Исследование ядерной магнитной релаксации в триблоксополимерах

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Челябинский государственный университет»

(ГОУВПО «ЧелГУ»)

Магистерская диссертация

Ядерная магнитная релаксация в плюрониках

Факультет:                  физический                   Студентка:         А.А. Пестова

Кафедра:                     радиофизики и              Группа:              ФФ-604

электроники                          

Направление:              радиофизика                 Научный руководитель: д-р физ.-

                                      мат. наук, проф. В. М. Чернов 

Дата защиты:             03.05.2011                    Рецензия: : д-р физ.- мат. наук,  

                                                                            проф. Е.А. Беленков                                                            

Оценка:              

Челябинск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                                 4

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР                                                                         7 1.1. ДИНАМИКА И СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ                                                       7

1.1.1. Структура полимеров                                                                                 7         1.1.2. Подходы, используемые в описании полимерных материалов                 8

         1.1.3. Физические узлы и химические сшивки                                                    9

         1.1.4. Модели линейных полимеров                                                                 11

1.2. ЯДЕРНАЯ МАГНИТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В ПОЛИМЕРАХ                             16

1.2.1. Ядерная магнитная релаксация                                                                16

1.2.2. Ядерная магнитная релаксация в полимерах.

Температурные зависимости                                                                    18

1.3. ПЛЮРОНИКИ                                                                                                     20

1.3.1. Структура и свойства плюроников

1.3.2. Механизм мицеллообразования и гелеобразования в растворах плюроников                                                                             21

1.3.3. Методы, используемые в описании структуры плюроников                   23

1.3.4. Модели гидрогельной структуры                                                             31

1.4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЮРОНИКОВ                                                                                   35

1.4.1. Влияние диметилсульфоксида (ДМСО) на процесс мицеллообразования в растворе Pluronic F127                                                                   35

1.4.2. Влияние ДМСО на процесс гелеобразования в растворе Pluronic F127  37

1.4.3. Влияние солей на мицеллообразование и гелеобразование в водных растворах плюроника                                                                               39

ГЛАВА 2. АППАРАТУРА, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА                                                                             41

2.1 Аппаратура                                                                                                             41

2.2. Методы измерений                                                                                               42

2.3. Объекты измерений                                                                                              45

ГЛАВА 3. ЯДЕРНАЯ МАГНИТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В ПЛЮРОНИКАХ                46

3.1. Результаты эксперимента                                                                                      46

Заключение                                                                                                                  54

Список публикаций                                                                                                    55

ЛИТЕРАТУРА                                                                                                             56

ВВЕДЕНИЕ

Симметричные А-В-А триблоксополимеры полиэтиленоксида-полипропиленоксида-полиэтиленоксида (ПЭО-ППО-ПЭО) –  неионогенные, высокомолекулярные  поверхностно активные вещества (ПАВ), имеющие уникальные и интересные свойства. Они широко распространены несколькими изготовителями (включая BASF, Dow, ICI, and Serva) и имеют широкое индустриальное применение. Благодаря их низкой токсичности и амфифильной природе, они также используются в медицине как системы доставки лекарственных компонентов с контролируемой скоростью высвобождения.

         Триблоксополимеры ПЭО-ППО-ПЭО показывают интересное и сложное поведение в водных растворах. Можно идентифицировать целых девять фаз при варьировании концентрации и (или) температуры. Эти микрофазы включают сферические и палочкообразные мицеллы, несколько типов жидких кристаллов, кубически или гексагонально упакованные гидрогели и слоистые соединения. Обычно эти системы имеют температурно-зависимый микрофазный переход от статистического клубка к мицелле, который осуществляется благодаря гидрофобному эффекту, через механизм обезвоживания.

Плюроники или полоксамеры в последние годы стали широко использоваться в фармацевтической промышленности. Благодаря высокой вязкости и большой совместимости с лекарственными препаратами они применяются как системы доставки лекарственных препаратов. В определенных условиях растворы данных сополимеров способны к формированию сетчатой структуры, т.е. полимерному гелю. Гидрогели применяют в медицине как системы доставки лекарственных средств с контролируемой скоростью высвобождения. И в последнее время интерес к таким материалам заметно вырос.

Одним из наиболее приоритетных направлений современной медицины является поиск оптимальных систем доставки лекарственных средств с контролируемой скоростью высвобождения. Стандартные системы доставки лекарственных компонент, такие как таблетки, инъекции, суспензии и д.р. имеют ряд недостатков. В этих системах  доза препарата имеет тенденцию колебаться около терапевтического диапазона, также препарат нужно внедрять в большом избытке, чтобы доставить его к месту в определенном количестве, так как он рассеется в организме, прежде чем достигнет цели.

Системы доставки лекарственных средств с контролируемой скоростью высвобождения при малых и постоянных дозах позволяют оставаться препарату в рамках терапевтического диапазона длительное время и доставляют компоненты именно к определенному месту в организме, не приводя к побочным эффектам в других местах. Из-за большого содержания воды в гидрогеле, он имеют высокую биосовместимость, что является важной составляющей в системах доставки. Гидрогель – биоклейкое вещество, т.е. обладает свойством  приклеиваться в организме к мембранам, благодаря чему лекарственные средства доставляются  к определенным местам в организме, что тоже не маловажно. Так как при комнатных температурах растворы плюроников представляет собой свободно текучую жидкость, а при температуре около 37˚С (температуре тела человека) переходят в форму гидрогеля, их можно применять для внедрения в организм труднорастворимых лекарств.

По этим причинам системы доставки лекарственных средств с контролируемой скоростью высвобождения представляют значительный интерес в медицине, и в настоящее время широко применяются, например, в лечении злокачественных опухолей.

Невозможно оптимизировать такие системы без тщательного изучения их свойств. Поэтому  данная работа направлена на исследование свойств полимерных гелей.

Цель работы: исследование ядерной магнитной релаксации в растворе  Pluronic F127. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

·        Снятие спада поперечной и продольной намагниченности (СПН) методом импульсного ЯМР на резонансной частоте ядер ¹H в растворе сополимера Pluronic F127 в тяжелой воде (D₂О) в диапазоне температур от 22 до 60 °С;

·       Снятие СПН и релаксационной кривой в модифицированном образце, в котором  15.7% молекул воды были замещены молекулами диметилсульфаксида (DSMO).

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. ДИНАМИКА И СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

1.1.1. Структура полимеров

Полимеры – это природные и синтетические соединения, молекулы которых, как следует из названия (поли – много, мера – часть), состоят из большого числа повторяющихся одинаковых или различных по строению групп атомов [1]. Эти группы соединяются между собой химическими или координационными связями в длинные цепи. Химическая активность полимера зависит от состава его мономерного звена, но свойства полимера в основном зависят от способа соединения мономерных звеньев между собой.

К полимерам относят многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества.

Вещества, из которых образуется полимер, называют мономерами. Название полимера получается из названия мономера путем добавления приставки «поли-», например, полиэтилен, полипропилен и т.п. Полимеры, полученные из одного мономера – гомополимеры, из нескольких мономеров – сополимеры. 

Для того чтобы образовался полимер нужно провести реакцию полимеризации или поликонденсации. Кроме того, в последние годы широко используются реакции модификации – химические реакции, с помощью которых возможны изменения свойств полимеров за счет изменения их молекулярного строения.

Структурой полимера (как любой сложной системы) называют устойчивое взаимное расположение в пространстве всех образующих его элементов, их внутреннее строение и характер взаимодействия между ними.

Процесс перехода низкомолекулярного соединения в полимер происходит в результате увеличения числа повторяющихся звеньев. При этом физико-химические свойства заметно меняются до тех пор, пока число звеньев не достигнет критического значения. После этого соединение считается полимером. Поэтому можно сказать, что полимер – это высокомолекулярное соединение, образованное из многократно повторяющихся звеньев. Причем, при добавлении или удалении одного или нескольких звеньев, свойства полимера не меняются.

Число повторяющихся звеньев можно варьировать в широких пределах – от десятков до десятков тысяч.

По полярности звеньев, которая определяется наличием диполей в их составе, полимеры подразделяют на полярные и неполярные. Дипольный момент полярных полимеров отличен от нуля, а в неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются, и результирующий момент равен нулю. Наличие дипольного момента влияет на растворимость полимера в различных жидкостях, поэтому полярные полимеры называют гидрофильными, а неполярные – гидрофобными. К гидрофильным можно отнести такие полимеры как, поливиниловый спирт, целлюлоза, крахмал, содержащие большое количество групп ОН, полиэтилен, поливинилхлорид и др. К гидрофобным полимерам относят полиэтилен, полипропилен, полибутадиен, полиизобутилен. Сополимеры, содержащие оба типа звеньев, называют амфифильными. 

1.1.2. Подходы, используемые в описании полимерных материалов

В последние годы наука о полимерах приобретает все большее значение. Это связано с существованием тенденции к замене традиционно используемых материалов (металлы, дерево, естественные волокна и др.)  синтетическими полимерами. По этим причинам производство таких материалов увеличивается. Технология получения изделий из полимерных материалов при этом непрерывно меняется.

Одной из фундаментальных проблем является определение законов поведения полимеров исходя из общих принципов. Существует два подхода описания полимерных сред – феноменологический и статистический.

Феноменологический подход использовали при описании полимерных сред Максвелл, Олдройд [2] и ряд других исследователей. Здесь теория строится на основании общих, найденных из опыта, закономерностях. Получаемые соотношения при таком подходе сравнительно просты, а расчеты хорошо согласуются с экспериментальными данными. Но существует недостаток, заключающийся в том, что нельзя проследить связь между макро- и микро-характеристиками объекта исследования. Еще одним недостатком такого подхода является то, что часто применение его к реальным полимерным системам превращается в неразрешимую математическую проблему.

При описании объекта с помощью статистического подхода учитывают молекулярное строение вещества и достаточно сложные процессы межмолекулярного взаимодействия. Применяя вероятностные методы, вводят средние по ансамблю характеристики. Такой подход к описанию полимеров в своих работах использовали Флори, Кирквуд, Каргин, Рауза и др. В статистическом подходе можно проследить связь между макро- и микро-характеристиками объекта. Но у данного подхода тоже имеются недостатки, заключающиеся в использовании не всегда достаточно обоснованных моделей элементов структуры и сложности получаемых математических уравнений.

Оба подхода являются противоположными по смыслу и используются для более полного и всестороннего описания полимерных материалов.

1.1.3. Физические узлы и химические сшивки

Соединение звеньевых последовательностей определяет конфигурацию цепи полимера. Такие последовательности могут соединяться с образованием линейных полимеров. Для большинства же полимеров характерно нарушение линейности в результате образования разветвленных структур.

Характеристикой конфигурации цепи может служить степень разветвленности, которая оценивается числом ветвей, выходящих из каждого узла разветвления. При достижении критического значения плотности разветвления полимера, в системе возникают сшитые структуры.

Когда цепи полимера соединены между собой в трех направлениях, образуются трехмерные сетчатые полимеры. Примером такого полимера служит алмаз.

Имеются различные представления о природе физических узлов гибкоцепных полимеров. Согласно модели зацеплений, хаотически перепутанные макромолекулы в отдельных местах образуют друг с другом узлы (Рис. 1). Эти узы соединяют макромолекулы в единую пространственную сетку.

Существует еще одна модель, в которой сетка в полярных полимерах формируется за счет диполь-дипольных локальных поперечных связей, а также водородных поперечных связей (модель дипольных поперечных связей).

Рис. 1.  Схематическое изображение сетчатых полимеров: а – плоско-сетчатые; б – пространственно сетчатые (1, 2, 3 – макромолекулы, точки – узлы сетки)

В линейных полимерах имеют место только физические зацепления, но в сшитых полимерах существуют еще и «вторичные» физические узлы, называемые сшивками. Сетка химического происхождения представляет собой совокупность цепных макромолекул, химически соединенных друг с другом ковалентными связями.

Если сшивки характеризуются статистическим расположением, то такие полимеры называют статистическими пространственными сетчатыми полимерами, или гелями. Для характеристики таких сеток наиболее часто используют следующие параметры:

·        функциональность узлов, определяемую как число цепей, сходящихся в узле (f_y);

·        молекулярную массу отрезка цепи, заключенного между узлами (M_c);

·        число цепей между узлами в единице объема (N_c);

·        показатель сшивания, определяемый как число поперечных связей на одну макромолекулу (γ_c);

·        число узлов в единице объема (ν_c);

·        степень сшивания, определяемая как доля сшитых звеньев на одну макромолекулу (β_c).

Поскольку сшивки распределены статистически, то все перечисленные показатели являются средними величинами и связаны между собой следующими соотношениями:

                                               (1)

                                     (2)

                                                       (3)

                                                    (4)

                                                          (5)

где  – плотность полимера; – число Авогадро;  и – средняя молекулярная масса полимера и молекулярная масса мономерного звена; n – степень полимеризации.

1.1.4. Модели линейных полимеров

Динамические свойства макромолекул изучается на протяжении многих лет. В основе динамики макромолекулы лежат модельные представления. Рассмотрим некоторые из моделей.

Флори [3] в своей работе предложил рассматривать макромолекулу как гибкую однородную упругую нить. В этой модели учитывались длины химических связей, углы между связями и вращательные изомерные состояния.

В модели Крамерса [4] считается, что полимерная цепь состоит из точечных масс (бусинок), соединенных линейно жесткими стержнями. В такой цепи нет жестко зафиксированных валентных углов, и реализуется свободное вращение молекул. Гибкость цепи обуславливает сворачивание макромолекул в растворах полимеров в клубки. Эта модель в настоящее время используется для описания концентрированных полимерных растворов.

Весьма распространена модель в виде упругой гантели, т.е. двух бусинок, соединенных упругой силой – пружинкой. Достоинства этой модели определяются возможностью аналитического исследования достаточно сложных эффектов. Сформулированные на основе данной модели реологические определяющие соотношения дают хорошие практические результаты.

Обобщением этой модели на случай большого числа бусинок является модель Каргина – Слонимского [5], в которой макромолекулы находятся в вязкой неподвижной среде.

В модели Рауза [6] макромолекулы условно разбиваются на одинаковые звенья – субцепи. Предполагается, что внутри макромолекул каждой субцепи установилось равновесие. Движение же всей цепи рассматривается как суперпозиция независимых раузовских мод. Число этих мод равняется числу субмолекул. Время релаксации соответствующее номеру моды p зависит от максимального времени релаксации полимерного клубка   следующим образом: . Отсюда видно, что с увеличением номера моды соответствующее время релаксации сильно уменьшается и (N – число звеньев) Модель Рауза имеет смысл только для низкочастотных движений.

         В дальнейшем эта модель была усовершенствована Зиммом [7]. Он учел гидродинамическое взаимодействие, возникающее из-за увеличения растворителя при движении полимерной цепи. Время релаксации p-й моды  в модели Зимма .

         Цепи в модели Рауза являлись фантомными, т.е. могли проходить сквозь друг друга. Но реальные цепи не являются фантомными. Поэтому экспериментальные данные для цепей с большими молекулярными массами противоречат результатам его модели.

         Рассмотрим рептационную модель, впервые предложенную П.де Женом [8]. В его подходе движение выбранной полимерной цепи ограничивается некоторой гипотетической «трубкой». Макромолекула, при малых временах наблюдения, может совершать лишь «рептационные» движения вдоль этой трубки. При больших временах наблюдения в теорию вносят различные механизмы обновления трубок.

         М. Дои и С. Эдвардс [9] усовершенствовали предыдущую модель. В их модели имеется четыре различных режима движения, отвечающих разным масштабам движения и описываемых разными зависимостями среднеквадратичного смещения <R²>. Каждому режиму соответствует свое характерное время:  –  минимальное время в спектре раузовских мод,   – время начала действия зацеплений,  – максимальное время в спектре раузовских мод,  – время освобождения от зацеплений. В табл. 1 приведено описание этих режимов.

Таблица 1

Характеристики трубно-рептационной модели

№	Интервал	<R2>	Описание режима
1			изотропность движения, раузовская дина-мика, отсутствие влияния трубки;
2			анизотропность движения, ограничение сегментов в направлении, перпендикулярном оси трубки;
3			диффузия цепи как целого вдоль оси трубы;
4			уничтожение памяти о начальной конформации, выход цепи из исходной цепи.

         В дальнейшем была предложена еще одна модель, которую назвали ренормированной моделью Рауза. Эту модель предложил Швейцер в 1989 г. Она учитывает процессы зацепления в полимерах и основывается на решении обобщенного уравнение Ланжевена для каждого сегмента полимерной цепи. Если, в уравнении Ланжевена функцию памяти, учитывающую влияние зацеплений, положить равной нулю, то уравнение перейдет в уравнение для обычной модели Рауза. Как и в трубно-рептационной модели здесь тоже имеется четыре режима движения (таблица 2).

Таблица 2

Характеристики ренормированной модели Рауза

№	Интервал	<R2>
1
2
3
4

В таблице  –  минимальное время в спектре раузовских мод,   – время начала действия зацеплений,  – максимальное время в спектре раузовских мод,  – время освобождения от зацеплений, ψ – параметр, учитывающий степень влияния зацеплений (принимает значения в диапазоне 0,06÷1), N – число сегментов Куна в полимерной цепи, b – длина сегмента.

         Стоит отметить, что если не учитывать влияние зацеплений, то ренормированная модель  перейдет в обычную модель Рауза.

         В рамках этой модели получено, что максимальное время релаксации  зависит от числа сегментов по закону , что не согласуется с экспериментальными данными. Поэтому Швейцер разработал теорию связанных мод. Результаты его теории и сравнение их с трубно-рептационной моделью приведены в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики теории связанных мод

Модель		<R2>
Трубно-рептационая
Связанных мод

         Данная модель имеет недостаток, который заключается в предсказании нефизической молекулярно-массовой зависимости среднеквадратичного смещения полимерных сегментов .

         Существуют также еще две ренормированные модели Рауза – дважды ренормированная модель и трижды ренормированная модель.

1.2. ЯДЕРНАЯ МАГНИТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В ПОЛИМЕРАХ

1.2.1. Ядерная магнитная релаксация

         Ядерной магнитной релаксацией называется процесс установления равновесного состояния  ядерной макроскопической намагниченности в статическом магнитном поле [10]. Процесс релаксации происходит в результате взаимодействий каждого ядерного магнитного момента в спиновой системе с локальным магнитным полем. Случайное тепловое движение молекул и атомов, составляющих решетку,  влияет на это поле, вызывая флуктуацию. Под решеткой обычно понимается  некий резервуар, содержащий резонирующие ядра.

         Для описания положения и движения магнитных моментов двух ядер (спинов), связанных диполь-дипольным взаимодействием, вводят функции сферических гармоник:

(6)

                                                                                      (7)

                                            (8)

где r – расстояние между ядрами, θ и φ – полярный и азимутальный углы, определяющие ориентацию межъядерного вектора в сферической системе координат, осью которой служит направление внешнего магнитного поля.

         Для описания локальных магнитных полей вводят функции корреляции, которые определяются соотношениями

                                               (9)

где  – функция, комплексно сопряженная с  .

Для количественного описания процессов релаксации обычно вводят функции спектральной плотности J_k(ω_j) , характеризующие спектр флуктуационных частот. Эти функции связаны функциями корреляции преобразованием Фурье:

                                   (10)

Согласно теории Бромбергена – Парселла – Паунда (теории БПП) [11] для пары одинаковых ядер со спином 1/2 , связанных диполь-дипольным взаимодействием, времена релаксации T₁ и T₂ выражаются через функции спектральной плотности следующим образом:

где γ – гиромагнитное отношение ядер, ћ – постоянная Планка, деленная на 2π, ω₀ – резонансная частота.

         В случае броуновского изотропного вращательного движения для многоатомной жесткой молекулы времена релаксации имеют вид [12]:

Обычно используют более общее выражение для времени Т₂ :

Эти выражения справедливы в случае изотропии. Однако часто молекулы участвуют сразу в нескольких движениях. Если учесть анизотропию, то выражение (15) примет вид:

σ² и σ₂² – вторые моменты полного и остаточного диполь-дипольного взаимодействия.

         Релаксация продольной компоненты спада поперечной намагниченности (СПН), как правило, описывается экспоненциальной функцией. Пейк [13] в своей работе получил выражение для функции линии поглощения системы, состоящей из двух спинов. В системе, в которой спины расположены хаотически на больших расстояниях друг от друга, форма линии ЯМР лоренцева, а СПН имеет экспоненциальный вид.

1.2.2. Ядерная магнитная релаксация в полимерах. Температурные зависимости

         В температурной зависимости Т₂ сетчатых полимеров Готлиб с соавторами [14] обнаружили высокотемпературное плато. Время Т_2пл зависело от концентрации сшивок. Пользуясь моделью свободно-сочлененной гауссовой цепи с фиксированными узлами, они показали, что определяемый из Т_2пл второй момент остаточного диполь-дипольного взаимодействия равен

N_j – число сегментов Куна в участве цепи между узлами сетки сшивок.

         В линейных и сшитых полимерах спад поперечной намагниченности записывается виде

        

Где N_j – число статистических сегментов между зацеплениями или сшивками, α – степень усреднения ДДВ мелкомасштабных движений, P(N_j) – функция распределения по N_j, τ_с – время корреляции элементарных быстрых движений. Первый сомножитель приведенной формулы отвечает за элементарные движения, второй – за диффузию Рауза. Третий же сомножитель определяется величиной остаточного ДДВ и является преобладающим при малы τ_с (высоких температурах). В этом случае СПН имеет гауссову форму на начальном участке и экспоненциальную в конце спада.

         Авторы работы [15] для объяснения появления у гибкоцепных полимеров S-образного СПН разделили его на две составляющие. Первая компонента, быстрозатухающая, относилась к спинам, принадлежащим участкам молекул между зацеплениями, вторая, медленнозатухающая,  – к спинам молекул, не входящих в сетку зацеплений. Спад имел вид:

где qσ² – второй момент остаточного ДДВ, τ_s – время корреляции медленного движения, Т₂  - время поперечной релаксации, обусловленной быстрым движением, p – относительная доля концевых участков малекул.

         В работе [16]  было установлено, что СПН в слабосшитых гибкоцепных полимерах состоит из двух компонент: начальной гауссовоподобной и конечной медленнозатухающей, по форме близкой к экспоненциальной. Авторы разделили спад на две составляющие:

где p_a  и p_b – относительные населенности длинной и короткой компонент.

         Было установлено, что медленнозатухающая компонента СПН принадлежит участкам молекул между концом молекулы и первым постоянным зацеплением, а быстрозатухающая – участкам молекул между узлами, образованными постоянными зацеплениями и химическими сшивками.

1.3. ПЛЮРОНИКИ

1.3.1. Структура и свойства плюроников

Плюроники (англ. Pluronics) – амфифильные триблоксополимеры этиленоксида и пропиленоксида. Этиленоксидные блоки представляют собой гидрофильные части плюроника, пропиленоксидные – гидрофобные (Рис. 2).

Рис. 2. Структура сополимера Pluronic F127

Название плюроника состоит из буквы (F, L или P) и цифр. Буква F соответствует твердым плюроникам (Firm), L – жидким (Liquid), P – пастообразным (Paste). Цифры указывают длину гидрофобного блока, деленную на 5 (первые 1-2 цифры), и процентное по весу содержание полиэтиленоксида, деленное на 10 (последняя цифра). В табл. 4 представлены характеристики некоторых плюроников.

Таблица 4

Плюроник	Молекулярная масса	Среднее число звеньев пропиленоксида, n	Среднее число звеньев этиленоксида, m	% полиэтиленоксида (масс.)
L-61 F-108 F-127 F-123	2090 14600 12600 5838	30 50 65 70	4 265 200 40	10 80 70 36

Плюроники или полоксамеры (Poloxamer) представляют собой белые рассыпчатые гранулы, фактически не имеющие запаха и вкуса.

1.3.2. Механизм мицеллообразования и гелеобразования в растворе Pluronic F127

Структура плюроника представляет собой чередующиеся полиэтиленоксидные (ПЭО) и полипропиленоксидные (ППО) блоки, являющиеся гидрофильной и гидрофобной частью, соответственно. При фиксированной концентрации полимера энтропия с повышением температуры позволяет присутствие водородосодержащей воды в ППО блоке. Обезвоживание центрального полиэтиленоксидного сополимерного блока заставляет статистические скопления клубков формироваться в мицеллы (Рис. 3). Гидрофобные ППО блоки включают ядро, а ПЭО блоки формируют гидрофильную оболочку или корону. Мицеллообразование в таких системах широко изучалось многими методами, включая рассеяние нейтронов под малыми углами (SANS) [17], динамическое рассеяние света (DLS) [18],  различные сканирующие калориметры (DSC) [19], Фурье преобразование и инфракрасную спектроскопию, а так же флуоресцентную спектроскопию [20].

Рис. 3. Структура мицеллы

В определенных растворителях существует переход от мицеллярной к гель-подобной фазе, зависящий как от температуры, так и от концентрации раствора.    

Формирование мицелл происходит в тот момент, когда концентрация и температура раствора достигает критической концентрации мицеллообразования (ККМ/cmc) и (или) критической температуры мицеллообразования (КТМ/cmT), соответственно [21]. Дальнейшее увеличение температуры или концентрации раствора, при достижении ими критических значений, а именно критической концентрации гелеобразования (ККГ/cgc) и (или) критической температуры гелеобразования (КТГ/cgT), приводит к физическим переплетениям в мицеллярных структурах и образованию гель-подобного фазы [22].

Амфифильные молекулы в присутствии определенных растворителей формируют множество упорядоченных структур, такие как кубические, гексагональные и слоистые. При изменении концентрации плюроника или температуры можно выделить несколько микрофаз: сферические и палочкообразные мицеллы, несколько типов жидких кристаллов, кубически или гексагонально упакованные гидрогели и слоистые соединения.

Рис. 4. Схематическое представление случайного витка, мицеллы и кубически упакованного гидрогеля в растворе плюроника.

         Обычно эти системы имеют температурно-зависимый микрофазный переход от статистического клубка к мицелле, который осуществляется благодаря гидрофобному эффекту, через механизм обезвоживания.

Мицеллярная система характеризуется:

·        равновесным постоянным числом витков ↔ мицелл;

·        ККМ и КТМ;

·        молекулярная масса мицеллы (M_m);

·        число скоплений или ассоциаций (z), например, среднее число полимерных цепей в мицелле;

·        радиус инерции мицеллы (R_g);

·        полный гидродинамический радиус (R_h);

·        отношение R_g = R_h, дающее информацию о форме;

·        радиус ядра мицеллы (R_c);

·        толщина короны (L), сформированной гидрофильными блоками.

1.3.3. Методы, используемые при описании структуры плюроников

         За прошлые десятилетия активно изучались свойства полиэтиленоксидных-полипропиленоксидных блоксополимеров (плюроников), широко применяемых в качестве неионогенных полимерных сурфактантов. Для изучения формирования мицелл, их структуры, а также процесса гелеобразования в растворах плюроников использовалось множество методов. Поведение блоксополимеров на данный момент вполне ясно, но исследования до сих пор активно продолжаются. Это связано с внедрением плюроников в различные технологии, главным образом в фармацевтическую, в качестве систем доставки лекарственных компонентов [23].

Методы, используемы при описании плюроников включают в себя такие как: рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами (SAXS), рассеяние нейтронов под малыми углами (SANS), динамическое рассеяние света (DLS),  различные сканирующие калориметры (DSC), Фурье преобразование и инфракрасную спектроскопию,  флуоресцентную спектроскопию, ЯМР спектроскопию и др.

         Иногда разные методы (например, SAXS и SANS), применяемые к одной и той же системе, по-разному объясняют механизм гелеобразования.

         Рассмотрим результаты некоторых групп ученых, исследовавших растворы плюроников различными методами.

         В 1992 году Монтенсен и др. с помощью рассеяния нейтронов под малыми углами  систематически изучали процессы мицеллообразования и гелеобразования в растворе Pluronic P85 [24]. Они предположили, что механизм гелеобразования в данной системе происходит благодаря «твердой сферической кристаллизации», возникающей из-за приближения концентрации мицелл к критическому значению. Основываясь на сдвиг рассеянных образцов, Монтенсен с группой пришли к выводу, что структура геля состоит из центрировано кубически упакованных сферических мицелл.

         Немного позже, Глаттер и др. [25] с помощью рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами исследовали аналогичную систему (раствор Pluronic P85) и не нашли подтверждения тому, что в гель-фазе мицеллы кубически упакованы.  

         Wanaka и др. [26], а также Yu и др. [27], опираясь на свои исследования, предположили, что гелеобразование в водном растворе плюроника F127 происходит благодаря тесно упакованным сферическим мицеллам. В то время процесс перехода водного раствора в мицеллярную фазу уже характеризовался критической температурой мицеллообразования (КТМ), и, аналогично этому, для гель-фазы Yu предложил критическую температуру гелеобразования (КТГ).

Рис. 5. Фазовые диаграммы водного раствора Pluronic F127.

На рис. 5 изображены фазовые диаграммы, полученные тремя группами ученых (Lindman B. и др. [28], Booth C. и др. [27], Hoffmann и др. [26]). Можно отметить, что между этими диаграммами существуют некоторые отличия, например, форма фазовой границы. Опираясь на вышесказанное, можно заявить, что в этот период представления о механизмах гелеобразования и мицеллообразования были еще вполне расплывчаты. Не было установлено, существует ли кубическая фазовая область (область, в которой мицеллы кубически упакованы) в «предгелеобразовательной» стадии, и сохраняется ли она при более высоких температурах. К тому же не вполне ясно, с чем связан процесс гелеобразования.

В 1996 году, ряд ученых с помощью комбинации двух методов – рассеяния нейтронов под малыми углами и реометрии – попытались объяснить механизм гелеобразования в растворе плюроника F127 [29]. Исследовались образцы с концентрациями плюроника 9.97, 15.0, 17.4 и 19.4 весовых %.

Рис. 6. Необработанные двумерные профили SANS интенсивности рассеяния при 29.6°С. Концентрации полимеров – 9.97 (левый верхний), 15.0 (левый правый), 17.4 (левый нижний), 19.4% (правый нижний). 

При концентрации плюроника 9.97%, интенсивность рассеянных лучей формировала равномерное кольцо, поэтому ученые предполагали, что данный образец являлся изотропным (Рис. 6). При 15.0% формировались кольца с анизотропным пиком в первом и втором кольце, а при 17.4% и 19.4% интенсивности состояли из неровных колец. Неровность интенсивности рассеяния говорила о том, что образцы являются анизотропными по структуре.

         Исследования, проведенные в работе [29] показали, что между ядром и оболочкой мицеллы не существует четкой границы. К тому же, они полностью исключили существование слоистой структуры геля. Основываясь на состав и концентрацию полимера, вычислив объемную долю ППО ядра в предположении, что в ядре располагается весь ППО блок и является единственным компонентом в нем, было заявлено следующее: сферические мицеллы упаковываются либо в простые кубы, либо с центрированные кубы больших структурных областей.

         Также результаты SANS показали, что при переходе системы в гель-фазу размер мицеллярного ядра остается постоянным,  говоря о том, что перекрывания между соседними мицеллами являются единственным механизмом создания упорядоченных структур. К тому же, с повышением концентрации плюроника, расстояние между центрами соседних мицелл (d₀) уменьшалось, свидетельствуя об увеличении степени перекрывания мицелл. Данные, полученные с помощью реологии, подтвердили эти результаты. Они хорошо согласуются с наблюдениями предыдущих ученых [26,27,28], заявлявших, что размеры структурных областей увеличиваются с повышением полимерной концентрации.

Как результат, ученые представили в виде схемы (Рис. 7), сделав следующие выводы:

·        В жидком режиме при малой концентрации плюроника мицеллы существуют раздельно, а раствор является изотропной ньютоновой жидкостью. При более высоких концентрациях или температурах, объемная доля мицелл приближается к кубической упаковке. При достаточном перекрытии мицеллярных оболочек, мицеллы упаковываются в кубические решетки, образуя гель.

·        Радиус ядра мицеллы и число скоплений мицелл не зависят от мицеллярной концентрации и температуры. При более высоких температурах (> 40°С) этиленоксидные звенья обезвоживаются, и эффективная объемная доля снова уменьшается. При этих температурах гель снова переходит в ньютонову жидкость.

Рис. 7. Схематическое представление межмицеллярных пересечений, представленное на основе результатов, полученных с помощью рассеяния нейтронов под малыми углами и реологии.

Немного позже (1999 г.), Паул, Брумберг, Робинзон и Хеттон [30], предложили практически аналогичную схему перехода водного раствора плюроника в гель-состояние. С помощью SANS измерений изучались свойства 1%-го и 2%-го водного раствора Pluronic- PAA.

Результаты показали, что гелеобразование происходит из-за приближения температуры раствора к пороговому значению (T_gel), что отчетливо наблюдалось с помощью рассеяния нейтронов под малыми углами. Ученые предполагают, что в гель-состоянии существует однородная матрица, которую относят к упаковке мицеллооподобных совокупностей. Физические переплетения между этими совокупностями и вызывают гелеобразование (Рис. 8). 

Рис. 8. Схема перехода водного раствора Pluronic – PAA в гель – состояние, представленная группой ученых в работе [30].

Можно заявить, что благодаря интенсивному изучению водных растворов плюроников, в настоящее время уже вполне ясны механизмы мицеллообразования и гелеобразования. Полное описание этих процессов, известное на сегодняшнее время, было рассмотрено в предыдущем пункте (3.2). Рассмотрим некоторые интересные работы, направленные на изучение физико-химических свойств плюроников.

Грант и др. в своей работе [31] с помощью флуоресцентной спектроскопии изучали зависимость вязкости сополимера Плюроник F88 от температуры и концентрации. Было показано, что вязкость повышается с увеличением температуры. Значительный рост вязкости начинается с температуры 39.5⁰С, которая является очень близкой к температуре гелеобразования (примерно 40⁰С). Результаты, которые были получены в данном эксперименте, очень хорошо согласовывались с теорией и предыдущими исследованиями. Концентрация плюроника варьировалась в пределах от 5 до 25 весовых % (5, 15 и 25 %). Пик вязкости происходит при температуре примерно около 45⁰С для 5 и 15%. При концентрации 25 весовых % (концентрации, при которой формируется гидрогель) пик (скачек) в вязкости происходит около 40⁰С, т.е. примерно при температуре гелеобразования. Это макроскопическое изменение в вязкости для всех трех концентраций (т.е. скачок, который происходит) должно следовать из переплетений между мицеллами (глубокого проникновения ПЭО между мицеллами) и давать оценку температуре гелеобразования.

В работе [32] с помощью динамического светового рассеивателя (ДСР/DLS) изучался эффект по определению размеров наночастиц плюроника F68. Определение таких размеров является существенно важным в описании свойств плюроников. Измерения показали, что изменения в диапазоне от 0,005 до 2% содержания плюроника связаны с изменением диаметров 200-нанометровых частиц на целых 65 нм. Обнаруженные изменения были отнесены к свойствам зависимости флуктуаций в вязкости суспензии от концентрации ПАВ. 

Гидрогели все чаще используются в регенеративной медицине как матричный внеклеточный заменитель, а также как транспортное средство для поставки лекарственных препаратов. Эффективность гидрогелей в системах доставки лекарственных препаратов будет зависеть от степени перехода их из раствора в гель (раствор-гель), а так же от тщательного изучения их свойств. В работе [33] была продемонстрирована выполнимость использования ультразвука для контролирования перехода из раствора в гель в термообратимом гидрогеле - растворе плюроника F127. Раствор помещался в несколько образцов различной длины, в которых контролировалась температура. Каждый образец располагался между двумя датчиками, работающими на частоте 2.25 МГц. Сверхзвуковой импульс передавался от одного датчика к другому через образец, а затем на приемник. Измерения проводились в диапазоне температур от 10⁰С до 27⁰С. Скорость ультразвука и его затухание определялась из сравнения его с полученным сигналом на приемнике после прохождения образца. С повышением температуры скорость ультразвука уменьшалась, так как температура приближалась к температуре гелеобразования. После гелеобразования, скорость ультразвука выходила на плато (Рис. 9).

Рис. 9. Зависимость скорости ультразвука от температуры в растворе Плюроника F127.

Затухание ультразвука увеличивалось с повышением температуры, по мере перехода плюроника из раствора в гель. В целом, оба параметра ультразвука можно использовать для контролирования процесса гелеобразования.

Данная работа показывает, что с помощью ультразвука, можно характеризовать степень перехода плюроника из раствора в гель. В значительной степени, ультразвуковой метод можно было бы использовать для контроля процесса гелеобразования в естественных условиях. Данный контроль будет иметь особенную выгоду при оценке эффективности гидрогелей.

Новые достижения в области полимерной науки и технологии привели к развитию различных стимулирующих чувствительных гидрогелей, которые чувствительны к pH-фактору или температуре. Некоторые гидрогели также можно использовать как биодатчики, из-за их  чувствительности к некоторым молекулам, таким как глюкоза или антигены [34]. Растворы триблоксополимеров в воде, т.е. гидрогели,  охватывают очень обширную область исследований.

         Успешная разработка систем доставки лекарственны препаратов с контролируемой скоростью высвобождения будет зависеть в первую очередь от точного описания поведения гидрогелей и от изучения их свойств.

Несмотря на то, что литература по фармакологическому использованию плюроников обширна и разнообразна, до сих пор практически отсутствуют данные о механизме действия этих полимеров. В ряде работ высказывалось, что усиление терапевтической активности лекарств обусловлено солюбилизацией препаратов в мицеллах сополимеров, которые защищают цитостатики от быстрой биодеградации и способствуют более эффективному их проникновению через плазматическую мембрану в клетку [35].

1.3.4. Модели гидрогельной структуры

Гели или желе это полутвердые системы, состоящие из суспензионных мельчайших неорганических частиц или больших органических молекул, в которые глубоко проникает жидкость. Гели относят к двухфазной системе, если объем частиц распределенной фазы является большим. Когда органические макромолекулы однородно распределены в жидкости, таким образом, что очевидных границ не существует между ними и жидкостью, гели относят к однофазной системе [23].

         Джон Клиари в своей работе [36] полагает, что сетчатая структура гидрогеля формируется за счет перекрестных связей между мицеллами.

         В работе [37] была предложена аналогичная структуру идеализированного геля (Рис. 10). Важными параметрами, которыми определяется структура, является  объем полимерной части в набухшем состоянии (ν_2,S), эффективная молекулярная масса цепи полимера между перекрестными связями () и отношение расстояний между двумя соседними пересечениями (ξ).

         Теории каучукоподобной эластичности и равновесного набухания экстенсивно применялись для описания этих трех взаимозависимых параметров.

Объем полимерной части в набухшем состоянии характеризуется количеством жидкости, которое может быть поглощено в гидрогеле и определяется как отношение объема полимера (V_p) к набухшему объему геля (V_g). Это аналог объемного коэффициента набухания (Q), который  можно связать с удельными весами растворителя (ρ₁) и полимера (ρ₂) и массовым коэффициентом набухания [38]:

Эффективная молекулярная масса цепей между узлами связана со степенью поперечных связей в геле (X) следующим образом:

где M₀ – молекулярная масса чередующихся цепей.

Рис. 10.  Схематичное изображение перекрестной структуры гидрогеля (Мс ) – молекулярная масса цепей между узлами, ξ – молекулярный размер петли)

         Молекулярный размер петли (ξ) – расстояние между узлами, представляет оценку свободного пространства между макромолекулярными цепями и может быть вычислен исходя из следующего уравнения:

где C_n – характеристическое отношение Флори, которое является постоянным значением для данной полимерной системы, l – длина связи между двумя углеродами, M_r – вес повторяющихся полимерных единиц.

В работе [39] исследовался  раствор сополимера Pluronic F127. Показано, что гелеобразование происходит при критической концентрации мицелл. При низких температурах молекулу плюроника окружает гидратационный слой. Однако, с повышением температуры, гидрофильные части мицелл начинаю растворяться в результате разрыва водородных связей, которые существовали между растворителем и полимерной цепью. Это благоприятствует гидрофобному взаимодействию между полипропиленовыми областями, что приводит к формированию геля. Из-за процесса обезвоживания гидроксильные группы становятся более доступными.

Считается, что гель имеет мицеллярную природу. Жидкая мицеллярная фаза устойчива при низких температурах, но с повышением температуры она переходит в кубическую структуру [40] (Рис. 11).

Рис. 11. Процесс образования геля в блоксополимерном растворе (сmс – критическая концентрация мицеллообразования, cgc – критическая концентрация гелеобразования)

Одно из характерных свойств плюроников –  температурная зависимость критической мицеллярной концентрации [41]. Из этого вытекают интересные реологические свойства: фаза геля формируется в  плюронике с повышением температуры благодаря росту мицелл и взаимопроникновению их корон. Это было хорошо исследовано в моделях Карлстрома, Лайнса и Хутера, основывающихся на анализе структурных цепей полимерных – CH₂ – CH₂ – О – групп [42].

В работе [43] предполагают, что гели – это системы, содержащие «змееподобные мицеллы» (их также называют «жителями полимеров»). Этот термин характеризует скоплениям молекул сурфактанта в длинные цилиндрические цепи, которые в некоторых местах имеют переплетения, но не образуют пространственную сеть. Реология данных мицелл – вязкоупругая, а не упругая. «Змееподобные мицеллы» при постепенном нагревании системы склонны «смягчаться», их вязкость уменьшается по экспоненте.

Рис. 12. Схема формирования геля, представленная группой ученых в работе [31].

Мицеллообразование и температурный эффект в растворах плюроников P₁₀₄ и F₁₀₈  интенсивно исследовался Александридисом и др.

1.      

1.4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА ПЛЮРОНИКОВ

1.4.1. Влияние диметилсульфоксида на процесс мицеллообразования в растворе Pluronic F127

Плюроник F127, также известный как полоксамер P407, принадлежит семейству симметричных блок-сополимеров, в каждом из которых гидрофобный ППО блок располагается между двумя ПЭО блоками. Общая структурная формула полоксамера:

где x, y – число этиленоксидных и пропиленоксидных  мономеров в блоках, соответственно.

Важным свойством плюроников является то, что в определенных условиях они способны формировать термообратимые гидрогели, что позволяет использовать их как «умные» системы доставки лекарственных препаратов или системы доставки с контролируемой скоростью высвобождения [44]. Как было сказано ранее, благодаря большому содержанию воды в гидрогеле, он имеют высокую биологическую совместимость, что привлекло значительный интерес к изучению его свойств, для внедрения в фармацевтическую технологию. Для того, чтобы обеспечить достаточную растворимость определенного лекарства, к его рецептуре добавляют плюроник F127. Однако, многие дополнительные факторы, например, со-растворители, непременно могут повлиять на механизм мицеллообразования и гелеобразования в растворе плюроника. Поэтому интенсивно изучается влияние этих факторов на физико-химические свойства P407.

Многие ученые исследуют влияние диметилсульфоксида (ДМСО), который используется в качестве со-растворителя, на свойства плюроника F127.

Диметилсульфоксид  – это апротонный полярный растворитель, вполне подходящий для изучения органических и неорганических структур в доклинических исследованиях. Химическая формула ДМСО – (CH₃)₂SO.

С помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) в работе [45] были получены профили, по которым определялось мицеллообразование в водных полоксамерных системах. Исследования показали, что присутствие ДМСО приводит к уменьшению критической температуры мицеллообразования. Также в данной работе исследовалось влияние ДМСО на фазовое поведение водных систем P407. Было показано, что присутствие ДМСО определенно влияет на начальную и конечную температуру мицеллообразования.

Рис. 13.  Влияние ДМСО на критическую температуру мицеллообразования в полоксамерном растворе.

Процесс мицеллообразования начинает происходить при более низких температурах (Рис. 13). Подобное наблюдается лишь при повышении концентрации плюроника в растворе. Предполагается, что это происходит из-за способности диметилсульфоксида разрушать водные каналы, сформированные вокруг P407, таким образом уменьшать растворимость ППО групп, и, следовательно, уменьшать КТМ (CMT).

ЯМР исследования, проведенные также в работе [45], подтвердили уменьшение критической температуры мицеллообразования. Явно наблюдалось увеличение гидрофобности ППО групп в соединении D₂O – ДМСО, которое происходило из-за влияния диметилсульфоксида, а не из-за увеличения отношения P407/D₂O. Опираясь на полученную информацию, можно заявить, что ДМСО «вмешивается» в структуру воды, так как он формирует более сильные связи с водой, чем водородные связи между молекулами воды.

1.4.2. Влияние ДМСО на процесс гелеобразования в растворе Pluronic F127.

         При достижении мицеллярным раствором определенных критических значений температуры и концентрации (КТГ и ККГ), система переходит в гель-фазу.

         Гидрогель является обратимым, т.е. при понижении температуры геля ниже критической температуры гелеобразования (КТГ), он возвращается в свободно текучую жидкость. Системы доставки лекарственных препаратов с контролируемой скоростью высвобождения активно пользуются этим свойством. Внедряя лекарство в жидком состоянии, чтобы затем, при температуре тела, оно приняло форму геля. 

         Как было сказано ранее, исследования показали, что присутствие такого со-растворителя как диметилсульфоксид, уменьшает критическую температуру мицеллообразования. Подобное происходит и с критической температурой гелеобразования. Результаты, приведенные также в работе [45], показывают это уменьшение. На Рис. 14 приведены зависимости температуры гелеобразования от концентрации плюроника F127 без ДМСО (а) и в присутствии ДСМО (b). Анализируя эти графики, видно, что температура гелеобразования значительно уменьшается. К тому же, при повышении концентрации диметилсульфоксида, КТГ стремительно понижается.

         Исходя из этого, можно заявить, что диметилсульфоксид вполне может использоваться в качестве со-растворителя для систем доставки лекарственных компонентов при низких концентрациях плюроника.

Рис. 14. Графики зависимости температуры гелеобразования от концентрации полоксамера (a) и концентрации со-растоврителя ДМСО (b) в водном растворе P407.

Влияние ДМСО на мицеллообразование и гелеобразование в полоксамерных системах подобно влиянию солей, таких как NaCl [46].

1.4.3. Влияние солей на мицеллообразование и гелеобразование в  водных растворах плюроника

Многие ученые заявляют, что присутствие различных солей, добавок, ПАВ и со-растворителей заметно влияют на мицеллообразование и гелеобразование в растворах плюроника.   

В работе [47] с помощью статического рассеяния света (СРС), используя флюориметр, были проведены исследования по влиянию некоторых солей, в том числе NaCl, Na₂SO₄ и NaSCN на критическую температуру мицеллообразования в водном растворе F127. Показано, что присутствие данных солей изменяет критические температуры. Образцы подвергались воздействию света, который имел длину волны 336 нм. По мере постепенного нагревания растворов измерялась интенсивность рассеянного света. Температура, при которой происходило резкое увеличение интенсивности, определялась как критическая температура мицеллообразования (КТМ).

Рис. 15. Зависимость критической концентрации мицеллообразования (CMT) от концентрации солей в растворе плюроник F127.

Как видно из графика (Рис. 15), КТМ понижается с повышением концентрации добавленных к водному раствору F127 солей  NaCl и Na₂SO₄, но NaSCN наоборот повышает критическую температуру. Также исследования показали, что соли не влияют на полярность мицелл, но могут изменять число скоплений, мицеллярный объем или микровязкость мицелл.

Елисеева О.В., Куппал Л.К. и др. в своей работе [48] исследовали влияние солей NaCl, Na₂SO₄, NaSCN на критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ). Как и в случае с критической температурой, ККМ определяется как резкое увеличение интенсивности рассеянного света. Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5

Значения критических концентраций мицеллообразования, полученные с помощью СРС, при добавлении 0.1 моль дм ^-3 соли, при pH = 6 и t = 22°C

Название соли	ККМ/ μ моль дм -3
Na2SO4	400
NaCl	800
NaSCN	2500

Аналогично случаю с критической температурой, при добавлении солей NaCl и Na₂SO₄ уменьшается значения критической концентрации в растворе сополимера плюроник F127, а при добавлении NaSCN, ККМ наоборот увеличивается. Предполагается, что это происходит из-за изменения свойств ПЭО и ППО блоков, а именно, NaCl и Na₂SO₄ уменьшают растворимость сополимера в воде, а NaSCN – увеличивает.

Иванова и др. с помощью рассеивания рентгеновских лучей под малыми углами (SAXS) изотермически (при 25°С) рассматривали систему Pluronic F127 в присутствии различных со-растворителей, таких как вода, глицерин, этанол [49].  

ГЛАВА 2. АППАРАТУРА, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Аппаратура

         Рабочая частота релаксометра на резонансе протонов – 25 МГц. Относительная неоднородность магнитного поля 3·10^-6.  В таблице 6 приведены основные характеристики релаксометра.

Таблица 6

Основные характеристики релаксометра.

Рабочая частота	25,0 МГц
Резонансные ядра	1H, 19F
Длительность 90° импульса	3 мкс
Время восстановления приемного такта	7 мкс
Динамический диапазон приемника при диодном детектировании	40
Отношение сигнал-шум при напряжении 1 мкВ на входе приемника	3
Рабочий диапазон температур	-150°С  –  180°С
Точность установления температуры	0,5°С
Перепад температур в объеме образца длиной 15 мм	0,1°С
Относительная неоднородность поля H0	3·10-6
Зазор между полюсами магнита	25 мм

         Подстройка поля в резонанс производилась с помощью изменения тока в катушках индуктивности, надетых на ярмо магнита. Установка и подержание температуры образцов обеспечивалась с помощью термоприставок путем продувки либо холодных паров азота, либо прогретого воздуха через датчик с исследуемым образцом. Чувствительным элементом релаксометра служил медный терморезистор.

В состав релаксометра включена ЭВМ, которая через специально разработанное программное обеспечение выполняет функцию формирования требуемых импульсных последовательностей в виде набора длительности импульсов и задержек между ними. В функции ЭВМ также входит прием от аналогового цифрового преобразователя (АЦП) информации об амплитудах сигнала ЯМР и их последующая обработка.

Спад свободной индукции регистрировался с интервалом времени 2мкс (интервалом дискретизации). Для регистрации спадов поперечной намагниченности при действии последовательностей Хана и КПМГ производилось измерение амплитуд сигналов эхо в моменты времени 2τ и 2nτ, где n – номер импульса в серии. В тех случаях, когда спин-решеточная релаксация была экспоненциальной, при нахождении времени T₁ для увеличения отношения сигнал/шум измерение амплитуды сигнала индукции производилось сразу в нескольких следующих с периодом дискретизации точках. Затем из полученных значений вычислялось среднее.

2.2. Метод измерений

Восстановление продольной намагниченности регистрировалось с помощью двухимпульсной 90°-t-90° последовательности. Спад поперечной намагниченности (СПН) строился по данным двух последовательностей импульсов: последовательности Хана (90₀°-t-180°_90°) на коротких временах (до 80 мс) с временной раздвижкой t = 2 мс и последовательности КПМГ (90₀°-t-(180°_90°-2t-)_n) с кратностью повторения 180°-ных импульсов 2t = 20 мс. Применение только последовательности Хана приводило к искажениям (осцилляциям и укорочению спада) в СПН на больших временах затухания намагниченности. Применение для регистрации СПН только последовательности КПМГ при используемой раздвижке (20 мс) давало слабое разрешение (малое количество точек) на начальном участке спада. Использование же последовательности КПМГ при раздвижке меньшей, чем 20 мс (например, 2 мс, как в последовательности Хана), приводило к искажающему эффекту пролонгирования намагниченности из-за наличия в системе остаточных диполь-дипольных взаимодействий. Длительность 90°-ного импульса и время восстановления приемника были равны соответственно 3 и 7 мкс.

Метод Хана состоит в том, что на спиновую систему воздействуют импульсной последовательностью 90°–τ–180°_90°, где τ – промежуток времени между соседними импульсами, и в момент времени 2τ наблюдают эхо-сигнал (Рис.1).

Рис. 1. Образование сигнала спинового эха при воздействии 90⁰-и 180⁰-ых импульсов

При включении поля вдоль положительного направления оси X’, вектор намагниченности  поворачивается на 90°. Полную намагниченность  можно представить как векторную сумму отельных макроскопических намагниченностей . Так как эти макроскопические намагниченности обусловлены ядрами, находящимися в различных частях образца, то они будут испытывать действие внешнего поля различной величины. По этой причине имеется целый набор частот прецессии  при средней величине ω₀ (частоте вращения системы координат).

Так как некоторые ядра прецессируют с разными скоростями, то макроскопические намагниченности начинают расходиться в веер (Рис. 1б). После приложенного в направлении оси X’ 180°-го импульса в момент времени τ, вектора  повернутся на  180° вокруг оси X’ (Рис. 1в) и в момент времени 2τ совпадут по фазе (Рис. 1д), а затем снова разойдутся и потеряют фазовую когерентность (Рис. 1е). В момент совпадения векторов  сигнал свободной индукции возрастает до максимума (Рис. 1ж). Однако все  спадают в течении времени 2τ вследствии естественных процессов, обуславливающих поперечную релаксацию, в характеристическим временем T₂.

Амплитуда эхо зависит только от времени Т₂. Следовательно, из зависимости амплитуды эха от τ можно определить время Т₂. Как и для измерения Т₂, для каждого значения τ необходимо прилагать к образцу новую последовательность импульсов, а между ними выжидать время, достаточное для восстановления равновесия.

Амплитуда эха в момент времени t=2τ пропорциональна выражению:

Спад поперечной намагниченности будет описывать огибающей сигналов индукции 90°-го импульса и сигналов эха.

Для уменьшения влияния самодиффузии используется последовательность Карра-Парсела-Мейбума-Гилла (90°- t - (180°_90° - 2t -)_n). Эта последовательность позволяет получить серию эхо-сигналов, которые формируются в промежутках между 180°-ми импульсами. Огибающая эхо-сигнала в данной последовательности представляет собой релаксационное затухание и описывается выражением:

где γ – гиромагнитное отношение, g – градиент внешнего магнитного поля, D –коэффициент самодиффузии.

         Из (2) видно, что выбирая τ достаточно малым экспоненциальным множителем, учитывающим влияние самодиффузии, можно пренебречь. В этом случае огибающая будет определяться только лишь процессами спин-спиновой релаксации, и описываться выражением:

2.3. Объекты измерений

         В работе в качестве образцов исследования были взяты растворы сополимера Pluronic  F127 тяжелой воде (D₂O). Взяты образцы с концентрациями плюроника 15, 21 и 28 весовых %, а также модифицированный образец (21PF + 15,7% DMSO).

Процентное содержание плюроника рассчитывалось по формуле:

где М_PL – масса сополимера Pluronic F127,  – масса воды.

         Модифицированный образец был получен путем замены в растворе 15,7% молекул воды молекулами диметилсульфоксида (ДМСО).

ГЛАВА 3. ЯДЕРНАЯ МАГНИТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В ПЛЮРОНИКАХ

3.1. Результаты эксперимента

Методом импульсного ЯМР на резонансной частоте протонов (25МГц) был снят спад продольной и поперечной намагниченности в растворе сополимера Pluronic F127 в тяжелой воде (D₂О). Тяжелая вода, которая служила в качестве растворителя, была взята для того, чтобы наблюдаемый сигнал ЯМР принадлежал только молекулам плюроника.. Исследования проведены в температурном диапазоне от 22 до 60°С, с шагом 5-10 градусов. Исследовались четыре образца: образцы с концентрацией плюроника 15 (образец 1), 21(образец 2) и 28 весовых % (образец 3), а также модифицированный образец с концентрацией 21% PF + 15.7% DSMO (диметилсульфоксид), в котором 15.7% молекул воды замещались молекулами диметилсульфоксида (образец 4).

На рис. 1 приведена характерная кривая релаксационного восстановления продольной намагниченности в образце 2 при 40°С, т.е. в образце с концентрацией плюроника 21%.

Рис. 1. Кривая релаксационного восстановления продольной намагниченности в образце 2 (PF 21%) при 40°С.

Из графика видно, что спин-решеточная релаксация являлась слабо неэкспоненциальной. По начальному наклону данной зависимости определялось эффективное время спин-решеточной релаксации T₁.

На рис. 2 приведены температурные зависимости времени Т₁ в исследуемых образцах.

Рис.2. Температурные зависимости времени спин-решеточной релаксации Т₁ в образцах 1 – ,, 2 – /, 3 – *, и 4 – ¿).

Спад поперечной намагниченности (СПН) в зависимости от состояния образца состоял либо из трех компонент с временами релаксации Т_2a (длинная компонента), Т_2b¢ (промежуточная компонента) и Т_2b (короткая компонента) и с населенностями p_a, p_b’ и p_b (p_a + p_b + p_b’ =1) (рис. 3 – 6), соответственно, либо из двух компонент с временами релаксации Т_2a (длинная компонента) и Т_2b (короткая компонента) и с населенностями p_a , p_b, соответственно.

Рис. 3. Спад поперечной намагниченности в образце 2 при температуре 40°С (весь спад). Сплошная линия – аппроксимационная кривая

Рис. 4. Начальная часть СПН в образце 2 при температуре 40°С и короткая (гауссова) его компонента, полученная после вычитания длинной и промежуточной компонент. Сплошные линии – аппроксимационные кривые.

На рисунках 5 и 6 приведены температурные зависимости времен релаксации поперечной намагниченности Т_2a, Т_2b и Т_2b¢ и населенностей и .

Рис. 5. Температурные зависимости времен релаксации T_2a (образец 1 – L, образец 2 – S, образец 3 – K, образец 4 – N), T_2b (образец 1 – ,, образец 2 –/, образец 3 – *, образец 4 – !) и T_2b’ (образец 1 – +, образец – -, образец 3 – (, образец 4 – <).

Рис. 6. Температурные зависимости населенностей  (образец 1 – ,, образец 2 – /, образец 3 – *, образец 4 – !) и  (образец 1 – +, образец 2 – -, образец 3 – (, образец 4 – <).

Образец 1 – образец с наименьшей концентрацией плюроника в диапазоне температур 35 – 45°С и все остальные образцы при всех температурах исследования (22 – 60°С) находятся в гель-состоянии и представляют собой лиотропный жидкий кристалл в кубической фазе. При таких температурах в СПН имеется промежуточная компонента с временем Т_2b¢ и населенностью . При определенных температурах, а именно, при 40°С в образце 1, при 40°С и выше в образце 2 и при 30°С и выше в образцах 3 и 4, СПН короткой компоненты принимает с хорошей точностью гауссову форму (см. рис. 4), а ее  населенность  достигает максимальных значений 0,77 – 0,85,  населенность промежуточной компоненты  достигает минимальных значений 0,05 – 0,06. При этом в образцах 2, 3 и 4 время Т_2b перестает зависеть от температуры. При других температурах короткая компонента СПН имеет форму либо экспоненциальную, либо промежуточную между экспоненциальной и гауссовой. 

Гауссова форма СПН, как показано в работе [50], указывает на равномерное распределение длин участков молекул между узлами сформировавшейся сетки.

Длинную компоненту в спаде поперечной релаксации следует отнести к мономолекулярной фракции. Полагается, что при температурах, когда образцы находятся в гель-состоянии, промежуточная компонента СПН относится к мицеллярному раствору, а короткая – к лиотропному жидкому кристаллу. Соответственно, в образце 1 при температурах ниже 35°С и выше 45°С, когда СПН двухкомпонентен, короткую компоненту следует отнести к мицеллярному раствору.

Уменьшение времени релаксации короткой гауссовой компоненты в гель-фазе Т_2b при увеличении концентрации плюроника, очевидно, обусловлено ограничением свободы движений молекул, возникающим вследствие уменьшения степени набухания мицелл. Увеличение этого же времени Т_2b (с 27,6 до 28,3 мс при переходе от образца 2 к образцу 4) после замещения части молекул воды молекулами диметилсульфоксида свидетельствует об увеличении гибкости молекул плюроника внутри мицелл жидкого кристалла.

Полагается, что это происходит потому, что ДМСО приводит к увеличению полярности совместного растворителя вода-ДМСО за счет того, что диметилсульфоксид образует более сильные связи с водой, чем водородные связи между молекулами воды. Благодаря этому он усиливает гидрофильные свойства (увеличивает гибкость) полиэтиленоксидной короны мицеллы. По той же самой причине ДМСО увеличивает гидрофобность (увеличивает жесткость) полипропиленоксидного ядра мицеллы. Однако полиэтиленоксидных звеньев в молекуле плюроника F127 в 2,3 раза больше, чем полипропиленоксидных. Поэтому при добавлении ДМСО в целом происходит увеличение гибкости молекул.

Как видно из рис. 5, время длинной компоненты Т_2а уменьшается при увеличении концентрации плюроника и при замещении воды диметилсульфоксидом, что свидетельствует об уменьшении подвижности молекул плюроника в мономолекулярной фракции.

Поведение эффективного времени спин-решеточной релаксации Т₁ должно описываться формулой

где Т_1a, Т_1b и Т_1b¢  – времена Т₁ фаз а, b и b¢, соответственно. Провал на температурной зависимости Т₁, наблюдаемый в слабоконцентрированном образце 1, можно объяснить исходя из закономерного предположения, что мицеллярные времена релаксации Т_1b, Т_1b¢ меньше мономолекулярного времени Т_1a (движения молекул внутри мицелл более заторможенные по сравнению с движениями свободных молекулах в растворе). При переходе этого образца в гель-фазу (35 – 45 °С) (со стороны низких или высоких температур)  и  возрастают, а  падает. В соответствии с этим в (1) удельный вес второго и третьего слагаемых, относящихся к мицеллярным фазам, увеличивается, а эффективное время релаксации Т₁ уменьшается.

Если предположить, что в гель-фазе молекулы плюроника жестко связаны в местах перекрытия мицеллярных корон, а роль узлов пространственной сетки выполняют жесткие полипропиленовые ядра мицелл, то согласно  масса молекулы М_z между двумя последовательными узлами сетки, при гауссовой форме СПН, и при условии, что межъядерный вектор расположен под углом 90° к сегменту, равна:

где s² – второй момент жесткой решетки, s – число мономерных звеньев в сегменте, m –масса мономерного звена. Взяв m=<m>=47,5, T_2b=23 мc (образец 28,0% PF 127, 40°C), s²=10¹⁰ c^–2, s=2, согласно (2) получим M_z=46,4×10³. Это, согласно принятой модели, приблизительно в 4 раза больше ожидаемого значения M_z – массы молекулы, равной 12,6×10³. Причина такого расхождения, по-видимому, заключается в том, что в местах перекрытия мицеллярных корон нет абсолютно жесткой связи между молекулами соседних мицелл. Степень этой жесткости, как мы полагаем, изменяется вместе с упоминавшейся выше степенью набухания мицелл, определяющей время T_2b в гель-фазе.

Заключение

1. Для водных растворов сополимера Pluronic F127 с концентрациями 15, 21, 28 весовых % в температурном диапазоне 22 ÷ 60°С, а также для модифицированного образца, в котором 15,7% молекул воды были замещены молекулами диметилсульфоксида,  снят спад продольной и  поперечной намагниченности.

2. Установлено, что релаксация ядерной продольной намагниченности в растворах плюроников является слабо неэкспоненциальной как в мицеллярном растворе, так и в гель-фазе.

3. В мицеллярном растворе СПН состоял из двух компонент, а в гель-фазе – из трех. Короткая компонента СПН в гель-фазе с хорошей точностью принимала гауссову форму, что говорит о равномерном распределении длин участков молекул между узлами сетки.

4. В гель-фазе время затухания короткой компоненты T_2b не зависит от температуры и уменьшается при увеличении концентрации плюроника. Населенность короткой компоненты СПН практически не зависит от концентрации раствора.

3. Частичное замещение воды на диметилсульфоксид приводит к увеличению времени релаксации короткой (гауссовой) компоненты спада поперечной намагниченности.

4. Предложена модель лиотропного  жидкого кристалла как сшитой полимерной системы.

Список публикаций

1.     Чернов, В.М. Ядерная магнитная релаксация в плюрониках / В.М. Чернов, А.В. Бутаков, А.А. Пестова, А.В. Филипов, С. Тавелин // Структура и динамика молекулярных систем: сборник статей XIX Всероссийской конф., Т.1. Москва: ИФХЭ РАН, 2012, С. 81-84.

2.     Чернов, В.М. Ядерная магнитная релаксация в плюрониках / В.М. Чернов, А.В. Бутаков, А.А. Пестова, А.В. Филипов, С. Тавелин // Структура и динамика молекулярных систем: сборник тезисов, докладов и сообщений на XIX Всероссийской конференции, 25 июня – 30 июня, Яльчик – 2012, Москва-Йошкар-Ола-Уфа-Казань, 2012, С. 192.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Тугов, И.И., Костыркина, Г.И.  Химия и физика полимеров/ М.:Химия, – 1989, – 432с.: ил. 

2.     Oldroyd, J.G. On the Formulation of Rheological Equation of State/ Proc. Roy. Soc. – 1950. –V.A200. – P.523 – 541.

3.     Флори, П. Статистическая механика цепных молекул / М.:Мир, – 1971. –439 с.

4.     Bird, R.B., Armstrong, R.C., Hassager, O. Dynamics of Polymeric Liquids / John Wiley and Sons, New York. –1987. –V. 1. – P.649.

5.     Слонимский, Г.Л. Релаксационные процессы в полимерах и пути их описания / Высокомол. соед. – 1971. – T. 13, № 2. –С. 450–460.

6.     Rouse, P.E. A theory of the linear viscoelastic properties of dilute solutions of coiling polymers / J. Chem. Phys. 1953. –V. 21, N. 7. –P. 1272–1280.

7.     Гросберг, А.Ю., Хохлов, А.Р. Статистическая физика макромолекул /М.: Наука, –1989, –344 с.

8.     De Gennes, P.G. Reptation of a polymer chain in the presence of fixed obstacles / J. Chem. Phys. –1971. –V. 55, N. 2. –P. 572–579.

9.      Doi, M., Edwards, S.F. The Theory of Polymer Dynamics /Oxford: Clarendon Press. –1994. –392 P.

10. Чижик, В.И. Ядерная магнитная релаксация / СПб: С.-Петерб. ун-та, 2004, –388 с.

11. Bloembergen, N., Purcell, E.M., Pound, P.V. Relaxation effects in nuclear magnetic resonance absorption / Phys. Rev. –1948. –V. 73, N. 7. –P. 679–719.

12. Абрагам, А. Ядерный магнетизм / М.: ИЛ. – 1963, – 551 c.

13. Gutowsky, H.S., Pake G.E. Structural Investigation by Means of Nuclear Magnetism II. Hindered Rotation in Solids / J. Chem. Phys. –1950. –V.8, N. 2. – P. 162–170.

14. Готлиб, Ю.Я., Кузнецов Н.Н., Лифшиц М.И., Папукова К.П., Шевелев В.А.  Протонная спин-спиновая релаксация в сшитых полистиролах / Высокомолек. соед. –1974. –Т. 16, № 2. –C. 796–799.

15.  Федотов, В.Д., Чернов, В.М., Хазанович, Т.Н. Влияние медленных молекулярных движений на затухание поперечной ядерной намагниченности в аморфных полимерах / Высокомолек. соед. А. –1978. –Т. 20, №4. –С. 919–926.

16.  Чернов, В.М., Бутаков, А.В. Ядерная магнитная релаксация в сшитых полимерах / Структ. и Дин. Молек. Сист. – 2009. – №6,А. – С.116 – 121. 

17.  Jain, N. J., Aswal, V. K., Goyal, P. S., Bahadur, P. Micellar structure of silicone surfactants in water from surface activity, SANS/ J. Phys. Chem. B -  1998. V.102, – P. 8452.

18.  Yu, G., Altinok, H., Nixon, S. K.; Booth, C., Alexandridis, P., Hatton, T. A. Self-Association Properties of Oxyethylene /Oxypropylene/ Oxyethylene Triblock Copolymer F88/ Eur. Polym. J. 1997,V. 33, –P. 673.

19.  Wanka, G.; Hoffmann, H.; Ulbricht, W. Phase-Diagrams and Aggregation Behavior of Poly(Oxyethylene)-Poly(Oxypropylene)-Poly(Oxyethylene) Triblock Copolymers in Aqueous-Solutions / Macromolecules 1994,V. 27, – P.4145 – 4159.

20.  Grant, C.D., DeRitter, M.R., Steege, K.E., Fadeeva, T.A.,  Castner, E.W. Fluorescence Probing of Interior, Interfacial, and Exterior Regions in Solution Aggregates of Poly(ethylene oxide)-Poly(propylene oxide) Poly(ethylene oxide) Triblock Copolymers/ Langmuir 2005, V.21, – P.1745 – 1752.

21.  Loyd, Jr. Allen, V. Compounding gels, Current and Practical Compounding Information for the Pharmacist /Sec.Art., – 1994. – V.4, N.5. –  P.1– 13.

22.  Alexandridis, P., Holzwarth, J.F. Differential scanning calorimetry investigation of the effect of salts on aqueous solution properties of an amphiphilic block copolymer (Poloxamer)/ Langmuir – 1997. – V.13, – P. 6074–6082.

23. Cleary, J. Polymeric gels for improved drug delivery/ http://www.ul.ie/elements/Is-sue6/Polymeric%20gels.htm

24. Montenses, K. and et. al. Epitaxial Hexagonal-to-Cubic Phase Transition in a Block Copolymer Melt/  Phys. Rev. Lett. – 1993. – V.73, –  P.86 – 89.

25. Glatter, O., Scherf, G., Schille´n, K., Brown, W./ Macromolecules – 1994, – V.27, – P. 6046.

26. Wanaka, G., Hoffman, H., Ulbricht, W./ Macromolecules  – 1994, – V.27, –  P.4145.

27. Yu, G.-E., Deng, Y., Dalton, S., Wang, Q.-G., Attwood, D., Price, C., Booth, C. J./ Chem. Soc. – 1992. – V.88, – P.2537.

28. Malmsten, M., Lindman, B./ Macromolecules – 1992, – V.25, –  P.5440.

29. Robert, K. P., Guangwei, W., Dieter, K.S. Structure and Rheology Studies of  Poly(oxyethylene – oxypropylene – oxyethylene) Aqueous Solution/ Langmuir – 1996. – V.12, – P.4651 – 4659.

30. Paul, D. T. Huibers, Bromberg, L. E., Robinson,  B. H., Hatton, T. A. Reversible Gelation in Semidilute Aqueous Solutions of Associative Polymers: A Small-Angle Neutron Scattering Study/ Macromolecules – 1999, – V.32, –  P.4889 – 4894.

31. Grant, C.D., DeRitter, M.R., Steege, K.E., Fadeeva, T.A.,  Castner, E.W. Fluorescence Probing of Interior, Interfacial, and Exterior Regions in Solution Aggregates of Poly(ethylene oxide)-Poly(propylene oxide) Poly(ethylene oxide) Triblock Copolymers/ Langmuir 2005, V.21, – P.1745 – 1752.

32. Fillafer, C., Wirth, M., Gabor, F. Stabilizer – Induced Viscosity Alteration Biases Nanoparticle Sizing via Dynamic Light Scattering/ Langmuir 2007, V.23, – P. 8699 – 8702.

33. Farrugia, M.,  Mather, M.L.,  Crowe, J.A.,  Morgan, S.P.,  Cameron A. Ultrasound Monitoring of Sol-gel Ttransitions in Pluronic F127 Hydrogels/ Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society – EU Meeting -2010

34. Ganji, F., Vasheghani-Farahani, E. Hydrogels in Controlled Drug Delivery Systems/ Iranian Polymer Journal 2009, V.18(1), – P. 63 – 88.

35. Marin A., Muniruzzaman M., and Rapoport N.Y. (2001) Mechanism of the ultrasonic activation of micellar drug delivery/ J. Control. Release, V. 75, – P.69 –81.

36.  Yu, G.E., Deng, Y.L., Dalton, S.,Wang,Q.G., Attwood, D., Price, C., Booth, C. Micellization and gelation of triblock copoly(oxyethylene oxypropylene oxyethylene), F127/ J. Chem. Soc. – 1992. – V.88, – P.2537 – 2544.

37.  Ganji, F., Vasheghani-Farahani, S., Vasheghani-Farahani, E. Theoretical Description of  Hydrogel Swelling/ Ir. Pol. J. – 2010. – V. 19, N. 5. – P. 375 – 398.

38.  Lin, C.C., Metters, A.T. Hydrogels in controlled release formulations: network design and mathematical modeling /Adv Drug Deliv Rev. –2006. – V.58. – P.1379– 1408.

39.  Escobar-Chavez, J.J., Lopez-Cervantes, M., Applications of  termoreversible Pluronic F127 gels in pharmaceutical formulations/J. Ph. Phar. Sci. – 2006. – V. 9. – N. 3. – P. 339 – 358.

40.  Chen-Chow, P., Frank, S. Release of lidocaine from Pluronic F-127 gels /Int. J. Pharm. – 1981. – V.8. – P.89 – 100.

41.  Wanka, G., Hoffmann, H., Ulbricht, W. Phase-Diagrams and Aggregation Behavior of Poly(Oxyethylene)-Poly(Oxypropylene)-Poly(Oxyethylene) Triblock Copoly-mers in Aqueous-Solutions / Macromol., – 1994. – V. 27. – P. 4145 – 4159.

42.  Karlstrom, G., A new model for upper and lower critical solution temperatures in poly(ethylene oxide) solution / J. Chem. Phys., –1985. –V.89. – P.4962 – 4964.

43.  Srinivasa, R., Raghavan. Distinct Character of Surfactant Gels: A Smooth Progression from Micelles to Fibrillar Networks/ Langmuir – April 28, 2009. – V.25, – P.8382 – 8385. 

44.  Schmolka, I.R. Review of block polymer surfactants/ J. Am. Oil Chem. Soc. – 1977. – V.54, – P.110 – 116.

45.  Tofeeq Ur-Rehman, Staffan Tavelin, Gerhard Gröbner. Effect of DMSO on micellization, gelation and drug release profile of Poloxamer 407/ International Journal of  Pharmaceutics – 2010. – V.394, – P.92 – 98.

46.  Desai, P.R., Jain, N.J., Sharma, R.K., Bahadur, P. Effects of additives on micellization of PEO/PPO/PEO block copolymer F127 in aqueous solution/ Physicochem. – 2001. – V.178, – P.57 – 69.

47.  Pandit, N. K., Bohorquez, M., Trygstad, T., Koch, C. Effects of Salts on the Clouding and Micellization Behavior of  Pluronic F127 Solutions/ 2001/ http://escholarshare.drake.edu/handle/2092/247.

48.  Eliseeva, O.V., Besseling, N.A.M., Koopal, L.K., Cohen Stuart, M.A. Effects of pH and Additives on Aqueous Wetting Films Stabilized by a Triblock Copolymer/ Croatica Chemica Acta (CCACAA) – 2007. – V.80, – P.429 – 438.

49. Ivanova, R., Alexandridis, P., Lindman, B. Interaction of poloxamers block copolymers with cosolvents and surfactants/ Colloids and surfraces: A Physicochem. Eng, Aspects. – 2001. P.183-185: 41-53.

50. Чернов, В.М. Ядерная магнитная релаксация в сшитых полимерах / В.М. Чернов, А.В. Бутаков // Электронный журнал «Структура и динамика молекулярных систем». – 2009. – №6(А). – С. 116–121.