CHEMICKÁ MODIFIKACE A CHARAKTERIZACE HYDROGELŮ Z PŘÍRODNÍHO POLYSACHARIDU GUM KARAYA

Chemical Modification and Characterization of Hydrogels from Natural Polysaccharide Gum Karaya

abstract

Czech

Gum Karaya (GK) je přírodní guma pocházející ze stromu Sterculia urens. GK je částečně acetylovaný, nerozpustný a aniontový polysacharid1 a je získáván jako vápenatá nebo hořečnatá sůl2. GK obsahuje β-D-galaktózu, L rhamnosu, β-D-glukuronovou kyselinu a kyselinu D galakturonovou3. Nerozpustnost GK je způsobena přítomností dvojmocných iontů a acetylových skupin ve struktuře GK4. Tato studie se zabývá přečištěním a chemickou (alkalickou) modifikací GK pro vývoj rozpustného materiálu k následnému využití v medicíně (např. hydrogelů pro regeneraci měkkých tkání a systémů pro distribuci léčiv). V práci byly optimalizovány podmínky modifikační reakce např. typ hydroxidu, koncentrace roztoku GK a čas reakce. Originální GK a modifikované vzorky GK byly charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM), infračervené spektrometrie (FTIR), termogravimetrické analýzy (TGA), diferenční skenovací kalorimetrie (DSC), nukleární magnetické rezonance (NMR) a reologickými studiemi. Byla stanovena lineární viskoelastická oblast pro různě koncentrované roztoky. Dále byl studován vliv NaCl na viskozitu originálního vzorku GK. Klesající viskozita roztoku GK s vyšším obsahem NaCl byla vysvětlena výměnou dvojmocných iontů za jednomocné ve struktuře polysacharidu.

Gum Karaya (GK) is a natural gum exudate of Sterculia urens tree. GK is a partially acetylated, insoluble and anionic polysaccharide. It is obtained as calcium and magnesium salt and contains of β-D-galactose, L-rhamnose, β-D-glucuronic acid and D-galacturonic acid. The swelling behaviour of GK is caused by the presence of the acetyl groups and multivalent ions in the GK structure. The present study deals with purification and chemical modification of GK to developed soluble material by alkali treatment for subsequent potential use in medicine (e.g. hydrogels for soft tissue regeneration of drug delivery systems). Conditions of modification reaction such as type of hydroxide, concentration of GK dispersion and time of reaction were optimized and mechanism of the reaction was proposed. Original GK and modified GK samples were studied by SEM, FTIR, TGA, DSC, ICP OES, GPC, NMR and rheological studies. The linear viscoelastic region was determined by rheological measurements. The effect of NaCl on viscosity of original GK was performed. Decreasing viscosity of GK solution with higher amount of NaCl was explained by exchange of multivalent ions by monovalent ions in the GK structure and release of the physically bonded structure resulting in higher solubility of original GK in water.

přírodní guma, polysacharid, gum karaya, chemická modifikace, charakterizace, rozpustnost

natural gum, polysaccharide, gum karaya, chemical modification, characterization, solubility

POŠTULKOVÁ, H.; CHAMRADOVÁ, I.; VOJTOVÁ, L.; JANČÁŘ, J.

12. 5. 2015

Czech chemical society

Praha

2336-7202

Czech chemical society symposium series

13

1

Czech Republic

33

33

1