PL230175B1

PL230175B1 - Sposób wytwarzania nośników chitozanowych z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami

Info

Publication number: PL230175B1
Application number: PL414438A
Authority: PL
Inventors: Marta Gmurek; Magdalena Foszpańczyk; Magdalena Olak-Kucharczyk; Zofia MODRZEJEWSKA; Zofia Modrzejewska; Stanisław Ledakowicz
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2018-09-28
Also published as: PL414438A1

Abstract

Sposób wytwarzania nośników chitozanowych z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami, polega na tym, że roztwór wodny soli chitozanu, ewentualnie zawierający substancję pomocniczą, jak kwas 5-aminolewulinowy, tlenek żelaza (III), dodaje się w postaci kropel do intensywnie mieszanego roztworu wodnego wodorotlenku sodu. Powstały w wyniku wkraplania nośnik chitozanowy w postaci sferycznego hydrożelu pozostawia się w roztworze wodorotlenku na czas 1 - 48 godzin, po czym oddziela się od roztworu wodorotlenku i płucze zdemineralizowaną wodą do momentu, gdy pH wody po płukaniu jest równe pH wody przed płukaniem. Następnie sferyczny nośnik hydrożelowy zalewa się wodnym roztworem fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów, pozostawia nośnik zalany roztworem fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów na czas 12 - 48 godzin i w końcu odmywa wodą nadmiar fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nośników chitozanowych z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami, w postaci sferycznego hydrożelu.

Proces fotosensybilizacji to taki, w którym fotosensybilizator wzbudzony w wyniku absorpcji energii świetlnej inicjuje reakcje prowadzące do powstawania reaktywnych form tlenu (stan singletowy (¹O2), rodniko-anion ponadtlenkowy oraz rodniki hydroksylowe).

Fotosensybilizatory, które w układach homogenicznych nie mogą być zastosowane z powodu ich słabej rozpuszczalności, bez przeszkód mogą być immobilizowane. Prowadzenie procesów fotosensybilizacji w układzie heterofazowym, w którym fotosensybilizatory są osadzone na nośniku, ułatwia ich wydzielenie z mieszaniny reakcyjnej, na przykład przez cedzenie lub filtrację i umożliwia ich powtórne użycie.

Z czasopisma Transactions of the Faraday Society 1939, 35, 216-219 jest znana idea immobilizowania fotosensybilizatorów na żelu silanowym i na żelu glinowym.

W czasopiśmie Journal of the American Chemical Society 1963, 85, 2149-2154 ujawniono możliwość osadzenia fotosensybilizatorów na żywicy polimerowej - kopolimerze styreno-diwinylobenzenowym.

Z czasopism: Journal of Photochemistry and Photobiology A, Solar Energy 2004, 77, 615-623, A, 2001, 144, 141-151, Solar Energy 2006, 80, 1382-138 ..., Water Research, 2006, 40, 1269-1275, Biomacromolecules, 2004, 5, 1009-1014, Journal of Photochemistry and Photobiology A 2005, 170, 143-149, Journal of Photochemistry and Photobiology A, 2009, 203, 112-118 jest znana możliwość immobilizacji fotosensybilizatorów na nośnikach, takich jak polimery z grupy silanów, celuloza, poliksylaksan, kopolimery (na przykład styren/diwinylobenzen), chitozan lub Nafion.

Znane jest także możliwość immobilizowania fotosensybilizatorów na ściankach reaktorów lub przymocowywania ich do ścianek reaktora za pomocą substancji wiążącej (czasopisma: Journal of Photochemistry and Photobiology A 2010, 215, 223-228, Soft Matter, 2013, 9, 2453-2457).

Immobilizacja fotosensybilizatorów poprzez adsorpcję, polegająca na wytworzeniu wiązań wodorowych, oddziaływań elektrostatycznych, van der Waalsa lub hydrofobowych, jest tania i prosta, jednak jej wadą jest bardzo duża wrażliwość na zmiany w środowisku, takie jak pH czy temperatura. Wynikiem zmian w środowisku jest często występująca desorpcja.

Drugą grupą metod immobilizacji fotosensybilizatorów jest zamykanie wewnątrz nośnika. Jako nośniki wykorzystuje się w nich materiały stanowiące porowate, pół przepuszczalne membrany. W tej metodzie wyróżnia się trzy sposoby unieruchamiania: pułapkowanie, mikrokapsułkowanie oraz unieruchomienie pomiędzy membranami. Pułapkowanie, czyli inkluzja polega na zawieszeniu katalizatorów w żelu, a następnie poddaniu powstałej mieszaniny procesowi sieciowania. W wyniku tego procesu najczęściej otrzymuje się nośnik z zaimmobilizowanym katalizatorem w postaci kuleczek. Mikrokapsułkowanie polega na utworzeniu kapsułek, w których wyróżnia się dwie warstwy: rdzeń, który może występować w postaci gazowej, ciekłej lub stałej oraz otoczkę utworzoną z żelowego polimeru lub półprzepuszczalnej membrany. W metodzie tej możliwe jest utworzenie kilku warstw otoczki, których zadaniem jest lepsza ochrona katalizatora w rdzeniu przed oddziaływaniem czynników zewnętrznych. Zamykanie katalizatorów wewnątrz przegród zbudowanych z półprzepuszczalnych membran pozwala na swobodną wymianę małocząsteczkowych substratów i produktów. Jako nośniki w tego typu metodach stosuje się: alginian, karageny, agar, chitozan, pektynę, żelatynę, poliakryloamid, pochodne celulozy, membrany nylonowe, silikonowe, poliwęglanowe (czasopismo Biotechnologia 2005,109-127).

Z literatury patentowej znanych jest szereg sposobów immobilizacji różnych fotosensybilizatorów. Materiał polimerowy z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami ma często postać cieniutkiego filmu (opisy patentowe: US 8450359 B2, US 4579837 A, EP 1203052 B1, US 20050069637 A1), sferycznych koralików poddawanych suszeniu (opisy patentowe: US 6545102 B1, EP 1429993 A1, US 20090043065 A1), nano/micro-cząstek (opisy patentowe: US 5709994 A, US 20130064712 A1) lub włókniny (opisy zgłoszeń patentowych: PCT/CZ2007/000065, PCT/IB2011/053616).

Z literatury patentowej znane jest także zastosowanie chitozanu jako nośnika fotosensybilizatorów (opis patentowy US 8450359 B2, opisy zgłoszeń patentowych: PCT/EP2013/059968, WO 2013138916 A1, CN 104588101 A). Immobilizację fotosensybilizatorów na chitozanie w formie nanocząsteczek, filmów lub membran prowadzi się najczęściej w celu wykorzystania ich bakteriobójczych właściwości lub w celu wykorzystania ich w fotodynamicznej terapii nowotworów (opis patentowy

PL 230 175 B1

US 8450359 B2, opisy zgłoszeń patentowych: PCT/EP2013/059968, WO 2013138916 A1, CN 104588101 A).

Znane sposoby wytwarzania nośnika chitozanowego z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami polegają na wytworzeniu soli chitozanu z roztworu wodnego chitozanu i roztworu wodnego kwasu, a następnie na dodaniu powstałego roztworu soli chitozanowej, wraz z roztworem wodnym fotosensybilizatora, do roztworu wodnego wodorotlenku sodu.

Znany jest sposób wytwarzania chitozanu przez deacetylację chityny stanowiącej element strukturalny pancerzyków skorupiaków (krewetek) oraz budulec ścian komórkowych grzybów. W sposobie tym deacetylację chityny prowadzi się z użyciem wodorotlenku sodu stosowanego w nadmiarze, w obecności wody jako rozpuszczalnika (czasopismo Enzyme and Microbial Technology, 35(2-3), 126-1390). Proces N-deacetylacji może zachodzić w różnym stopniu i jest określany przy wykorzystaniu spektroskopii NMR. Procent deacetylacji chitozanu dostępnego komercyjnie mieści się w zakresie od 60 do 100%. Reaktywność grupy aminowej umożliwia tworzenie stabilnych żeli przy wykorzystaniu różnych środków sieciujących.

Z opisu zgłoszenia patentowego KR20020063422 jest znany sposób wytwarzania kompleksu chitozan-ftalocyjanina, przeznaczonego do pochłaniania substancji mutagennych i rakotwórczych, który polega na rozpuszczeniu chitozanu w kwasie octowym, winowym, salicylowym, cytrynowym, hydroksyoctowym, jabłkowym, propionowym, mlekowym, glicerynowym, L-askorbinowym, sulfanilowym, mrówkowym, chlorowodorowym, siarkowym i fosforowym, dodaniu do roztworu chitozanu wodorotlenku sodu w celu zyskania pH 5,0-6,5 i następnie roztworu wodnego ftalocyjaniny, przy czym w momencie dodawania wodnego roztworu ftalocyjaniny konieczne jest dodanie chlorku sodu oraz mieszanie, w wyniku czego powstaje osad, który filtruje się, płucze i suszy. W celu pozbycia się zabarwienia osadu, do płukania osadu wielokrotnie stosuje się bufor węglanowy (o pH 9), wodę destylowaną oraz metanol. W wyniku suszenia otrzymuje się kompleks chitozan-ftalocyjanina w postaci proszku, który różnymi sposobami wykorzystuje się jako adsorber substancji mutagennych i rakotwórczych.

Sposób wytwarzania nośników chitozanowych z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami, w postaci sferycznego hydrożelu, z wodnego roztworu soli chitozanu sporządzonego przez zmieszanie wodnego roztworu chitozanu z wodnym roztworem kwasu octowego, solnego, cytrynowego lub mlekowego lub przez rozpuszczenie chitozanu w roztworze kwasu octowego, wodnego roztworu fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów oraz wodnego roztworu wodorotlenku sodu, z wykorzystaniem procesu sieciowania chemicznego, znamienny tym, że stosuje się roztwór wodny soli chitozanu sporządzony z chitozanu o masie cząsteczkowej mniejszej od 1000 kDa i o stopniu deacetylacji 76-91%, otrzymany przez zmieszanie równoobjętościowych ilości 1,5-7,0%-owego w/v wodnego roztworu chitozanu i 6-10%-owego w/v roztworu wodnego kwasu octowego, solnego cytrynowego lub mlekowego w temperaturze 20-25°C i pozostawienie mieszaniny w ciemnym miejscu na 24 godziny, względnie

1,5-7,0%-owy w/v roztwór wodny octanu chitozanu sporządzony przez rozpuszczenie chitozanu o masie cząsteczkowej poniżej 1000 kDa i o stopniu deacetylacji 76-91% w 1,5-6%-owym w/v roztworze wodnym kwasu octowego w temperaturze pokojowej 20-25°C i pozostawienie w ciemnym miejscu na 28 godzin, ewentualnie zawierające substancję pomocniczą, jak kwas 5-aminolewulinowy, tlenek żelaza (III) w ilości 1-5% w/v w stosunku do użytego chitozanu, przy czym najpierw prowadzi się proces sieciowania chitozanu w wyniku dodania roztworu wodnego soli chitozanu w postaci kropel o średnicy 1-10 mm do intensywnie mieszanego roztworu wodnego wodorotlenku sodu o stężeniu 2-20% w/v, przy zachowaniu stosunku roztworu soli chitozanu do roztworu wodorotlenku sodu 1:1-1:2 v/v, w temperaturze nie wyższej niż 30°C. Powstały w wyniku wkraplania nośnik chitozanowy w postaci sferycznego hydrożelu pozostawia się w roztworze wodorotlenku na czas 1-48 godzin, następnie oddziela się od roztworu wodorotlenku, płucze zdemineralizowaną wodą do momentu gdy pH wody po płukaniu jest równe pH wody przed płukaniem i adsorbuje na sferycznym hydrożelu fotosensybilizator lub fotosensybilizatory z grupy ftalocyjanin lub porfiryn przez zalanie tego hydrożelu wodnym roztworem fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów, o stężeniu 0,009-0,15% o przy stosunku masy hydrożelu do objętości roztworu fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów od 1:1 do 4:1, w temperaturze nie wyższej niż 20°C, pozostawia hydrożel zalany roztworem fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów na czas 12-48 godzin i w końcu odmywa wodą nadmiar fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów. Roztwór soli chitozanu wprowadza się do roztworu wodorotlenku sodu za pomocą kapilar połączonych z pompką perystaltyczną. Roztwór wodorotlenku sodu miesza się z szybkością 25-500 obrotów/minutę. Nośniki

PL 230 175 B1 chitozanowe z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami przechowuje się w szklanym naczyniu z ciemnego szkła, w wodzie zdemineralizowanej i/lub destylowanej, w temperaturze od 4°C do 15°C. W ten sposób przechowywane zachowują swoje fotochemiczne właściwości przez okres co najmniej 1,5 roku.

W sposobie według wynalazku sulfonowany fotosensybilizator adsorbuje się w całej objętości nośnika chitozanowego zachowując równowagę adsorpcyjną i dzięki powstałym wiązaniom między chitozanem a fotosensybilizatorem otrzymuje się fotoaktywny produkt w postaci hydrożelu, który jest odporny mechanicznie na zmiany środowiska reakcyjnego w zakresie pH 4,8-11. Produkt otrzymany sposobem według wynalazku charakteryzuje się wytwarzaniem tlenu singletowego, potwierdzonym przez badania spektroskopii czasowo rozdzielczej przy długości fali 1270 nm. Nadto produkt ten charakteryzuje się brakiem zmian powierzchni po wielokrotnym jego zastosowaniu, co zostało potwierdzone za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i co uwydatnia aplikacyjność produktu. Wielokrotne zastosowanie produktu otrzymanego sposobem według wynalazku wywołuje zmiany chemiczne w tym produkcie (analiza FTIR) zwiększające związanie chemiczne (metylacja) między chitozanem a fotosensybilizatorami, co wpływa na to, że nie następuje wym ywanie fotosensybilizatora z produktu otrzymanego sposobem według wynalazku, a fotoaktywność oraz wydajność degradacji pozostają niezmienne do co najmniej 10-krotnego jego zastosowania. Produkt otrzymany sposobem według wynalazku jest nietoksyczny, wykazuje zdolności absorpcyjne światła widzialnego emitowanego zarówno przez lampy ksenonowe czy halogenowe, jak również przez Słońce, charakteryzuje się zwiększoną wydajnością degradacji zanieczyszczeń wodnych przy zastosowaniu światła słonecznego, a także może być stosowany w roztworach wód naturalnych bez konieczności korekty pH. Produkt otrzymany sposobem według wynalazku znajduje zastosowanie do wielokrotnego, efektywnego usuwania trudno biodegradowalnych związków organicznych oraz bakterii ze ścieków i wód, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów procesowych oraz bez ujemnego wpływu na środowisko naturalne, przy czym zastosowanie produktu otrzymanego sposobem według wynalazku przyśpiesza proces degradacji trudno biodegradowalnych związków w stosunku do procesu prowadzonego w tych samych warunkach przy użyciu fotosensybilizatorów nie zaimmobilizowanych.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d 1

6%-owy w/v roztwór chitozanu o masie cząsteczkowej 380 kDa i stopniu deacetylacji 83% otrzymano rozpuszczając 6 g odczynnika w 100 ml wody, zaś 8%-owy w/v roztwór kwasu octowego otrzymano poprzez dodanie 9,35 ml 80% kwasu octowego o gęstości 1,07 g/ml do 90,65 ml wody. Mieszanie jednakowych objętości 6%-owego w/v roztworu chitozanu i 8%-owego w/v roztworu kwasu octowego przeprowadzono dodając do roztworu chitozanu roztwór kwasu octowego w trakcie ciągłego mieszania. Tak przygotowaną mieszaninę odstawiono na 24 godziny w ciemne miejsce w celu odgazowania. Po odgazowaniu mieszaninę wkroplono, za pomocą 6 kapilar połączonych z pompką perystaltyczną, w postaci kropel o średnicy 5 mm, do 10%-owego w/v roztworu wodorotlenku sodu (NaOH), który cały czas mieszano przy użyciu mieszadła magnetycznego z prędkością 50 obrotów/minutę, w temperaturze 28°C. W wyniku wkraplania powstał nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu, który po usieciowaniu opadał na dno naczynia. Nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu pozostawiono w roztworze zasady sodowej przez okres około 1 godziny od momentu zakończenia wkraplania. Po usieciowaniu chitozanu odlano roztwór NaOH płukano nośnik wodą zdemineralizowaną do momentu aż pH wody po płukaniu będzie równe pH wody przed płukaniem. Przygotowany chitozan, zalany wodą zdemineralizowaną przechowano się w ciemnej, szklanej butelce z nakrętką. Następnie nośnik chitozanowy osuszono ręcznikiem papierowym z nadmiaru wody, po czym zalano nośnik roztworem fotosensybilizatora w wodzie zdemineralizowanej zachowując stosunek masy nośnika do objętości roztworu fotosensybilizatora 1:1. Do immobilizacji wykorzystywano wodny roztwór pochodnej tetrasulfonowanej ftalocyjaniny cynkowej o stężeniu 0,09%_o. Proces immobilizacji prowadzono przez 24 godziny w temperaturze około 13°C. Po tym czasie odlano roztwór fotosensybilizatora, przemyto nośnik chitozanowy z zaimmobilizowanym fotosensybilizatorem wodą zdemineralizowną i sprawdzono spektrofotometrycznie czy fotosensybilizator nie desorbuje z nośnika chitozanowego.

Otrzymany materiał charakteryzował się zdolnościami absorpcyjnymi promieniowania widzialnego w zakresie od 300 do 700 nm, generowaniem tlenu singletowego, trwałym związaniem fotosensybilizatora w chitozanie (fotosensybilizator nie wymywał się z nośnika chitozanowego), odpornością mechaniczną oraz możliwością wielokrotnego zastosowania bez utraty właściwości fotochemicznych. MożPL 230 175 B1 liwość wielokrotnego zastosowania otrzymanego materiału bez utraty właściwości fotochemicznych potwierdzono badaniami z wielokrotnym zastosowaniem tego materiału do celów oczyszczania ścieków przy każdym użyciu uzyskiwano taką samą wydajność procesu.

Postępując analogicznie jak opisano wyżej, stosując w miejsce 8%-owego w/v roztworu wodnego kwasu octowego:

- 8%-owy w/v roztwór kwasu cytrynowego, otrzymany przez dodanie 8 g kwasu cytrynowego w 100 ml wody,

- 8%-owy roztwór wodny kwasu solnego, otrzymany przez dodanie 40 ml 20% kwasu solnego o gęstości 1,09 g/ ml do 60 ml wody,

- 8%-owy roztwór wodny kwasu mlekowego, otrzymany przez dodanie 6,6 ml 80% kwasu mlekowego o gęstości 1,2 g/ml do 93,4 ml wody, otrzymano materiały o analogicznych właściwościach.

P r z y k ł a d 2

6%-owy w/v roztwór chitozanu o masie cząsteczkowej 380 kDa i stopniu deacetylacji 87% otrzymano rozpuszczając 6 g odczynnika w 100 ml wody, zaś 8%-owy w/v roztwór kwasu octowego poprzez dodanie 9,35 ml 80% kwasu octowego o gęstości 1,07 g/ml do 90,65 ml wody. Mieszanie jednakowych objętości 6%-owego w/v roztworu chitozanu i 8%-owego w/v roztworu kwasu octowego przeprowadzono dodając do roztworu chitozanu roztwór kwasu octowego w trakcie ciągłego mieszania. Tak przygotowaną mieszaninę odstawiono na 24 godziny w ciemne miejsce w celu jego odgazowania. Po odgazowaniu mieszaninę wkroplono za pomocą 6 kapilar połączonych z pompką perystaltyczną, w postaci kropel o średnicy 2 mm do 10%-owego w/v roztworu NaOH, który jest cały czas mieszano przy użyciu mieszadła magnetycznego z prędkością 50 obrotów/minutę, w temperaturze 23°C. W wyniku wkraplania mieszaniny powstał nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu, który po usieciowaniu opadał na dno naczynia. Nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu pozostawiono w roztworze zasady sodowej przez okres około 2 godzin od momentu zakończenia wkraplania. Po usieciowaniu chitozanu odlano roztwór NaOH i płukano nośnik chitozanowy wodą zdemineralizowaną do momentu aż pH wody po płukaniu będzie równe pH wody przed płukaniem. Przygotowany nośnik chitozanowy, zalany wodą zdemineralizowaną przechowywano w ciemnej, szklanej butelce z nakrętką. Następnie nośnik chitozanowy osuszono ręcznikiem papierowym z nadmiaru wody i zalano go roztworem fotosensybilizatora w wodzie zdemineralizowanej zachowując stosunek masy nośnika do objętości roztworu fotosensybilizatora 3:1. Do immobilizacji wykorzystywano wodny roztwór pochodnej tetrasulfonowanej ftalocyjaniny glinowej o stężeniu 0,08%_o. Proces immobilizacji prowadzono przez 13 godzin w temperaturze ok. 18°C. Po tym czasie odlano roztwór fotosensybilizatora, przemyto nośnik chitozanowy z zaimmobilizowanym fotosensybilizatorem wodą zdemineralizowaną i sprawdzono spektrofotometrycznie czy fotosensybilizator nie desorbuje z nośnika chitozanowego.

Otrzymany materiał charakteryzował się zdolnościami absorpcyjnymi w zakresie promieniowania widzialnego od 300 do 700 nm, generowaniem tlenu singletowego, trwałym związaniem fotosensybilizatora w chitozanie (fotosensybilizator nie wymywał się z nośnika chitozanowego), odpornością mechaniczną i możliwością wielokrotnego zastosowania bez utraty właściwości fotochemicznych. Możliwość wielokrotnego zastosowania otrzymanego materiału bez utraty właściwości fotochemicznych potwierdzono jak w przykładzie 1.

- 8%-owy roztwór wodny kwasu solnego, otrzymany przez dodanie 40 ml 20% kwasu solnego o gęstości 1,09 g/ml do 60 ml wody,

P r z y k ł a d 3

6%-owy w/v roztwór chitozanu o masie cząsteczkowej 220 kDa i stopniu deacetylacji 76% otrzymano rozpuszczając 6 g odczynnika w 100 ml wody, zaś 8%-owy w/v roztwór kwasu octowego otrzymano poprzez dodanie 9,35 ml 80% kwasu octowego o gęstości 1,07 g/ml do 90,65 ml wody. Mieszanie jednakowych objętości 6%-owego w/v roztworu chitozanu i 8%-owego w/v roztworu kwasu octowego przeprowadzono dodając do roztworu chitozanu roztwór kwasu octowego w trakcie ciągłego mieszania.

PL 230 175 B1

Tak przygotowaną mieszaninę odstawiono na 24 godziny w ciemne miejsce w celu jego odgazowania. Po odgazowaniu mieszaninę wkropiono za pomocą 6 kapilar połączonych z pompką perystaltyczną, w postaci kropel o średnicy 9 mm do 10%-owego w/v roztworu NaOH, który cały czas mieszano przy użyciu mieszadła magnetycznego z prędkością 50 obrotów/minutę, w temperaturze 21°C. W wyniku wkraplania powstawał nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu, który po usieciowaniu opadał na dno naczynia. Nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu pozostawiono w roztworze zasady sodowej przez okres około 5 godzin od momentu zakończenia wkraplania. Po usieciowaniu chitozanu odlano roztwór NaOH i płukano nośnik chitozanowy wodą zdemineralizowaną do momentu aż pH wody po płukaniu będzie równe pH wody przed płukaniem. Przygotowany nośnik chitozanowy, zalany wodą zdemineralizowaną przechowywano w ciemnej szklanej butelce z nakrętką. Następnie nośnik chitozanowy w formie hydrożelu osuszono ręcznikiem papierowym z nadmiaru wody i zalano roztworem fotosensybilizatora w wodzie zdemineralizowanej zachowując stosunek masy nośnika do objętości roztworu fotosensybilizatora 1:1. Do immobilizacji wykorzystano wodny roztwór pochodnej tetrasulfotetrafenyloporfiryny o stężeniu 0,03%_o. Proces immobilizacji prowadzono przez 40 godzin w temperaturze ok. 13°C. Po tym czasie odlano roztwór fotosensybilizatora, przemyto nośnik chitozanowy z zaimmobilizowanym fotosensybilizatorem wodą zdemineralizowaną i sprawdzano spektrofotometrycznie czy fotosensybilizator nie desorbuje z chitozanu.

Otrzymany materiał charakteryzował się zdolnościami absorpcyjnymi w zakresie od 300 do 700 nm, generowaniem tlenu singletowego, trwałym związaniem fotosensybilizatora w nośniku chitozanowym (fotosensybilizator nie wymywał się z nośnika chitozanowego), odpornością mechaniczną i możliwością wielokrotnego zastosowania bez utraty właściwości fotochemicznych. Możliwość wielokrotnego zastosowania otrzymanego materiału bez utraty właściwości fotochemicznych potwierdzono jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 4

2%-owy w/v roztwór soli chitozanu (użyto chitozanu o masie cząsteczkowej 430 kDa i stopniu deacetylacji 91%) otrzymano rozpuszczając 2 g odczynnika w 100 ml 4%-owego w/v roztworu kwasu octowego otrzymanego poprzez dodanie 4,67 ml 80% kwasu octowego o gęstości 1,07 g/ml do 95,33 ml wody w trakcie ciągłego mieszania. Tak przygotowaną mieszaninę odstawiono na 28 godzin w ciemne miejsce w celu jego odgazowania. Po odgazowaniu mieszaninę wkroplono za pomocą 6 kapilar połączonych z pompką perystaltyczną, w postaci kropel o średnicy 5 mm, do 20%-owego w/v roztworu NaOH, który cały czas mieszano przy użyciu mieszadła magnetycznego z prędkością od 100 obrotów/minutę, w temperaturze 23°C. W wyniku wkraplania mieszaniny do roztworu NaOH powstał nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu, który po usieciowaniu opadał na dno naczynia. Nośnik chitozanowy w formie sferycznego hydrożelu pozostawiono w roztworze NaOH przez okres około 24 godzin od momentu zakończenia wkraplania. Po usieciowaniu chitozanu odlano roztwór NaOH i płukano nośnik chitozanowy wodą zdemineralizowaną do momentu aż pH wody po płukaniu będzie równe pH wody przed płukaniem. Przygotowany nośnik chitozanowy, zalany wodą zdemineralizowaną przechowywano się w ciemnej, szklanej butelce z nakrętką. Następnie nośnik chitozanowy w formie hydrożelu osuszono ręcznikiem papierowym z nadmiaru wody i zalano roztworem fotosensybilizatora w wodzie zdemineralizowanej zachowując stosunek masy nośnika do objętości roztworu fotosensybilizatora 3:1. Do immobilizacji wykorzystywano wodny roztwór pochodnej tetrasulfonowanej ftalocyjaniny glinowej o stężeniu 0,09%_o. Proces immobilizacji prowadzono przez 48 godzin w temperaturze około 13°C. Po tym czasie odlano roztwór fotosensybilizatora, przemyto nośnik chitozanowy z zaimmobilizowanym fotosensybilizatorem wodą zdemineralizowaną i sprawdzono spektrofotometrycznie czy fotosensybilizator nie desorbuje z nośnika chitozanowego.

Otrzymany materiał charakteryzował się zdolnościami absorpcyjnymi w zakresie od 300 do 700 nm, generowaniem tlenu singletowego, trwałym związaniem fotosensybilizatora w nośniku chitozanowym

PL 230 175 B1 (fotosensybilizator nie wymywał się z nośnika chitozanowego), odpornością mechaniczną i możliwością wielokrotnego zastosowania bez utraty właściwości fotochemicznych. Możliwość wielokrotnego zastosowania otrzymanego materiału bez utraty właściwości fotochemicznych potwierdzono jak w przykładzie 1.

Claims

1. Sposób wytwarzania nośników chitozanowych z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami, w postaci sferycznego hydrożelu, z wodnego roztworu soli chitozanu sporządzonego przez zmieszanie wodnego roztworu chitozanu z wodnym roztworem kwasu octowego, solnego, cytrynowego lub mlekowego lub przez rozpuszczenie chitozanu w roztworze kwasu octowego, wodnego roztworu fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów oraz wodnego roztworu wodorotlenku sodu, z wykorzystaniem procesu sieciowania chemicznego, znamienny tym, że stosuje się roztwór wodny soli chitozanu sporządzony z chitozanu o masie cząsteczkowej mniejszej od 1000 kDa i o stopniu deacetylacji 76-91%, otrzymany przez zmieszanie równoobjętościowych ilości 1,5-7,0%-owego w/v wodnego roztworu chitozanu i 6-10%-owego w/v roztworu wodnego kwasu octowego, solnego, cytrynowego lub mlekowego w temperaturze 20-25°C i pozostawienie mieszaniny w ciemnym miejscu na 24 godziny, albo 1,5-7,0%-owy w/v roztwór wodny octanu chitozanu sporządzony przez rozpuszczenie chitozanu o masie cząsteczkowej poniżej 1000 kDa i o stopniu deacetylacji 76-91% w 1,5-6%-owym w/v roztworze wodnym kwasu octowego w temperaturze pokojowej 20-25°C i pozostawienie w ciemnym miejscu na 28 godzin, ewentualnie zawierające substancję pomocniczą, jak kwas 5-aminolewulinowy, tlenek żelaza (III) w ilości 1-5% w/v w stosunku do użytego chitozanu, przy czym najpierw prowadzi się proces sieciowania chitozanu w wyniku dodania roztworu wodnego soli chitozanu w postaci kropel o średnicy 1-10 mm do intensywnie mieszanego roztworu wodnego wodorotlenku sodu o stężeniu 2-20% w/v, przy zachowaniu stosunku roztworu soli chitozanu do roztworu wodorotlenku sodu 1:1 - 1:2 v/v, w temperaturze nie wyższej niż 30°C, po czym powstały w wyniku wkraplania nośnik chitozanowy w postaci sferycznego hydrożelu pozostawia się w roztworze wodorotlenku na czas 1-48 godzin, następnie oddziela się od roztworu wodorotlenku, płucze zdemineralizowaną wodą do momentu gdy pH wody po płukaniu jest równe pH wody przed płukaniem i adsorbuje na sferycznym hydrożelu fotosensybilizator lub fotosensybilizatory z grupy ftalocyjanin lub porfiryn przez zalanie tego hydrożelu wodnym roztworem fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów, o stężeniu 0,009-0,15%o przy stosunku masy hydrożelu do objętości roztworu fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów od 1:1 do 4:1, w temperaturze nie wyższej niż 20°C, pozostawia hydrożel zalany roztworem fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów na czas 12-48 godzin i w końcu odmywa wodą nadmiar fotosensybilizatora lub fotosensybilizatorów.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór soli chitozanu wprowadza się do roztworu wodorotlenku sodu za pomocą kapilar połączonych z pompką perystaltyczną.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór wodorotlenku sodu miesza się z szybkością 25-500 obrotów/minutę.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nośniki chitozanowe z zaimmobilizowanymi fotosensybilizatorami przechowuje się w szklanym naczyniu z ciemnego szkła, w wodzie zdemineralizowanej i/lub destylowanej, w temperaturze od 4°C do 15°C.