Sugárzással módosított polimer felületek készítése gyógyászati alkalmazásra = Radiation modified surfaces for biomedical applications

Olyan új polimer felületeket állítottunk elő, melyek megnövelt proteinadszorpciót és retenciót mutatnak, valamint sejttenyésztésre alkalmasak. A felületmódosítást gamma és elektron besugárzással, valamint levegő és argon plazmával való oxidációval végeztük. A felületeket pásztázó elektron- és atomerőmikroszkóppal (SEM és AFM) vizsgáltuk, az elemösszetételt XPS (röntgensugár fotoelektron slektroszkópia) segítségével határoztuk meg. Az okszidált felszínekre hőmérsékletváltozásra érzékeny polimer gél réteget ojtottunk gamma sugárzással indítva az ojtást. Ily módon olyan felszínt állítottunk elő, mely testhőmérsékleten hidrofób, így kedvez a sejttapadásnak és szaporodásnak, viszont az ojtott polimer kritikus hőmérséklete alá hűtve a polimerláncok kitágulnak, vízzel telnek,és emiatt a sejtek könnyen elválnak a felszíntől. Evel az eljárással a sejtek, a jelenleg használatos eljárással ellentétben, enzím használata nélkűl, könnyebben és várhatóan sérülésmentesen leválaszthatók. Az ojtásra használt monomer polimerizációját és térhálósítását, valamint a gél duzzadáskinetikáját is részletesen tanulmányoztuk. | Polymer surfaces were prepared for enhanced protein adsorption and retention, as well as for cell culturing. The surface modification was done by gamma and electron irradiation and radiofrequency glow discharge treatment in air and argon. The surfaces were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The elemental composition was determined by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The oxidized surfaces were used for radiation-grafting of thermoresponsive polymer/gel layer. In that way, the surface is hydrophobic at body temperature, which is suitable for cell attachment and growth. When cooled below the critical temperature of the grafted polymer, the polymer chains expand, are filled with water, and the cells can easily detach. In this way, the cells can be harvested without the use of an enzyme, therefore without much damage. The kinetics of the polymerization and crosslinking of the grafted monomer as well as the gel swelling was also investigated in detail

Nagyenergiájú sugárzással iniciált polimerizáció kinetikai együtthatóinak meghatározása = Determination of the kinetic parameters of high energy radiation initiated polymerization

1. Polimerizációkinetikai kutatások Ciklohexános monomer oldatokban meghatároztuk a lánczáródás sebességi együtthatóját, valamint megállapítottuk, hogy a polimerizáció sebessége csaknem lineárisan nő az akrilsav-észter észter csoportjának szénatom számával. Vizes monomer oldatban végzett vizsgálatokkal kimutattuk, hogy a H-atom a közel 20 megvizsgált monomer esetében a kettőskötésre addícionál, s a keletkező köztitermék alfa-karboxi-alkil típusú gyök. Meghatároztuk a H-atom addíció sebességi együtthatóit. 2. Textil színezékek nagyenergiájú sugárzásos degradációja Vizes színezékoldatokat különböző dózissal besugározva megállapítottuk, hogy a vegyület elszíntelenedése már igen kis dózisnál bekövetkezik. Ez igen fontos az ipari alkalmazás gazdaságossága szempontjából. Az impulzusradiolízis kísérletek során, megállapítottuk, hogy a H-atom, az OH gyök és a eaq- hasonló mechanizmus szerint reagál az általunk vizsgált azo-színezékkel. 3. Cellulóz sugárzásos módosítása A cellulóz I - II átalakításhoz használt NaOH koncentráció sugárzásos előkezeléssel csökkenthető, növelve a folyamat gazdaságosságát, emellett csökkentve a szennyvízterhelést. Különböző monomerekkel ojtva a cellulózt, vízfelvevő képességét sikerült módosítani. Az ojtáshoz alkalmazott sugárkezelés a cellulóz polimerizációfokát csökkentette, szakító szilárdsága azonban nem változott jelentősen és a SEM felvételek sem mutattak ki károsodást. | 1. Polymerization kinetics In cyclohexane solution of the monomers the rate coefficients of termination were determined. The polymerization rate was found to increase almost linearly with the C atom number of the ester group of the acrylic acid esters. In aqueous monomer solutions H atom intermediate of water radiolysis was found to react with the double bond of the monomers investigated forming alpha-carboxyalkyl radical. The rate coefficients of the H atom addition were determined. 2. High-energy irradiation induced degradation of textile dyes The decoloration of textile dyes was found to occur at very low doses in aqueous solution: this is both of theoretical and of practical importance. Based on pulse radiolysis experiments, H atom, OH radical and solvated electron were found to react with the dyes investigated with the same mechanism. 3. Radiation induced modification of cellulose The transformation of the crystalline structure from cellulose I to cellulose II by NaOH treatment was observed to occur at lower alkaline concentration when irradiation pretreatment was applied. Radiation initiated grafting of different monomers onto cellulose samples modified their swelling in water. The degree of polymerization decreased upon irradiation but neither the SEM pictures, nor the tensile strength measurements of the irradiated samples indicated considerable deterioration as compared to the unirradiated ones

Nagyenergiájú sugárzással iniciált reakciók monomer oldatokban = High-energy radiation initiated reactions in monomer solutions

Tanulmányoztuk a nagyenergiájú sugárzással iniciált polimerizációt, a sugárzással iniciált ojtást és toxikus, szerves vegyületek sugárzásos degradációját vizes oldatban gammaradiolízissel és impulzusradiolízis technikával, kinetikus fotometriás detektálással. Az ionizáló sugárzás hatására a víz radiolízisekor keletkező köztitermékek, a hidratált elektron, a hidroxilgyök és a hidrogénatom reagál a vízben oldott szerves molekulákkal. Megfelelő adalékkal a víz radiolízis köztitermékek átalakíthatók más, kevésbé reakcióképes gyökké. Nukleofil és elektrofil gyökök reakcióját megvizsgáltuk számos monomerrel (akrilátok, metakrilátok, akrilamid származékok, stb.). Meghatároztuk az iniciálás kinetikai együtthatóit és javaslatot tettünk a mechanizmusra. A sugárzással iniciált ojtással szelektív adszorbenseket állítottunk elő és a vízből toxikus szennyeződéseket távolítottunk el. Glicidil-metakrilát monomer sugárzással egy időben történő ojtásával jó adszorpciós kapacitású mintát sikerült előállítani, az adszorpciós tulajdonságok a ciklodextrinnel funkcionalizált mintákon tovább javultak. Vizsgáltuk a Szulfanilsav Azokromotrop azo-színezék, a H-sav, valamint annak két származéka sugárzásos degradációját. Javaslatot tettünk a degradáció mechanizmusára. A degradáció viszonylag kis dózissal bekövetkezik mindegyik vegyületnél, hatásfoka a színezékeknél jobb volt, mint az egyszerűbb molekuláknál. | High-energy radiation initiated polymerization, grafting and radiation degradation of toxic organic molecules were studied in aqueous solutions both by gamma radiolysis and by pulse radiolysis with kinetic spectroscopic detection. During irradiation the reactions of the water radiolysis intermediates (hydrated electron, hydroxyl radical and hydrogen atom) with organic solutes were observed. By applying proper additives these water radiolysis intermediates are converted to less reactive (nucleophil and electrophil) intermediates. The reactions of these intermediates with a number of monomers (acrylates, methacrylates, acrylamides, etc.) were investigated. The kinetic parameters of initiation were determined and initiation mechanisms were suggested. By radiation initiated grafting selective adsorbents were prepared and were used to remove toxic solutes from water. Adsorbents of proper adsorption capacity were prepared by mutual grafting of glycidyl methacrylate to cellulose and the adsorption capacity of the samples was further improved by functionalization with cyclodextrin. Radiation induced degradation of azo dye Sulfanilic Acid Azochromotrop, H-acid and its two derivatives were investigated. Mechanism of degradation was suggested. For all of the compounds investigated a relatively low dose was enough for degradation, however, the effectiveness of degradation was better for the dye molecules than for the smaller molecules