Биотехнологии 2015 Сборник материалов международного конгресса

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

INCREASE OF REGENERATION CAPABILITY OF OSTEOPLASTIC MATERIALS BASED ON BONE COLLAGENAND RECOMBINANT BONE MORPHOGENETIC PROTEIN-2 (RHBMP-2)

GromovA.V., Bartov M.S., Soboleva L.A., Subbotina M.S., Grunina T.M., Karpova T.A., Mishina D.M., Nikitin K.E., SemikhinA.S., Galushkina Z.M., Sergienko O.V., KaryaginaA.S., Lunin V.G.

Gamaleya Research Institute for Epidemiology and Microbiology, Russian Federation. 123098, Russian Federation, Moscow, Gamalei Str., 18

e-mail: alexander.v.gromov@gmail.com

Osteoplastic materials based on highly purified bone collagen containing recombinant bone regeneration factor rhBMP-2 with high regeneration capability are developed. Biological activity of composite material and its components was demonstrated by in vitro and in vivo experiments, clinical trials were performed.

Keywords: recombinant bone morphogenetic protein 2, bone collagen, demineralized bone matrix, osteoplastic material, bone tissue regeneration.

According to the results of expanded clinical testing, osteoinductivity of composite materials containing recombinant bone morphogenetic proteins (rhBMPs) corresponds to that of an autologous bone graft and even exceeds it. BMPs are local factors essential for bone growth and regeneration. Technology of production of the new generation osteoplastic material “Gamalant” based on demineralized bone matrix (DBM) constituting bone collagen with immobilized recombinant rhBMP-2 was developed.

Biological activity of rhBMP-2 was demonstrated by alkaline phosphatase assay in C2C12 and C3H10T1/2 cells. The original technology of DBM production involves biochemical control of the process efficiency by a number of parameters, that are lipid, calcium, phosphorus, native BMP-2 content, humidity, pH, and sterility. A wide range of “Gamalant” products was created, including bone chips of various grain size, composite materials, and membranes.

Osteoinductivity of “Gamalant” products was evaluated in experiments on rats in a model of ectopic osteogenesis and under conditions of intrabone grafting. Biochemical and histological analysis of the implanted biocomposites demonstrated their high biocompatibility and osteoinductivity.

Clinical trials of the developed Gamalant materials performed in leading clinical centers of the Russian Federation evidenced their great performance in patients: they lacked implications and regeneration proceeded faster than it is typical of the same procedures. The developed medical products were registered and certificates of suitability were received.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

УДК 577

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ СТЕРИЛИЗАЦИИ НА СВОЙСТВА БИО ДЕГРАДИРУЕМЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ БЕЛКОВ ПАУТИНЫ Коротаева А.И.1, Легонькова О.А.1, Винокурова Т.И.1, Давыдова Л.И.2, Богуш В.Г.2

1ФГБУ «Институт хирургии им. А.В. Вишневского» Минздрава России, Москва, Россия 117997, Москва, ул. БольшаяСерпуховская, д. 27

e-mail: ospolimed@mail.ru

2ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов» (ФГУП «ГосНИИгенетика»), Москва, Россия 117545, Москва 1-й Дорожныйпроезд, д. 1

Проведен сравнительный анализ реологических, органолептических и физико-химических свойствгидрогелейнаосноверекомбинантногоспидроинадоипослестерилизациирадиацион - ным способом (доза облучения – 15 и 35 кГр, РХМ-γ-20, источник излучения 6°Со, температура 293 К.) и методом тиндализации (3 цикла прогревания объектов исследования при температуре 90°С в течение 1 часа, выдерживания при температуре 25°С в течение суток). Показано, радиационная стерилизация оказывает дестабилизирующее воздействие на молекулы белка гидрогеля, что приводит к изменению технических и физико-химических показателей гидрогелевого изделия.

Ключевые слова: рекомбинантный спидроин, гидрогели, шелк паутинной нити.

Шелк паутинной нити является уникальным материалом, сочетающим высокую прочность

иэластичность. Эти свойства, наряду с хорошей биологической совместимостью, делают шелк перспективным материалом для использования в тканевой инженерии. Спидроины– биосовместимые и биоинертные материалы, способные к биодеградации, подобны природному шелку

имогут стать основой при создании матриксов для тканевой инженерии. Матриксы из реком - бинантного спидроина могут быть использованы для создания медицинских изделий. Одним из применений рекомбинатного спидроина может стать получение на его основе гидрогелевых раневых покрытий для лечения ран [1]. К таким покрытиям предъявляются требования биобезопасности, технические требования, обеспечивающие функциональные свойства разрабатываемых материалов, а также требования по стерильности. Различные способы стерилизации способны по-разному влиять на нативные свойства конечного изделия.

Анализ результатов проведенных исследований показал, чторадиационная стерилизация приводит к увеличению вязкости гидрогелей на основе рекомбинантного спидроина, уменьшению значения водородного показателя, изменению цвета и гомогенности. Обусловлено это тем,

что при действии на полимеры ионизирующих излучений может происходить как деструкция,

так и сшивка макромолекул. Тиндализация является длительным и энергозатратным процессом

по сравнению с радиационной стерилизацией, однако, данный способ стерилизации является

наиболее приемлемым для биологически активных веществ, в частности для рекомбинантных

белков, поскольку он не приводит к потере нативных свойств препарата.

Работа выполнена в рамках Cоглашения о субсидии № 14.579.21.0017 от 05 июня 2013 г.

Список литературы:

1.  Пустовалова О.Л.Свойства трёхмерных матрико свизрекомбинатного аналога спидроина:

Автореф. дисс. канд. биол. наук, 2010. – 23 с.

Работа выполнена в рамках ГК № 14.579.21.0017 от 05 июля 2013 г.

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

УДК577

INVESTIGATION OF STERILIZATION METHODS INFLUENCE ON THE PROPERTIES OF HYDROGELMEDICALDEVICES BASED ON RECOMBINANT SPIDERWEB PROTEINS KorotaevaA.I.1, LegonkovaО. А.1, VinokurovaТ. I.1, Davudova L.I.2, BogushV. G.2

1A.V. Vishnevsky Institute of Surgery, Moscow, Russia

117997, Moscow, Bolshaya Serpukhovskaya Street, 27 e-mail: ospolimed@mail.ru

2Research Institute of Genetics and Selection of Industrial Microorganisms («Genetika»), Russia, 117545, Moscow, 1-st Dorozhny Driveway, 1

A comparative analysis of rheologic, organoleptic and physico-chemical properties of hydrogel based on recombinant spidroin was carriedout beforeand after radiation sterilization (exposure dose – 15 and 35 kGy, РХМ-γ-20, radiation source 60Co, temperature 293 K) and tyndallization method (3 cycles of heating of the investigation objects at the temperature 90°C within 1 hour and aging at the temperature 25°C during the day). It was showen that radiation sterilization has a destabilizing effect on protein hydrogel molecules that leads to changes in technical and physico-chemical parameters of hydrogel devices.

Keywords: recombinant spidroin, hydrogel, arachnoid silk thread.

Arachonoid silk thread is unique material which combines high strength and elasticity. These properties along with good biocompatibility make silk promising material for use in tissue engineering. Spidroins are biocompatible and bioinertness materials are capable to biodegradation, they are like natural silk and can be the basis for creation of scaffolds for tissue engineering. Scaffolds out of recombinant spidroincan be used for creation of medical devices. Hydrogel wound dressings can be one of applications of recombinant spidroin [1]. Biosafety, technical and functional properties as well as sterility are requirements for such kinds of coatings. Various methods of sterilization have different impact on native properties of the final device.

Analysis of the obtained research results show that the radiation sterilization method leads to increase of viscosity of hydrogel, also it leads to reduction the pH value, discoloration and homogeneity change. It happens due to degradation and cross-linking of polymer macromolecules under the action of ionizing radiation. Tyndallization method is long and energy-intensive process in compression with radiation sterilization. However, this method of sterilization is the most suitable for our proteins.

The work was carried out under Grant № 14.579.21.0017 dated 05 of June 2013 . List of references:

1.  Pustovalova О.L.The properties of three-dimensional scaffolds of recombinant spidroinanalogue: Abstract of the thesis of Candidate of Biology, 2010. – 23 p.

Work is performed within SC No. 14.579.21.0017 of July 05, 2013.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

УДК 615.45.015

НАНОРАЗМЕРНАЯ СИСТЕМА ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ АМФИФИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИ(N-ВИНИЛ-2-ПИРРОЛИДОНА) Куликов П.П., Кусков А.Н., Лусс А.Л., Штильман М.И.

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9

e-mail: p.kulikov.p@gmail.com

Целью данной работы является разработка методов получения новой наноразмерной поли- мернойсистемыдоставкилекарственныхвеществнаосновеамфифильныхполимеровN-винил- 2-пирролидона. В качестве модельного лекарственного препарата предложенно использовать антибиотик широкого спектра действия рифабутин.

Ключевые слова: амфифильный полимер, наночастицы, поли(N-винил-2-пирролидон), рифабутин.

Были получены амфифильные производные поли(N-винил-2-пирролидона) с различной молекулярной массой гидрофильного фрагмента и одной гидрофобной концевой алкильной группой. Полимерные частицы с гидрофобным ядром были получены ультразвуковым методом с последующим испарения растворителя. По результатам измерения методом динамического светорассеяния размер загруженных рифабутином частиц не превышал 300 нм. ζ-потенциал ча - стиц находился в диапазоне от -4 до -6 мВ. Критическая концентрация агрегации (ККА), опре - деленная методом флуоресцентной спектроскопии, находилась в микромолярном диапазоне, что значительно ниже чем у существующих поверхностно активных веществ.

Была снята кинетика выделения рифабутина из наноразмерной формы. Результаты представлены на Рисунке 1.

Рисунок 1. Кинетика выделения рифабутина из наноразмерная формы со слабым гидрофобным ядром (a) и с сильным гидрофобным ядром (b).

Из полученных данных можно сделать вывод, что скорость выделения лекарственного веще - ства можно регулировать путем изменения степени гидрофобности ядра.

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

NANOSCALE TRANSPORT SYSTEM FOR DRUG DELIVERY BASED ONAMPHIPHILIC POLY(N-VINYL-2-PYRROLIDONE)

P.P. Kulikov,A.N. Kuskov,A.L. Luss, M.I. Shtilman

Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. 125047, Miusskaya sq. 9, Moscow, Russia.

e-mail: p.kulikov.p@gmail.com

The aim of this work is to develop methods for producing the new nanoscale polymeric form of the model drug based on amphiphilic polymers of N-vinyl-2-pyrrolidone. As a model drug in this paper proposed to use a broad-spectrum antibiotic rifabutin.

Keywords: amphiphilic polymer, nanoparticles, poly-N-vinylpyrrolidone, rifabutin.

Amphiphilic poly-N-vinylpyrrolidone derivatives (Amph-PVP) with different molecular weight of hydrophilic PVP fragment and one terminal hydrophobic n-alkyl fragment of different length were synthesized. The polymeric particles with hydrophilic core were prepared by solvent evaporation methods. From the dynamic light-scattering measurements, the size of the RB-loaded particles formed was less than 300 nm. Zeta potential of the particles was in the range from – 4 to – 6 mV. The critical aggregation concentration values determined by flluorescence spectroscopy were in micromole range which is lower than it is for common low molecular weight surfactants.

The kinetics of rifabutin release was determined for nanoscale polymeric form. The results are shown in Figure 1.

Figure 1.The kinetics of rifabutin release from nanoscale polymeric form with low hydrophobicity

(a)and with high hydrophobicity (b).

From the data obtained it can be concluded that the rate of drug release can be controlled by vary-

ing the hydrophobicity of the core.

УДК 576.526.

ИММОБИЛИЗАЦИЯ ТРОМБОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА НА АДГЕЗИВНЫХ СУБСТРАТАХ С ПОМОЩЬЮ ТИКАГРЕЛОРА Макаров М.С., Хватов В.Б., Боровкова Н.В.

ГБУЗ Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента Здравоохранения г. Москвы 129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3.

e-mail: mcsimmc@yandex.ru.

Исследована возможность иммобилизации тромбоцитов человека на биоактивном стекле и коллагене 1-го типа с помощью антиагреганта тикагрелора. Установлено, что добавление в сре- ду с адгезирующими тромбоцитами тикагрелора в конечном объеме 0,02% блокирует дальней-

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

шие структурные изменения в тромбоцитах, связанные с выбросом биологически активных веществ, что позволяет использовать тикагрелор для длительного закрепления тромбоцитов в составе комбинированных биотрансплантатов

Ключевые слова: тромбоциты, гранулы, тикагрелор, адгезия, иммобилизация.

Насыщение тромбоцитами биотрансплантатов позволяет значительно повысить их репаративный и регенеративный потенциал. Вместе с тем, использование необработанных или активированных тромбоцитов связано с риском потери значительной части их биологически активных компонентов. Для длительного закрепления тромбоцитов на поверхности адгезивных субстратов предлагается использовать блокатор тромбоцитарной активации, антиагрегант прямого действия тикагрелор.

В качестве адгезивных субстратов использовали бусины из биоактивного стекла и коллагеновые повязки на основе коллагена человека 1-го типа. Исследование адгезирующих тром - боцитов проводили с помощью метода оценки морфофункционального статуса тромбоцитов человека, основанного на анализе витально окрашенных клеток с помощью флуоресцентной микроскопии. Было установлено, что в присутсвии 0,02% тикагрелора адгезия тромбоцитов на стекле и коллагене останавливалась на стадии максимального распластывания, при этом по - рядка 90% адгезировавших клеток сохраняли гранулы в своем составе и не дегранулировали в течение 24 часов, тогда как в пробах без тикагрелора адгезия тромбоцитов сопровождалась их массовой дегрануляцией и необратимой активацией уже в течение 1 часа. Средняя концентрация закрепленных на субстрате тромбоцитов с гранулами составила 100 тыс/см2, что эквивалентно 130-150 фемптограмм тромбоцитарного фактора роста. Таким образом, антиагрегант тикагрелор может быть использован для иммобилизации биологически полноценных тромбоцитов на адгезивных субстратах.

HUMAN PLATELET IMMOBILIZATION ONADHESIVE SUBSTRATES, USING TIKAGRELOR

Makarov M.S., Khvatov V.B., Borovkova N.V.

Emergency Aim Research Institute of N.V. Sklifosovsky, 129090, Moscow, Bol′shaya Sukharevskaya squar, 3.

We investigated the possibility of human platelets immobilization on bioactive glass and I-type collagen by antiagregant tikagrelor. Adding of 0.02% tikagrelor to adhesing platelets blocks their further structural changes, associated with the release of biologically active substances, that allows the use of tikagrelor for a long-termed platelets immobilization inside combined biotransplants

Keywords: platelet, granules, tikagrelor, adhesion, immobilization

Producing of combined biotransplants with human platelets can objectively enhance their repara-

tive and regenerative potency. The influx of untreated or activated platelets may be accompanied

by high rate loss of biological active platelet components. With a view to blocking terminal stages

of platelet one could use antiagregant agents, such as tikagrelor, fixing these cells on adhesive sub-

strate surface.

The aim of our study was to assess the ability of human platelet immobilization on the bioactive

glass and I-type human collagen, using antiagregant ticagrelor. Platelet analyzis was performed with

morphofunctional platelet rate valuing, based on vital stained cells analysis with fluorescent micros- copy. It was shown, that presence of 0,02% tikagrelor in plasma stabilized flattened form of adhesing

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

platelets, saving granules inside cytoplasm of 90% cells without subsequent degranulation during 24 hours, whereas in the samples without tikagrelor adhesion of platelets induced total degranulation and non-reversible activation within 1 hour. The average concentration of substrate-immobilized platelets with granules was 100*103/cm2, equivalent to 130–150 femptogramm of platelet growth factor. Therefore, tikagrelor is useful for long-termed immobilization of biologically high-grade platelets

inside adhesive substrates.

УДК 378.141.4

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ, НАГРУЖЕННЫХ ИНСУЛИНОМ, ДЛЯ ПЕРОРАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ Журавлева Н.Н., Красноштанова А.А.

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего профессионального образования Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева.

г. Москва, Российская Федерация.

125047, Москва, Миусская пл., д.9, РХТУ имени Д.И. Менделеева, bionatik@gmail.com

Разработана технология изготовления системы пероральной доставки лекарств – наночастиц, нагруженных исулином.

Ключевые слова: инсулин, инсулинозависимый сахарный диабет, система пероральной доставки лекарств.

Инсулин – полипептид, состоящий из двух цепей. Он является главным анаболическим гор - моном – участвует в регуляции метаболизма, транспорта глюкозы, аминокислот, ионов, в синтезе белков.

При сахарном диабете Iтипа (инсулинозависимом) в результате аутоиммунной атаки разрушаются β-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы, производящие инсулин. Это приводит к абсолютной инсулиновой недостаточности, которая вызывает гипергликемию и другие метаболические нарушения, что в итоге приводит к диабетическому кетоацидозу.

Широкое распространение и тяжелые осложнения сделали сахарный диабет важнейшей медико-социальной проблемой во всем мире. Пациенты с инсулинозависимым диабетом вынуждены делать инъекции инсулина. Такой способ не всегда удобен в повседневной жизни. Альтернативой ему могут быть pH-зависимые пероральные системы доставки лекарств, защищающие гормон от разрушения в желудке. В данной работе на основе альгиновой кислоты и хитозана были изготовлены наночастицы размером 650-800 нм более 1,5 ч, в которые далее были иммобилизованы молекулы инсулина. Хитозан и альгиновая кислота являются природ- ными полиионами, не оказывающих негативного влияния на организм человека. Было установ - лено, что полученные наночастицы сохраняются при pH 1,2 что соответствует рН желудка и в неразрушенном виде проникают в двенадцатиперстную кишку, pH которой в норме достигает значений 5,6 – 7,9. Именно здесь начинается высвобождение инсулина из наночастиц. Хитозан, раскрывая плотные контакты между клетками эпителия кишечника, повышает биодоступность инсулина, помогая ему проникнуть в кровоток.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

UDQ 378.141.4

DEVELOPMENT OF INSULIN CONTAINING NANOPARTICLES FOR NEW ORALDRUG DELIVERY SYSTEM

Zhuravleva N.N., KrasnoshtanovaA.A.

Federal State Educational Institution of Higher Professional Education D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia.

Moscow, Russian Federation.

125047, Moscow, Miusskaya Sq., 9, named after DI Mendeleev University Mendeleev, bionatik@gmail. com

Insulin is a polypeptide consisting of two polypeptide chains. It is a main anabolic hormone, it involved in the regulation of metabolism, transportation of glucose, amino acids and ions, in the involved synthesis of proteins.

Type 1 diabetes, also known as insulin-dependent diabetes, is a chronic condition that results from the autoimmune destruction of the insulin-producing beta cells that are located in the pancreas in clusters known as islets of Langerhans. The subsequent lack of insulin leads to absolute insulin deficiency which causes hyperglycemia and other metabolic disorders that eventually lead to diabetic ketoacidosis.

Widespread and severe complications of diabetes made it a major medical and socially significant disease worldwide. Patients with type 1 diabetes will need to take insulin injections every day for the rest of their life. Daily injections of insulin usually are uncomfortable in daily life. The most convenient alternative may be pH-dependent oral drug delivery systems.

In order to protect insulin from proteolytic enzymes in the gastrointestinal tract insulin was encapsulated in chitosan-alginate nanoparticles within 1.5 hours. The mean diameter of nanoparticles was 650-800 nm. Chitosan and alginic acid both are natural polyions and not have a negative impact to the human body. It was found that nanoparticles do not release insulin at pH 1.2 which corresponds to the pH of the stomach and then intact nanoparticles enter in the duodenum (pH 5.6-7.9).Here, in the duodenum, begins the release of insulin from nanoparticles. Chitosan can transiently and reversibly open the epithelial tight junctions, thus enhancing insulinbioavailability.

SECTION | | “BIOMATERIALS AND THERIS FUNCTION

IN THE MODERN BIOTECHNOLOGY AND MEDICINE”

УДК 541.6

МОДИФИКАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ В АРМИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ Зыкова А.К., Пантюхов П.В., Попов А.А.

Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова, г. Москва, Россия.

113054, Стремянный пер., д. 36, корпус 6, ауд. 542. E-mail: zykovaak@yandex.ru, pantyukhov@mail. ru, kafedrahim@yandex.ru.

Рассмотрены композиционные полимеры, армированные натуральными растительными волокнами, их свойства, основные модификации волокон и способы улучшения физико-механи- ческих свойств композиционных полимеров.

Ключевые слова: полимеры, композиционные материалы, биополимеры, биокомпозиты, натуральные растительные волокна.

Обострение экологической проблемы и сокращающиеся запасы нефти привели к ускоренной разработке и производству композиционных материалов на основе синтетических полимеров и растительных наполнителей.

Синтетические полимеры обычно армируют следующими видами волокон: лубяные волокна (лён, джут, конопля, рами, кенаф), волокна из листьев (абака, сизаль, ананас), волокна из се - мян (кокосовые волокна, хлопок), волокна из ядра (кенаф, конопля, джут), волокна из травы и тростника (пшеница, кукуруза, рис).

Физические свойства каждого вида волокна (размеры, дефекты, плотность, кристалличность) важны при выборе наполнителей для армирования синтетических полимеров.

Главным ограничением использования натуральных волокон в качестве наполнителя является их низкая совместимость с матрицами синтетических полимеров Повышение адгезии с различными полимерными матрицами – цель модификаций натуральных волокон. Модификации делятся на физические (без изменения состава композиции), химические (с применением сши - вающего агента), ферментативные.

Физические модификации волокон включают коронирование, обработку низкотемпературной плазмой.

Химические методы направлены на понижение гидрофильности волокон на основе использования силана, малеинового ангидрида и метода ацетилирования.

Механические свойства композиционных материалов на основе полиолефинов и лигноцеллюлозных волокон повышаются вследствие использования компатибилизаторов. Модифицированные композиции имеют более равномерное распределение волокон в матрице полимера и большую величину межфазной адгезии.

СЕКЦИЯ | | «БИОМАТЕРИАЛЫ И ИХ РОЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ»

MODIFICATION OF NATURALFILLERS IN REINFORCED COMPOSITE MATERIALS ON SYNTHETIC POLYMERS BASIS

ZykovaA.K., Pantyukhov P.V., PopovA.A.

Plehanov Russian University of Economics, Moscow, Russia.

113054, 542 office, building 6, Stremyanny alley, 36, Moscow, Russia. E-mail: zykovaak@yandex.ru, pantyukhov@mail.ru, kafedrahim@yandex.ru.

Composite polymers, reinforced with natural vegetable fibers, their properties, basic modifications and methods for improving the physical-mechanical properties of composite materials are considered.

Keywords: polymers, composite materials, biopolymers, biocomposites, natural vegetable fibers.

Intensification of the ecological problem and reducing oil reserves led to accelerated development and production of composite materials based on synthetic polymers and natural vegetable fibers.

Synthetic polymers are reinforced by following types of fibers: bast fibers (jute, flax, hemp, ramie and kenaf), leaf fibers (abaca, sisal and pineapple), seed fibers (coir, cotton), core fibers (kenaf, hemp and jute), and grass and reed fibers (wheat, corn and rice).

Physical properties of each type of fibers (dimensions, defects, density, and crystallinity) are essential for choosing fillers as reinforcement in synthetic polymers.

Major problem of limited usage of natural fibers as fillers is their low compatibility with synthetic matrices. The aim of natural fiber modifications is to improve their adhesion with different matrices. Natural fiber modifications are divided into physical (without changes in composition’s compounds), chemical (with using of coupling agent), and enzyme modifications.

Physical methods include corona treatment, plasma treatment.

Chemical methods are aimed to reduce the hydrophilicity of the fibers with using of silane and maleic anhydride coupling agents, and acetylation method.

Mechanical properties of composite materials based on polyolefins and lignocellulose fibers increase as a result of using compatibilizers.

Modified compositions have better distribution of fibers in matrices of polymer and improved interfacial adhesion.