, as well as the equilibrium swelling ratio (ESR), thermal and mechanical properties of the hydrogels were examined. Complete HEMA conversion was achieved at the lowest photoinitiator dose. Replacing HEMA with S-PHEMA causes an increase in ESR (24%) and Tg (50°C) and the amorphous phase content. At the same time, the tensile strength and Young’s modulus decrease. However, the addition of nettle extract (0.3 wt%) requires a significant increase in the amount of photoinitiator (up to 2.5 wt%). As the concentration of the photoinitiator in the system increases, ESR and Tg decrease, but tensile strength and Young’s modulus increase.

PL

Otrzymano nowego typu hydrożele na bazie liniowego poli(metakrylanu 2-hydroksyetylu) i diakrylanu poli(glikolu etylenowego) (PHEMA-PEGDA) oraz ekstraktu z pokrzywy. Roztwór poli(metakrylanu 2-hydroksyetylu) w monomerze (S-PHEMA) otrzymano w procesie fotopolimeryzacji w masie. Ekstrakt z pokrzywy zwyczajnej użyto jako składnik ułatwiający gojenie się ran. Zbadano wpływ zawartości fotoinicjatora (1-[4-(2-hydroksymetylo)-fenylo]-2-hydroksy-2-metylopropanonu) na kinetykę procesu fotopolimeryzacji, a także na równowagowy współczynnik pęcznienia (ESR), właściwości termiczne i mechaniczne hydrożeli. Całkowitą konwersję HEMA uzyskano przy najniższej dawce fotoinicjatora. Zastąpienie HEMA przez S-PHEMA powoduje wzrost ESR (24%) i Tg (50°C) oraz udziału fazy amorficznej. Jednocześnie zmniejsza się wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga. Natomiast dodatek ekstraktu z pokrzywy (0,3 cz. mas.) wymaga znacznego zwiększenia ilości fotoinicjatora (do 2,5 cz. mas.). Wraz ze wzrostem stężenia fotoinicjatora w układzie maleje ESR i Tg, ale wzrasta wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga.

Słowa kluczowe

EN

hydrogels; photopolymerization; HEMA; nettle extract

PL

hydrożele; fotopolimeryzacja; HEMA; ekstrakt z pokrzywy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 68, nr 9
• Strony: 461--472
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalczyk Agnieszka

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Chemical Technology and Engineering, Department of Chemical Organic Technology and Polymeric Materials, Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9017-7058

autor

Kraśkiewicz Agata

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Chemical Technology and Engineering, Department of Chemical Organic Technology and Polymeric Materials, Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6358-3632

autor

Weisbrodt Mateusz

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Chemical Technology and Engineering, Department of Chemical Organic Technology and Polymeric Materials, Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2722-3012

autor

Kowalczyk Krzysztof

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Chemical Technology and Engineering, Department of Chemical Organic Technology and Polymeric Materials, Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0435-612X

Bibliografia

• [1] Caló E., Khutoryanskiy V.V.: European Polymer Journal 2015, 65, 252. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024
• [2] Peppas N., Bures P., Leobandung W. et al.: European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 2000, 50, 27. https://doi.org/10.1016/S0939-6411(00)00090-4
• [3] Araújo D., Martins M., Concórdio-Reis P. et al.: Pharmaceuticals 2023, 16, 991. https://doi.org/10.3390/ph16070991
• [4] Akbar A., Shakeel A.: Journal of Agricultural and Food Chemistry 2018, 66, 6940. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b01052
• [5] Hoare T., Kohane D.: Polymer 2008, 49, 1993. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2008.01.027
• [6] Choi J.R., Yong K.W., Choi J.Y. et al.: BioTechniques 2019, 66, 40. https://doi.org/10.2144/btn-2018-0083
• [7] Barui A: “Synthetic polymeric gel” in “Polymeric Gels. Characterization, Properties and Biomedical Applications”, (editors: Pal. K., Banerjee I.) Woodhead Publishing, Duxford 2018, p. 55. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102179-8.00003-X
• [8] Escudero-Castellanos A., Ocampo-García B.E., Domínguez-Garcia M.V. et al.: Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2016, 27, 176. https://doi.org/10.1007/s10856-016-5793-3
• [9] Racine L., Costa G., Bayma-Pecit E. et al.: Carbohydrate Polymers 2017, 170, 166.https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.04.060
• [10] Oh Y., Cha J., Kang S.G. et al.: Journal of Industrial and Engineering Chemistry 2016, 39, 10. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.05.012
• [11] Melchels F.P.W., Dhert W.J.A., Hutmacher D.W. et al.: Journal of Materials Chemistry B 2014, 2, 2282. https://doi.org/10.1039/C3TB21280G
• [12] Cavallo A., Madaghiele M., Masullo U. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2017, 134, 44380. https://doi.org/10.1002/app.44380
• [13] Dumitrescu G.D., Serafim A., Ginghina R.E. et al.: Materials 2022, 15, 840. https://doi.org/10.3390/ma15030840
• [14] Radulescu D.-M., Neacsu I.A., Grumezescu A.-M., Andronescu E: Polymers 2022, 14, 799. https://doi.org/10.3390/polym14040799
• [15] Tan G. X., Wang Y. J., Guang Y. X.: Key Engineering Materials 2008, 368-372, 1175. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.368-372.1175
• [16] Zellander A., Zhao C., Kotecha M. et al.: PLoS ONE 2014, 9, e96709. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0096709
• [17] Baker M. V., Brown D. H., Casadio Y. S. et al.: Polymer 2009, 50, 5918. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2009.10.047
• [18] Tan G., Wang Y., Li J. et al.: Polymer Bulletin 2008, 61, 91. https://doi.org/10.1007/s00289-008-0932-8
• [19] Wang J. Q., Wu W. H.: European Polymer Journal 2005, 41, 1143. https://doi.org/10.1088/1468-6996/11/1/014107
• [20] González-Henríquez C.M., del C. Pizarro G., Sarabia- Vallejos M.A. et al.: Arabian Journal of Chemistry 2019, 12(7), 1413. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.11.012
• [21] Elsawy M.A., Wychowaniec J.K., Castillo Díaz L.A. et al.: Biomacromolecules 2022, 23, 2624. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.2c00356.
• [22] Chung C.K., García-Couce J., Campos Y. et al.: Molecules 2020, 25, 2219. https://doi.org/10.3390/molecules25092219
• [23] Kapusta O., Jarosz A., Stadnik K. et al.: International Journal of Molecular Sciences 2023, 24, 2191. https://doi.org/10.3390/ijms24032191
• [24]. Liu J., Jiang W., Xu Q. et al.: Gels 2022, 8, 503. https://doi.org/10.3390/gels8080503
• [25] Yasin S.N.N., Said Z., Halib N. et al.: Polymers 2023, 15, 3085. https://doi.org/10.3390/polym15143085
• [26] Gavan A., Colobatiu L., Hanganu D. et al.: Processes 2022, 10, 242. https://doi.org/10.3390/pr10020242
• [27]. Zamora-Mendoza L., Vispo S.N., De Lima L. et al.: Molecules 2023, 28, 1591. https://doi.org/10.3390/molecules28041591
• [28] Chelu M., Musuc A.M., Popa M. et al.: Gels 2023, 9, 539. https://doi.org/10.3390/gels9070539
• [29] Chelu M., Popa M., Ozon E.A. et al.: Polymers 2023, 15, 1312. https://doi.org/10.3390/polym15051312
• [30] Chanaj-Kaczmarek J., Paczkowska M., Osmałek T. et al.: Pharmaceutics 2020, 12, 634. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12070634
• [31] Shafeie N., Naini A., Jahromi H.: Biomedical and Pharmacology Journal 2015, 8, 979. https://dx.doi.org/10.13005/bpj/850
• [32] Atanassova M., Georgieva S., Ivancheva K.: Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy 2011, 46, 81.
• [33] Repajić M., Cegledi E., Zorić Z. et al.: Foods 2021, 10, 190. https://doi.org/10.3390/foods10010190
• [34] Guil-Guerrero J., Rebolloso-Fuentes M., Isasa M.: Journal of Food Composition and Analysis 2003, 16, 111. https://doi.org/10.1016/S0889-1575(02)00172-2
• [35] Flórez M., Cazón P., Vázquez M.: Molecules 2022, 27, 6015. https://doi.org/10.3390/molecules27186015
• [36] Bouassida Z., Bardaa S., Khimiri M. et al.: BioMed Research International 2017, 2017, 1047523. https://doi.org/10.1155/2017/1047523
• [37] Kabatc J.: Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 2017, 55, 1575. https://doi.org/10.1002/pola.28525
• [38] Pączkowski J.: “Photochemistry of polymers: theory and application: collective work”, Scientific Publishing House of the Nicolaus Copernicus University, Toruń 2003, p. 378.
• [39] Ye Q., Parthasarathy R., Abedin F. et al.: Applied Spectroscopy 2013, 67, 1473. https://doi.org/10.1366/13-07179
• [40] Purkayastha S., Saha S., Ghosh A.K.: Journal of Materials Science 2022, 57, 1314. https://doi.org/10.1007/s10853-021-06593-8
• [41] ISO 527-2:2012, Plastics-Determination of Tensile Properties-Part2: Test Conditions for Moulding and Extrusion Plastics. Technical Committee: ISO/TC 61/ SC 2 Mechanical Behavior; ISO: Geneva, Switzerland, 2012.
• [42] Gziut K., Kowalczyk A., Schmidt B. et al.: Polymers 2023, 15, 926. https://doi.org/10.3390/polym15040926
• [43] Barrett D.G., Yousaf M.N.: Molecules 2009, 14, 4022. https://doi.org/10.3390/molecules14104022

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).