Vpliv dvovalentnih in trovalentnih kationov na mehanske lastnosti in sproščanje glukoze iz alginatnih hidrogelovVelečič, Simon (Avtor) Kopač, Tilen (Mentor) hidrogelizamreževanjehitrost sproščanjahitrost zamreženjaHidrogeli so tridimenzionalna zamrežena mreža hidrofilnih polimerov. Lahko absorbirajo veliko količino vode ali bioloških tekočin, kar povzroči njihovo nabrekanje, pri čemer ohranjajo svojo 3D strukturo brez raztapljanja. Postopek ionskega zamreženja alginata s kationi vključuje tvorbo struktur »jajčne škatle«, kjer kationi koordinirajo med sosednjimi verigami alginata. Vrsta in valenca kationov pomembno vplivata na lastnosti alginatnih hidrogelov. Dvovalentni kationi (Ca$^{2+}$, Ba$^{2+}$, Sr$^{2+}$) in trivovalentni kationi (Fe$^{3+}$) učinkovito zamrežijo alginatne verige s koordinacijo s karboksilnimi in hidroksilnimi skupinami. Sproščanje učinkovine iz hidrogelov poteka preko difuzije, ki je odvisna od strukture in lastnosti materiala. Ključni dejavniki pri sproščanju so velikost por, interakcije med učinkovino in polimerno mrežo ter stopnja zamreženja. V magistrski nalogi sem pripravil 2 ut. % alginatne hidrogele z uporabo kationov Ca$^{2+}$, Sr$^{2+}$, Ba$^{2+}$, Cu$^{2+}$ in Fe$^{3+}$ v koncentraciji 0,25 %. Preučeval sem njihove kombinacije v razmerjih 25/75, 50/50 in 75/25. Cilj raziskave je bil preučiti vpliv teh kationov na mehanske lastnosti hidrogelov ter vpliv na hitrost sproščanja glukoze. Najprej sem vzorcem z reometrom določil mehanske lastnosti. Na podlagi meritev sem z uporabo posplošenega Maxwellovega modela izračunal strižni modul, ki je nadaljnje služil za določitev gostote zamreženja. Z uporabo Peppas-Merril enačbe sem nadaljnje iz gostote zamreženja ocenil povprečno velikost por v hidrogelni mreži in pripadajoče difuzijske koeficiente glukoze v vodnem mediju. Poleg mehanskih lastnosti sem izvajal tudi teste sproščanja glukoze v vodnem okolju. Vzorcem sem izmeril koncentracijo sproščene glukoze v prvih 60 minutah v 10-minutnih intervalih, nato pa v naslednji uri v 30-minutnih intervalih. Za merjenje koncentracije sem uporabil UV-Vis spektroskopijo in jim izračunal difuzijske koeficiente. Rezultate sem primerjal z vrednostmi izračunanih iz reoloških meritev. Zaključki raziskave so pokazali, da kombinacije ionskih zamreževalcev ne delujejo po načelu linearnega povprečenja, temveč povzročajo izrazite sinergijske ali antagonistične učinke, ki se odražajo tako v mehanskih lastnostih kot v difuzijskih procesih. Mešanice ionov lahko tako mehansko utrdijo ali zrahljajo polimerno mrežo, posledično pa povečajo ali zmanjšajo difuzijo glukoze. Rezultati potrjujejo, da je s kombiniranjem ionskih zamreževalcev mogoče natančno regulirati togost, gostoto zamreženja, velikost por in s tem hitrost sproščanja učinkovin.20262026-05-29 07:15:23Magistrsko delo/naloga182941VisID: 25503COBISS_ID: 282196995sl