Porozni polimeri, pripravljeni s polimerizacijo z odpiranjem obroča v emulziji - Utroša, Petra (visokošolska dela, 2021)
V okviru doktorske disertacije smo s polimerizacijo z odpiranjem obroča (ROP) v zvezni fazi emulzij z visokim deležem interne faze (HIPE) polimerizirali heterociklične monomere. Prednost ROP neposredno v HIPE-u je v tem, da lahko pripravimo popolnoma razgradljiva poliHIPE-ogrodja specifične morfologije na osnovi poliestrov in sintetičnih polipeptidov. Za uspešno izvedbo ROP v HIPE-u smo pripravili brezvodne emulzije in uporabili organske katalizatorje, ki omogočajo izvedbo ROP pri relativno nizkih temperaturah in primerni hitrosti polimerizacije. Hitrost ROP v HIPE-u se je izkazala kot izredno pomemben parameter, saj mora zvezna faza emulzije želirati v času stabilne emulzije, obenem pa mora biti viskoznost emulzije primerna za zadovoljivo mešanje in prenos v primerne modele. %V prvem delu doktorskega dela predstavljamo poliHIPE na osnovi semikristaliničnega poliestra, poli(%-kaprolaktona) (PCL). S stopnjo zamreženosti smo vplivali na termomehanske lastnosti PCL poliHIPE-materiala, ki izkazuje oblikovni spomin. Oblikovni spomin smo raziskali s termomehanskimi cikličnimi testi in pokazali, da ga odlikujeta odlična fiksacija začasne oblike pri nizki temperaturi in odlična povrnitev v prvotno obliko med segrevanjem nad temperaturo tališča. Manj zamrežen poliHIPE ima višji temperaturi taljenja in kristalizacije in ga lahko fiksiramo že pri sobni temperaturi. %Metodo ROP v HIPE-u smo razširili na različne vrste N-karboksianhidridov (NCA) %-aminokislin ter kot prvi pripravili poliHIPE-materiale iz sintetičnih polipeptidov. Hitrost polimerizacije se je izkazala kot izredno pomemben parameter za uspešno pripravo poliHIPE sintetičnih polipeptidov, saj mora omogočati nadzorovano izhajanje plinastega ogljikovega dioksida, ki se sprošča med ROP NCA. Sintezni postopek, ki smo ga razvili, omogoča sintezo poliHIPE-ogrodij na osnovi polipeptidov različne kemijske sestave, pri čemer je zaradi razlik v reaktivnosti NCA-monomerov za vsak sistem reaktantov potrebno prilagoditi eksperimentalne pogoje sinteze, kot so koncentracija monomerov, količina katalizatorja, količina surfaktanta, vrsta zamreževalca in topila. Vzpostavili smo relacije med sintezo, strukturo in lastnostmi sintetiziranih poliHIPE-ov ter postavili temelje za načrtovanje in pripravo različno funkcionaliziranih polipeptidnih poliHIPE-materialov. Pokazali smo, da lahko z deležem interne faze in količino surfaktanta prilagajamo morfologijo poliHIPE, ki igra pomembno vlogo pri uporabi materiala v namen gojenja celic. Na izbranem polipeptidnem poliHIPE-u smo potrdili, da material ni toksičen za celice ter da omogoča njihovo rast in proliferacijo. V nadaljevanju smo pokazali, da je razvita metoda primerna za pripravo poliHIPE-polimerov na osnovi različnih polipeptidov, kot tudi kopolipeptidov. Pokazali smo tudi, da lahko z odščito zaščitenih stranskih skupin polipeptidov pripravimo poliHIPE-hidrogele, ki omogočajo nadaljnje popolimerizacijske modifikacije. Opisan pristop k pripravi polipeptidnih poliHIPE-ov obeta načrtovanje in pripravo makroporoznih ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov različne kemijske sestave, katerih funkcionalnost lahko enostavno prilagajamo z izborom NCA-monomerov.
Keywords: doktorske disertacije; emulzije z visokim deležem interne faze (HIPE); high internal phase emulsion (HIPE); oblikovni spomin; poli(%-kaprolakton) (PCL); polimerizacija z odpiranjem obroča (ROP); poly(%-caprolactone) (PCL); ring-opening polymerization (ROP); shape memory; sintetični polipeptidi; synthetic polypeptides; tissue engineering; tkivno inženirstvo