Лебедєва К. О. Біологічно-активні полімерні гідрогелеві матеріали, модифіковані похідними вугілля

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U000988

Облікова картка дисертації

0826U000988.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 161 - Хімічні технології та інженерія

22-05-2026

Спеціалізована вчена рада

PhD 12602

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"

Анотація

Дисертація спрямована на розвиток наукових основ і методів ефективного використання гумінових солей бурого вугілля для модифікації біополімерних гідрогелів з метою одержання високоефективних біологічно активних полімерних матеріалів. Об`єкт дослідження – процеси одержання біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів, модифікованих похідними вугілля. Предмет дослідження – механізми, технологічні схеми та режимні параметри процесів одержання біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів, модифікованих похідними вугілля у вигляді лужних солей гумінових кислот. Метою дисертаційної роботи є створення основ одержання біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів, модифікованих похідними вугілля. За результатами дослідження отримано такі наукові результати: – встановлено, що біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію є термочутливими і мають перехід гель-золь, що проявляється в різкому зниженні їх кінематичної в’язкості при фізіологічній температурі 37°С. Саме ці оптимізовані біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали є оптимальними з точки зору їх подальшої модифікації лужними солями гумінових кислот бурого вугілля; – встановлено, що модифікація біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію натрієвою та кальцієвою солями гумінових кислот різних концентрацій, дозволяє контролювати реологічні властивості біополімерних гідрогелів у широкому діапазоні; – вперше запропоновані схеми модифікації та структури модифікованих натрієвою і кальцієвою солями гумінових кислот біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію, відповідно. Встановлено, що для біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію, модифікація натрієвою сіллю гумінових кислот через їх взаємодію з альгінатом натрію супроводжується конформаційною зміною вторинної структури желатину. В той же час, схема модифікації кальцієвою сіллю гумінових кислот відбувається за рахунок зшивання желатину та альгінату натрію через іонні взаємодії Ca²⁺ між карбоксильними групами альгінату натрію, желатину та включає такі складові: іони Ca²⁺ утворюють хелатні взаємодії між блоками альгінату натрію, желатин може зв’язуватися через іонні взаємодії між аміногрупами та карбоксильними групами альгінату натрію або кальцієвою сіллю гумінових кислот, які створюють додаткові точки зв’язування через комплексоутворення з Ca²⁺ та водневі зв’язки; – вперше показано, що біологічно активні полімерні гідрогелі желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію при модифікації кальцієвою та натрієвою солями гумінових кислот мають здатність до автофлуоресценції завдяки внутрішнім флуорофорам альгінату та желатину при квантовому виходу флуоресценції до 35%. Практичне значення отриманих результатів: – розроблені модифіковані натрієвими солями гумінових кислот біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали желатину з 6,4 % мас. альгінатом натрію за рівнем швидкості водопоглинання та здатності до набрякання при фізіологічній температурі у водному розчині 142 мМ NaCl та 2,5 мМ CaCl2, які імітуть кров та ексудат із рани, виявили придатність для використання в гемостатичних, ранозагоюючих пов’язках та матеріалах. – було створено гемостатичні пластирі медичного призначення з застосуванням гемостатичних біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію, модифікованих натрієвими солями гумінових кислот; – створенні біологічно активні полімерні гідрогелеві матеріали желатину з 6,4 % мас. альгінату натрію, модифіковані кальцієвими солями гумінових кислот, завдяки іонному обміну між Ca2+ і Na+ із альгінатом натрію, дають змогу одержти більш в’язкі та термостабільні біополімерні гідрогелі системи желатин-альгінат натрію-кальцієва сіль гумінових кислот, які мають високий потенціал для використання для ЗД-біодруку хрящових та суглобних матеріалів при лікуванні ран із помірною та сильною ексудацією; – розроблена технологічна схема використання лужних солей гумінових кислот бурого вугілля, як модифікаторів при одержанні біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів желатину з альгінатом натрію, модифікованих лужними солями гумінових кислот бурого вугілля; – результати розробок гемостатичних біологічно активних полімерних гідрогелевих матеріалів, модифікованих лужними солями гумінових кислот бурого вугілля пройшли успішні напівпромислові випробовування в умовах ПАТ «Хімфармзавод «Червона Зірка» та прийняті до впровадження, що підтверджено актом впровадження; – теоретичні та практичні результати, які отримані під час виконання досліджень, впроваджені у навчальний процес кафедр загальної фармації, технології переробки нафти, газу та твердого палива та технології пластичних мас і біологічно активних полімерів НТУ «ХПІ», що підтверджено актами впровадження.

Читати повністю

Публікації

Лебедєва К. О., Черкашина Г.М., Савченко Д.О., Лебедєв В.В. Вивчення особливостей гелеутворення та реологічних властивостей гідрогелей на основі агар-агару. Інтегровані технології та енергозбереження. 2022. № 3. С. 42-51. DOI: 10.20998/2078-5364.2022.3.05

Miroshnichenko D., Lebedeva K., Cherkashina A., Lebedev V., Tsereniuk O., Krygina N. Study of hybrid modification with humic acids of environmentally safe biodegradable hydrogel films based on hydroxypropyl methylcellulose. C - Journal of Carbon Research. 2022. Vol. 8. P. 71. DOI: 10.3390/c8040071

Лебедєва К. О., Черкашина Г. М., Савченко Д. О., Матюхов Д. В., Лебедєв В. В. Вивчення біологічно-активних полімерних гідрогелів для регулювання водно-ліпідного балансу. Інтегровані технології та енергозбереження. 2023. № 2. С. 77-84. DOI: 10.20998/2078-5364.2023.2.07.

. Lebedev V.V., Miroshnichenko D.V., Lebedeva K.O., Cherkashina А.M., Kariev A.I. Brown coal humic substances hybrid modified biologically active polymeric hydrogel materials research. Colloquium-journal. 2023. №12(171). Р. 54-57. DOI: 10.24412/2520-6990-2023-12171-54-57

Lebedeva K. O., Cherkashina A. M., Masikevych Y. G., Masikevych A. Y., Voronkin A. A., Lebedev V. V. Modeling of smart bio-medical active polymeric hydrogel transdermal materials. Journal of Engineering Sciences. 2024. Vol. 11(1). P. C1–C7. DOI: 10.21272/jes.2024.11(1).c1

Lebedev V., Lebedeva K., Cherkashina A., Voronkin A., Kopach V., Petrushenko S., Fedonenko A., Klochko N. Biopolymer-based sustainable Internet of Things for smart homes. Discover Civil Engineering. 2024.Vol. 1. P. 20. DOI: 10.1007/s44290-024-00021-x

Miroshnichenko D., Lebedeva K., Lebedev V., Cherkashina A., Petrushenko S., Hrubnyk I., Yudina Y., Bogoyavlenska O., Klochko N., Lysenko L., Miroshnychenko M. Hemostatic ability of thermosensitive biologically active gelatin-alginate hydrogels modified with humic acids and impregnated with aminocaproic acid. Journal of Research Updates in Polymer Science. 2024. Vol. 13. P. 155–160. DOI: 10.6000/1929-5995.2024.13.16

Lebedev V., Lebedeva K., Cherkashina A., Petrushenko S., Bogatyrenko S., Olkhovska A., Hrubnyk I., Maloshtan L., Kopach V., Klochko N. Hemostatic gelatin-alginate hydrogels modified with humic acids and impregnated with aminocaproic acid. Journal of Research Updates in Polymer Science. 2024. Vol. 13. P. 34–44. DOI: 10.6000/1929-5995.2024.13.05

Miroshnichenko D., Lebedev V., Lebedeva K., Cherkashina A., Petrushenko S., Bogoyavlenska O., Olkhovska A., Hrubnyk I., Maloshtan L., Klochko N. Thermosensitive and wound-healing gelatin-alginate biopolymer hydrogels modified with humic acids. Journal of Renewable Materials. 2024. Vol. 12. P. 1691–1713. doi: 10.32604/jrm.2024.054769

Petrushenko S.I., Fijalkowski M., Adach K., Lebedev V., Lebedeva K., Cherkashina A., Rudnieva K.I., Klochko N.P.. Autofluorescent activity of thermosensitive, hemostatic, and wound healing biopolymer hydrogels. Gels. 2025. Vol. 11(4). P. 301. DOI: 10.3390/gels11040301

Лебедєва К. О., Матюхов Д. В., Черкашина Г. М., Терещенко І. А., Литвиненко Є.І. Сучасні тренди використання біологічно-активних гелеутворюючих полісахаридів у харчовій галузі, косметології та медицині. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія. 2025. № 1 (13). С. 67-73. DOI: 10.20998/2079-0821.2025.01.10

Miroshnichenko D., Pyshyev S., Lebedev V., Korchak B., Shved M., Lebedeva K., Cherkashina A., Savchenko D., Klochko N., Tykhomyrova T., Lysenko L.. The rational use of lignite resources: monograph. Advances in Environmental Research. Vol. 97. Chapter 1. Nova. 2023. Р. 1–63.

Lebedeva K., Cherkashina A., Tykhomyrova T., Lebedev V. Study of smart bioactive humic-polymeric hydrogel transdermal materials. Materials Science Forum. 2023. Vol. 1096. P. 121–8. DOI: 10.4028/p-lhxqi1

Черкашина Г. М. Лебедєва К. О., Савченко Д. О. Біологічно-активні полімерні гідрогелеві матеріали трансдермальних систем доставки речовин. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я: MicroCAD-2022: тези доповідей ХХХ Міжнародної науково-практичної конференцї. Харків: НТУ «ХПІ», 2022. С. 484.

Лебедєва К. О., Черкашина Г.М., Савченко Д.О., Лєндич Є. С., Мазченко М. В., Матюхов Д. В. Дослідження гібридної модифікації похідними вугілля екологічно безпечних гідрогелів. Теоретичні та практичні дослідження молодих вчених: збірка тез XVI Міжнародної науково-практичної конференцї магістрантів та аспірантів. Харків: НТУ «ХПІ», 2022. С. 304

Лебедєва К. О., Черкашина Г.М., Воронкін А. А., Савченко Д.О. Дослідження смарт біологічно активних полімерних гідрогелевих трансдермальних матеріалів, модифікованих гуміновими кислотами. Сучасні технології переробки пальних копалин: тези доповідей VI Міжнародної науково-технічної конференції. Харків : НТУ «ХПІ», 2023. С. 61-63

Lebedeva K.O., Cherkashina A.M., Tykhomyrova T.S., Savchenko D.O., Lebedev V.V. Design and researching of biologically active polymeric hydrogel transdermal materials modified by humic acid. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1254 (1). Р. 012009. DOI: 10.1088/1755-1315/1254/1/012009

Lebedeva K., Cherkashina А., Tykhomyrova T., Moiseev V., Lebedev V. Research of biologically active polymeric hydrogel transdermal materials. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2023. Vol. 2. P. 211–220. DOI: 10.1007/978-3-031-32774-2_21

Lebedeva К., Tykhomyrova T., Lebedev V., Cherkashina A., Moiseev V., Masikevych A. Researching of biologically active polymeric hydrogel transdermal nanomaterial's modification by humic acid. 2023 IEEE 13th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP): рroceedings. Bratislava, Slovakia, 2023, Р. NSS11-1-NSS11-4. DOI: 10.1109/NAP59739.2023.10310857

Lebedeva K., Cherkashina A., Voronkin A., Lebedev V., Klochko N., Masikevych A. Design and researching smart biologically active polymeric hydrogel transdermal nanomaterial’s. 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek): рroceedings. Kharkiv, Ukraine, 2023. Р. 1-5. DOI: 10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312985

Lebedeva K.O., Lebedev V.V., Klochko N.P., Cherkashina A.M., Bogoyavlenska O.V., Miroshnichenko D.V. Thermo-responsive hydrogels based on gelatin-alginate composition with humic acids intended for controlled drug delivery. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2024. Vol. 1415(1). P. 012071. DOI: 10.1088/1755-1315/1415/1/012071

Lebedeva K., Klochko N., Miroshnichenko D., Cherkashina A., Bogoyavlenska O., Lebedev V. Design and research of thermo-responsive gelatin-alginate-humic nanocomposite hydrogels for controlled drug delivery. 2024 IEEE 14th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP): рroceedings. Riga, Latvia, 2024. Р. 1-6. DOI: 10.1109/NAP62956.2024.10739758

Lebedeva K., Cherkashina A., Kopach V., Lebedev V., Miroshnichenko D., Klochko N. Kinetics and degree of swelling of hemostatic hydrogels with a gelatin-alginate system modified with humic acids. 2024 IEEE 5th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek): рroceedings. Kharkiv, Ukraine, 2024. Р. 1-5. DOI: 10.1109/KhPIWeek61434.2024.10878043

Лебедєва К.О., Черкашина Г.М., Петрушенко С.І., Богатиренко С. І., Ольховська А.Б. Грубник І.М., Лебедєв В.В., Клочко Н.П., Грушецький В. О. Дослідження гемостатичної здатності новітніх термочутливих біологічно активних желатин-альгінатних гідрогелів. Сучасні полімерні матеріали та композити: одержання, переробка та дослідження: тези доповідей І Міжнародної науково-технічної конференцї. Харків: НТУ «ХПІ», 2025. С. 61

Читати повністю

Схожі дисертації

0826U000120

Бойко Юлія Володимирівна

Термостійкі композити на основі ароматичного поліаміду та гібридного органічно- неорганічного наповнювача для важконавантажених вузлів тертя технологічного обладнання

0826U000067

Савчук Андрій Петрович

Фізична модифікація в технологічних процесах переробки полівінілхлориду

0826U000076

Криволапов Дмитро Сергійович

Високонаповнені деревинно-полімерні композити будівельного призначення на основі поліолефінів

0826U000028

Соловйов Євген Леонідович

Формування питомого електроопору доменного коксу під впливом сировинних та технологічних чинників його виробництва.

0826U000027

Лисенко Людмила Анатоліївна

Наукові основи використання гумінових кислот з бурого вугілля України.