Из чего делают пеноблоки состав и пропорции: Из чего делают пеноблоки, состав пенобетонных блоков, пропорции ингредиентов

Содержание

Раствор для кладки пеноблоков, пропорции

Вопрос правильных пропорций раствора для кладки пеноблоков интересует многих строителей, несмотря на то, что большинство из них для данных операций использует клеевую смесь. Следует заметить, что цементный раствор целесообразнее использовать, когда изделия имеют сколы или неправильную геометрическую форму, а такое встречается весьма часто.

Способ возведения стен из пеноблоков на клей имеет больше преимуществ, чем использование цементного раствора, но такая смесь стоит дороже, а кладочный раствор можно приготовить и самостоятельно в домашних условиях. При укладке пенобетона на клей снижается влияние холода на стену, уменьшается трудоёмкость, так как смесь укладывается минимальным слоем в пределах 3-5 миллиметров, а поверхность стен получается почти ровной.

Следует заметить, что не все частные застройщики могут возводить пеноблочные стены на клею, ввиду дороговизны данного материала.

Конечно, сейчас можно купить готовую кладочную смесь в любом строительном магазине, но дешевле будет приготовить раствор самостоятельно. Специалисты рекомендуют смачивать пеноблок перед укладкой, а классическим вариантом раствора будет 1 часть цемента смешанная с 4 частями песка с пластифицирующими добавками. Подобные компоненты позволяют замедлить процессы схватывания пеноблока. Также в качестве добавок можно использовать небольшую часть пенообразователя, который применяется для изготовления пенобетона. Это необходимо для того, чтобы растворный шов приобретал близкие к пеноблокам качества – хуже пропускал холод внутрь здания.

Классический раствор можно заменить и другими вариантами. Так, некоторые застройщики вдобавок к цементу вводят в состав смеси гашеную известь. В таком случае швы получаются сухими и тёплыми, но известь лучше добавлять к основной пропорции 1 к 4. Следует заметить, что вводить глину в состав раствора категорически запрещено, так как это вещество ухудшает несущую способность стены.

Плюсом использования кладочных растворов для кладки стен из пеноблоков можно считать и тот факт, что некоторые промышленные предприятия не соблюдают точные размеры изделий, а проводить их обрезку в домашних условиях весьма проблематично. В связи с этим, использование растворной смеси позволяет выровнять каждый ряд изделий по горизонтали. 

что лучше для дома, газобетон для строительства, что такое

Современный строительный рынок предлагает большой ассортимент подходящих материалов. Отличительные характеристики элементов будущих зданий должны отвечать всем экологическим нормативам, быть безопасными для здоровья, обладать хорошими противопожарными качествами и при этом сохранять тепло и не пропускать лишний шум внутрь помещений. Всеми этим качествами в полной мере обладают настоящие лидеры возведения зданий: пеноблок и газоблоки — современный уникальный строительный материал. В чем преимущества, какому их вариантов отдать предпочтение и каковы основные нюансы строительства с использованием этих материалов — именно об этом наша статья.

Газоблок – это

Производство газоблоков проводится с использованием четырех основных компонентов: цемента, песка, извести и воды. Все ингредиенты смешиваются при высокой температуре и влажности воздуха. В качестве катализатора для выработки газа применяется алюминиевая пудра.

После застывания раствора специальным приспособлением плита газобетона разрезается на отдельные блоки и проходит длительную термообработку в промышленном автоклаве под высоким давлением.

В данной статье можно узнать какие имеют газоблоки плюсы и минусы.

Прочностные характеристики газобетона во многом превосходят остальные материалы, используемые для аналогичных целей.

Относительно легкая обработка в монтаже прекрасно сочетается с долговечностью и абсолютной негорючестью материала. Газобетон обладает хорошими механическими и термическими свойствами. Сфера использования достаточно широка: начиная от промышленных и нежилых зданий до индивидуального строительства.

Так же будет интересно какие имеет газоблок свойства.

Что такое пеноблок

Уникальная рецептура этого строительного материала держится в секрете основными производителями. Известно, что в состав цементно – песчаной смеси добавляется специальное химическое вещество — пенообразователь. Множество строительных компаний выпускают пенобетон собственного изготовления, не всегда, впрочем, удовлетворительного качества. Раствор можно заливать прямо на стройплощадке, что уменьшает затраты на транспортирование материала. Изучая указанные материалы будет интересно знать чем отличается газоблок от пеноблока.

Пенобетон обладает рядом положительных характеристик: он довольно прочен, прекрасно выдерживает различные температурные режимы и дешевой по цене. Вместе с тем его монтаж требует больших трудозатрат и расхода цементного раствора, что не всегда целесообразно, особенно при возведении больших зданий. Интересно будет узнать что лучше пеноблок или шлакоблок.

Отличие материалов

На самом деле между этими материалами гораздо больше общего, нежели различий. Оба вида бетонной смеси отличаются улучшенными прочностными характеристиками, они довольно легкие благодаря своей структуре. В их составе используются одно и то же сырье, за исключением «секретного» ингредиента, который и отвечает за оригинальные качества. Воздушные пузырьки внутри блоков обеспечивают дополнительные термостойкие свойства, поэтому оба вида такого бетона превосходно удерживают тепло внутри.

Благодаря значительной толщине может не понадобиться дополнительная теплоизоляция наружных стен, а внутренняя облицовка не составит труда. Интересно знать что лучше газосиликатный блок или пеноблок.

На видео рассказывается, что лучше: газоблоки или пеноблоки:

Несмотря на вышеприведенные доводы, сделать однозначный положительный вывод в пользу газобетона нельзя. Пенобетон также имеет ряд преимуществ перед своим главным конкурентом.

Отличия и преимущества пеноблоков:

  1. В первую очередь это, конечно же, цена. Для многих это первостепенный критерий, по которому и определяется строительный вариант.
  2. Пеноблоки намного проще в производстве, поэтому при наличии необходимого оборудования возможно даже самостоятельное изготовление материала.
  3. Недобросовестные производители газобетона могут существенно снижать затраты на производстве этого материала, заменяя использование автоклава на химические катализаторы. Такие нововведения не всегда сопровождаются необходимым уровнем контроля качества и всеми необходимыми сертификатами, поэтому могут быть вредными для здоровья человека. В принципе, это же касается и производства пенобетона, когда некомпетентные специалисты могут экономить на сырье, нарушая технологию в ущерб качеству и безопасности материала.
  4. Несмотря на большую порочность, газобетон получается более пористым и способен достаточно хорошо впитывать влагу. Это подвергает материал риску негативного влияния пониженных температур и сказывается на морозостойкости готового здания. Выходом может быть дополнительная наружная стяжка фасадов, рекомендуемая также для сооружений из пенобетона.
  5. Пенобетон отличается большей степень звукоизоляции, нежели газоблоки. Это вызвано характерной структурой воздушных пор внутри материала.

В данной статье можно подчеркнуть для себя какие именно стеновые блоки можно использовать при строительстве из пеноблоков.

Видео: Преимущество пеноблоков YTONG

На видео рассказывается о преимуществах пеноблоков:

Какой материал лучше выбрать

Однозначный ответ не сможет дать даже самый квалифицированный специалист – строитель. Если бы качественные характеристики одного из материалов намного превышали другой, такой конкуренции не выдержал никто. Судя по тому, что оба материала достаточно широко распространены в строительстве и на современном рынке встречаются одинаково часто, значит, преимущество обоих вариантов несомненно.

Выбирая подходящий для строительства материал, следует учитывать все возможные нюансы: тип здания, способ возведения и использование дополнительных материалов. Также следует подумать о том, как будет выполняться монтаж: для квалифицированных работников разницы особо не будет, но стоимость работ различная. Самостоятельно выполнить монтаж легче из газоблоков, ведь приготовление клеящего раствора не требует особых навыков, а укладка готовых блоков осуществляется по правилам кирпичной кладки.

При любом строительстве пригодится информация о плитах МДФ,что они из себя представляют можно узнать из статьи.

А так же важно узнать, что лучше использовать МДФ или же всё таки ДСП, можно прочитать здесь в статье.

Для строительства дома

  • Частного дома: оба варианта достаточно хорошо себя зарекомендовали, поэтому их можно использовать. Главное требование: покупка действительно качественного товара, а в этом плане риск попасть на подделку у пеноблоков гораздо выше.
  • Бани: благодаря меньшей водопроницаемости, здания из пеноблоков будут лучше подходить для таких целей, несмотря на то, что теплопроводность у обоих материалов достаточно низкая.
  • Гаража: здесь чаша весов склоняется в пользу газобетона, особенно если не предполагается наружная отделка здания.

Строительные блоки из газо и пенобетона широко используются в индивидуальном строительстве. На сегодняшний день можно уверенно говорить о них, как о безусловных лидерах среди аналогичных строительных материалов. Каждый их этих вариантов предполагает некоторые нюансы в производстве и использовании. У каждого из них есть преимущества и недостатки, которые следует учитывать при выборе. Для принятия решения полезно почитать статью про плюсы и минусы газобетонных блоков.

В зависимости от типа построек и способа монтажа можно выбрать хороший вариант для возведения зданий. Газоблоки будут значительно легче и экономичней при монтаже, но и пенобетон имеет свои преимущества, подробно расписанные в соответствующем разделе нашей статьи. Принимая решение в пользу того или иного материала нелишним будет и предварительная консультация опытного строителя (если предполагается самостоятельная установка) или советы монтажников, которые будут привлечены к выполнению работ.

Видео: Какой материал хороший

На видео рассказывается, что лучше для строительства: пеноблок или газоблок:

Отзывы

  • Николай: “При строительстве дачного домика долго раздумывал над материалом для стен. С одной стороны, пенобетон был дешевле, но, в другой стороны, все решил транспортный вопрос. Газоблоки были значительно легче, поэтому решил купить именно их. В процессе монтажа возникало много вопрос, например, я не продумал заранее трудности в креплении. Несмотря на пористую структуру, каждое отверстие требовало использование дюбелей: мелочь вроде бы, но хлопоты были. По прочности и теплоизоляции вопросов нет, эти показатели просто на высоте. Потребовалось также выполнить внешнюю теплоизоляцию стен, но это обязательное условие, особенно при нынешних тарифах на отопление. В общем, мой ответ: однозначно оба материала хороши, но мои симпатии полностью на стороне газоблоков.”
  • Александр: “Как строитель со стажем однозначно посоветовал бы оба материала. Работать и подгонять размеры проще для пенобетона, но у газоблоков по умолчанию четче соблюдены габариты. При работе со скрепляющим составом также существуют нюансы. Несмотря на легкость приготовления клея, первый опыт в строительстве с него начинать я бы никому не советовал. При возведении частного дома существует множество нюансов, помимо выбора материала, поэтому вопрос необходимо рассматривать в комплексе, а не категорически отвергать один из вариантов.”
  • Сергей: “Работаю в строительной компании более пяти лет и приходилось сталкиваться с возведением зданий из газобетона и пеноблоков. В принципе, как по мне, легче и проще работать именно с пенобетоном. Он достаточно хорошо ложиться на цемент, отличается удобными габаритами. При необходимости всегда можно «отредактировать» его размеры обычной ножовкой. Газоблоки немного легче по весу, но даже заводской материал не всегда может похвастаться идеальными размерами, поэтому увеличиваются затраты на его выравнивание. В принципе, это больше вопрос индивидуального предпочтения: некоторые заказчики наслышаны о вредном воздействии алюминия и боятся покупать газобетон. С другой стороны, изначально некачественный пенобетон после непродолжительной эксплуатации покрывается трещинами и сколами. Именно поэтому оба материала достаточно хорошо, главное, покупать действительно качественную продукцию, а не «подвальный» вариант.”

Из чего делают шлакоблоки­ получите ответ в БлокЭксперт.ру Екатеринбург!

Шлакоблоки не случайно получили такое название: они в буквальном смысле сделаны из отходов различных стройматериалов.

Состав шлакоблоков

Так, чаще всего шлакоблоки содержат в своем составе:

  • золу,
  • котельный или доменный шлак,
  • цементную, бетонную крошку,
  • керамзит,
  • песок,
  • зерна вулканического перлита,
  • речной и гранитный щебневый отсев и прочие наполнители.

Все эти компоненты (или некоторые из них) перемешиваются и смешиваются с наполнителем, в роли которого выступает обычный цемент, а замешивают сырьевую смесь на воде.

Иногда в состав сырья для изготовления шлакоблоков входят хвоя и/или древесные опилки, которые делают готовое изделие более легким и экологичным.

Влияние состава шлакоблока на его характеристики

Технологический процесс изготовления шлакоблоков и его основной состав существенно влияют на такие показатели стройматериала, как теплопроводность, прочность, долговечность и пр.

Например, если в составе сырья в большой пропорции присутствуют галька, щебень и песок, результатом становятся тяжелые и долговечные шлакоблоки, которые выдержат любые нагрузки и погодные условия. Они идеально подходят для несущих стен, однако стоит помнить о высокой теплопроводности.

Из шлака, содержащего камешки крупного размера, получается относительно легкий материал с низкой теплопроводностью. Если же использован мелкий шлак, шлакоблоки будут более тяжелыми, и одновременно повысится теплопроводность.

Шлакоблоки чаще используют для строительства гаражей и подсобных хозяйств, но если решено возводить из них стены жилого помещения, лучше всего выбрать вариант материала, в составе которого присутствуют опилки. Такая разновидность шлакоблоков защитит жилище от сквозняков, обеспечит пожарную и экологическую безопасность. Но есть одно «но» — придется оберегать стены от влаги и осадков.

Вспененный полипропилен (EPP)

Вспененный полипропилен (EPP) — это универсальный пенопласт с закрытыми порами, который обеспечивает уникальный набор свойств, включая превосходное поглощение энергии, множественную ударопрочность, теплоизоляцию, плавучесть, водо- и химическую стойкость, исключительно высокое отношение прочности к массе и 100%. % пригодности к вторичной переработке. EPP может быть изготовлен в широком диапазоне плотностей от 15 до 200 граммов на литр, которые трансформируются путем формования в плотности от 18 до 260 граммов на литр.Отдельные бусинки сливаются в конечную форму продукта в процессе формования парового сундука, в результате чего получается прочная и легкая форма.

Хотите купить EPP?


Как обрабатывать EPP

Производственный процесс сложен и требует как технических знаний, так и специализированного оборудования. Полипропиленовая смола комбинируется с другими ингредиентами в запатентованном многоступенчатом процессе. В строго контролируемых условиях экструдированные гранулы расширяются, превращаясь в шарики из вспененного полипропилена постоянной формы.Для получения вариаций формы конечного продукта могут использоваться другие специализированные производственные технологии.

Гранулы пенопласта EPP затем впрыскиваются в формы. Во многих случаях используются недорогие алюминиевые формы с несколькими полостями. Давление и тепло пара превращают шарики в готовую форму. Готовая деталь из вспененного полипропилена становится ключевым компонентом в узлах, включенных в продукт производителя оригинального оборудования.


Недвижимость


Доступные марки

EPP доступен в сортах, необходимых для широкого спектра применений, в зависимости от технических требований.Марки с высокой плотностью используются там, где важно управление энергопотреблением, например, в автомобильных бамперах и компонентах внутренней безопасности пассажиров. Марки низкой плотности используются для упаковки, а марки средней плотности находят применение в мебели и других потребительских товарах.

Марки с низким уровнем выбросов минимизируют выделение летучих органических соединений для внутренних деталей автомобилей. Доступны антистатические, рассеивающие и проводящие классы, обычно используемые для специальных требований к упаковке.

Уникальные рабочие характеристики

Пористый EPP состоит из полипропиленовых шариков цилиндрической формы, которые создают воздушное пространство между шариками в окончательной формованной форме, что усиливает полезные звукоизолирующие эффекты и снижает вес.

EPP обычно окрашивается в черный цвет для автомобильной промышленности, хотя часто встречается в белом цвете для упаковки продуктов. EPP доступен от некоторых поставщиков в ярких цветах, подходящих для текстурированной поверхности презентационного уровня.

Физические свойства

Диапазон плотности EPP, от 20 г / л до 200 г / л

Предел прочности (кПа) от 270 до 1930
Относительное удлинение при растяжении (%) от 21 до 7. 5

Прочность на сжатие (кПа)
Напряжение 25% от 80 до 2000
50% деформация от 150 до 3000
75% деформация от 350 до 9300

Набор для сжатия (%)
Напряжение 25%, 22H, 23 ° C от 13,5 до 10,5
Скорость горения (мм / мин) от 100 до 12

Химическая стойкость

Экспозиционная среда Погружение на 7 дней при 22 ° C
ПОЯСНЕНИЕ: 1 = без изменений 2 = небольшое набухание

Бензин / бензин 2
Газойль 2
Керосин 2
Минеральное масло 2
Толуол 2
Ацетон 2
Этиловый спирт 1
н- Гептан 2
Этилацетат 1
Метилэтилкетон 2
10% серная кислота 1
10% азотная кислота 1
10% соляная кислота 1
10% гидроксид натрия 1
Раствор аммония 1


Приложения

EPP широко используется производителями автомобилей из-за его преимуществ в отношении управления энергопотреблением, легкости, расширенной функциональности, долговечности и возможности вторичной переработки. Применения включают сиденья, бамперы, системы хранения, дверные панели, стойки, выравниватели пола, полки для грузов, подголовники, наборы инструментов, солнцезащитные козырьки и множество наполнителей.

Многоразовая промышленная упаковка, известная как dunnage, часто изготавливается из EPP из-за ее прочности и присущей ей способности поглощать энергию при транспортировке. EPP все чаще используется в мебели, игрушках, таких как модели самолетов, и других потребительских товарах из-за его универсальности в качестве конструкционного материала и его легкого веса, а также других эксплуатационных характеристик.

EPP одобрен для использования с пищевыми продуктами. Его теплоизоляционные свойства и структурная прочность делают его подходящим для использования в контейнерах, таких как контейнеры для доставки еды, холодильники для напитков и тому подобное. EPP не поддерживает рост микробов и может быть стерилен с помощью очистки паром.


История EPP

EPP был впервые разработан в 1970-х годах в результате исследований новых форм полипропилена.Первые применения этого материала были в автомобильной продукции в Японии в 1982 году. Спрос на EPP с тех пор резко вырос во всех регионах мира, частично из-за потребности автопроизводителей в улучшении функций управления энергопотреблением при одновременном снижении веса и улучшении экологических преимуществ. Первым автомобильным применением EPP был элемент, поглощающий энергию, в системе бампера. В настоящее время EPP широко используется для многих других автомобильных деталей и систем, включая сиденья и другие внутренние компоненты.


Безграничный строительный блок нового поколения

Что такое листы из пенопласта?

Лист пенопласта — это легкий прессованный пенопласт, созданный с использованием нефтепродуктов, смол и неорганических химикатов. Этот вспененный лист имеет легкий вес и изготовлен из жесткого материала с меньшей плотностью, чем традиционный ПВХ. Листы из вспененного ПВХ обладают отличным соотношением прочности к весу, огнестойкостью и влагостойкостью, что делает их гораздо более предпочтительной альтернативой деревянным листам.

Популярность листов вспененного ПВХ в бизнесе Листы пенопласта

обычно используются для многих целей и чрезвычайно популярны в упаковочной, строительной и рекламной отраслях. Учитывая постоянно растущую клиентскую базу, и все больше отраслей промышленности переходят на листы из вспененного ПВХ, рынок листов из вспененного ПВХ, по прогнозам, будет постоянно расти очень быстрыми темпами. Помимо стандартных применений, таких как облицовка стен, подвесные потолки, окна и перегородки, листы из вспененного ПВХ также широко используются в демонстрационной и выставочной индустрии для создания рекламных щитов, стеллажей, полок, выставочных щитов и всплывающих окон.а также для создания предметов повседневного обихода, например банковских карт. Это становится популярным предпочтением по сравнению с другими строительными материалами с аналогичной функциональностью из-за его характеристик и многоцелевых возможностей.

Преимущества листов вспененного ПВХ

Давайте посмотрим, почему листы из вспененного ПВХ так популярны на всех рынках:

1. Водонепроницаемость

При контакте ПВХ с водой он не набухает и не меняет свой состав, что делает его водостойким.В результате листы из вспененного ПВХ отлично подходят для помещений с различными погодными условиями.

2. Коррозионная стойкость Листы пенопласта

обладают антикоррозийными свойствами и сохраняют химическую стабильность. Вот почему ПВХ не реагирует при контакте с некоторыми химическими веществами, что позволяет ему сохранять свою форму и избегать любых деформаций.

3. Огнестойкость

Как и все другие строительные материалы, листы вспененного ПВХ при прямом воздействии огня могут гореть.Однако, если вынуть источник возгорания, он перестанет гореть, потому что он самозатухающий.

4. Облегченный Листы пенопласта

легкие, но прочные и прочные. С ними довольно легко обращаться из-за их легкого состава.

5. Прочность ПВХ

устойчив к истиранию, имеет приличную механическую прочность и высокую долговечность, что делает его предпочтительным выбором в строительстве.Кроме того, листы вспененного ПВХ обладают высокой прочностью благодаря структуре составляющих их молекул. Фактически, листы вспененного ПВХ могут прожить десятилетия без повреждений и разложения.

6. Нетоксичный Листы пенопласта

не содержат большого количества формальдегида, как другие материалы для внутренней отделки, и сделаны из материала, который используется более полувека, что делает их безопасными для использования в строительстве.

7.Электроизоляционные Листы из пенопласта

обладают отличными электроизоляционными свойствами, которые позволяют использовать их в различных средах. ПВХ не проводит электричество.

8. Легко формованный

PVC можно легко формовать в соответствии с любой спецификацией. Из него можно сделать мебель и даже стеновые панели для наружного применения

9. Частично звукоизоляция

Листы вспененного ПВХ иногда используются для звукоизоляции.Хотя он не может полностью блокировать звук, он определенно может значительно снизить шум. Кроме того, когда перегородки сделаны из листов пенопласта, они, как правило, устойчивы к звуковым эффектам, тем самым сохраняя неприкосновенность частной жизни. Это делает его идеальным для использования в офисе.

10. Рентабельность Листы пенопласта

являются отличной заменой дереву или алюминию, поскольку они доступны в различных ценовых диапазонах. Кроме того, они не требуют дополнительного обслуживания и остаются в одном состоянии довольно долгое время.Еще одним плюсом является то, что для резки или сверления этих листов не требуется специального оборудования, что делает их экономичной альтернативой.

Где можно купить листы вспененного ПВХ? Листы пенопласта

Echon — идеальное решение для поиска самых универсальных листов пенопласта. Эти листы, идеально подходящие для дисплеев в местах продаж, вывесок, вырезания букв, приспособлений для магазинов, выставок и многих других областей применения, изготовлены с использованием уникального состава и УФ-стабилизации, что делает их идеальным решением для всех форм внутренней и наружной рекламы.

Эти четыре типа листов пенопласта, спроектированные и разработанные для удовлетворения любых бизнес-требований, идеально подходят для любого применения:

Благодаря своей универсальности, растущей клиентской базе, неограниченному количеству областей применения и гибкой цене, листы из пенопласта становятся предпочтительным строительным блоком для многих промышленных проектов, помимо домов. Еще одним ключевым фактором, дополняющим этот позитивный прогноз, является неуклонный рост зданий с низким энергопотреблением, что делает листы из вспененного ПВХ популярным выбором для производителей и поставщиков вспененных плит во всем мире. Кроме того, поскольку все больше стран стремятся ускорить развитие своей инфраструктуры, рынок пенопласта имеет большой неиспользованный потенциал роста, который будет определять отрасль в предстоящее десятилетие.

Если вы ищете универсальные листы из вспененного ПВХ, ознакомьтесь с широким ассортиментом листов из вспененного ПВХ Echon, которые гарантированно изменят ваше пространство и придадут ему роскошный вид.

Считаете этот блог полезным? Если да, то любезно поделитесь и прокомментируйте.

В случае получения дополнительной информации или любых вопросов, не стесняйтесь обращаться к нам по адресу info @ echonbuildingproducts.com.

Заявление об ограничении ответственности: мнения, изложенные в этой статье, основаны на знаниях и опыте нашей команды. Результаты инструкций, представленных в блоге, могут отличаться от случая к случаю. Мы настоятельно рекомендуем нашим читателям проверять всю представленную здесь информацию через свои источники. Echon, ее сотрудники, партнеры, дистрибьюторы или директора не несут ответственности за какие-либо последствия, хорошие или плохие, которые могут возникнуть в результате следования инструкциям в этом блоге для физического лица или компании из США или за рубежом.Информация предоставляется, чтобы помочь нашим читателям и нашему сообществу, и ни в коем случае не является официальной. Мы не несем юридической или моральной ответственности за какой-либо ущерб, финансовый или нефинансовый, который может быть вызван следованием предложениям или информации, представленным в наших блогах.

Пена пожарная Terminolgy

Информация о пене

| Общая информация о пене | Терминология пены | Совместимость с AFFF
Использование и преимущества пенного концентрата класса A в воде | Пенные продукты и окружающая среда

Скачать PDF

Поглощение: Акт поглощения или поглощения.

AFFF (водная пленкообразующая пена): пенный концентрат, содержащий фторхимические поверхностно-активные вещества, которые контролируют физические свойства воды, позволяя ей плавать и растекаться по поверхности углеводородной жидкости.

AFFF — Полярный (AR-AFFF): AFFF, содержащий псевдопластический материал, который образует полимерный слой только на полярных растворителях для разделения и защиты готовой пены.

Адгезивные качества: способность связывать вещества разного состава.Когда одеяло из пенопласта цепляется за вертикальную поверхность, говорят, что оно обладает адгезионными свойствами. Это требуется для предотвращения выделения пара при возгорании резервуара или для описания нанесения пены класса «А» на воздействия.

Пенопласт: пена, получаемая при физическом перемешивании раствора воды, пенообразователя и воздуха. Также называется механической пеной.

ARC — спиртоустойчивый концентрат: см. AFFF Polar.

Аспират: втяните воздух в сопло для смешивания с раствором пены.

Периодическое смешивание: ручное добавление пенообразователя в емкость для хранения воды или для приготовления раствора пены.

Барьер: Любое физическое препятствие, препятствующее распространению огня (обычно зона или полоса без горючего топлива).

Биоразложение: Разложение под действием микробов, как при использовании синтетических моющих средств или средств на основе белков.

Кипение: Сильный выброс легковоспламеняющейся жидкости из контейнера, вызванный испарением воды под телом горящей углеводородной жидкости.Это может произойти после длительного периода горения таких продуктов, как сырая нефть, когда тепловая волна прошла через жидкость и достигнет дна воды в резервуаре для хранения. Это не произойдет в значительной степени с водорастворимыми жидкостями или легкими продуктами, такими как бензин.

Пузырь: Строительный блок пеноматериала и его долговечность зависят от содержания воды в пузыре.

Насыпь: Область, определяемая как контур земли или физический барьер, который удерживает топливо на глубине более 1 дюйма.(См. Дике).

Устойчивость к обратному возгоранию: способность готовой пены противостоять прямому воздействию пламени, которое может иметь место при частично потушенном нефтяном пламени или с пеной класса «А» при защите от воздействия и предварительной обработке.

Канцерогенный: вызывает рак.

Пожар класса «А»: возгорание горючих материалов, которые проявляют характеристики глубокого горения, таких как дерево, бумага, ткань, шины и торф, где лучше всего используются охлаждающая, удушающая и впитывающая способность пены и воды класса «А».

Пожар класса «B»: Пожар, связанный с воспламенением любого типа воспламеняющейся жидкости, при котором покрытие и удушение для подавления паров имеют первостепенное значение.

Пожар класса «C»: Пожар в электрическом оборудовании, находящемся под напряжением, при котором использование непроводящих средств пожаротушения имеет первостепенное значение.

Класс «D» Пожар: Металлы, такие как магний или титан, и обычно непроводящие средства подавления огня используются.

Связующие качества: Способность связывать вещества одинакового состава.Хорошее поролоновое одеяло удерживается вместе благодаря его сцепляющим свойствам.

Горючая жидкость: Любая жидкость с температурой вспышки не ниже 100 ° F (37,8 ° C).

Совместимость: Возможность или невозможность смешивания или одновременного использования огнетушащих веществ.

Система подачи пены со сжатым воздухом (CAFS): общий термин, используемый для описания высокоэнергетических систем подачи пены, состоящих из воздушного компрессора (или источника воздуха), водяного насоса (или воды под давлением) и оборудования для впрыска пены (или раствора пены).

Концентрация: количество пенообразователя, содержащегося в данном количестве раствора пены. Тип используемой пены определяет концентрацию пены. (например, AFFF 1%, 3% или 6% и пены класса A от 0,1% до 1%).

Коррозия: Возникающая в результате химической реакции между металлом и окружающей средой (т. Е. Воздухом, водой и примесями).

Деградация: Отрицательное изменение характеристик качества пены.

Плотность: Вес определенного объема раствора.

Плотина: область, определяемая как контур земли или физический барьер, который удерживает топливо на глубине более 1 дюйма (см. Насыпь).

Выпускное устройство: стационарное или переносное устройство, которое направляет поток раствора или готовой пены на источник опасности (пример: фиксированное устройство основного потока или аспирационная рукоятка).

Нисходящий поток: направление, в котором течет вода.

Скорость дренажа (выпадения): скорость, с которой пузырьки из готового пенного покрытия лопаются и выделяют свой раствор — обычно измеряется как четверть времени слива.

Коэффициент расширения: отношение объема образовавшейся пены к объему раствора, используемого для образования пены (пример: степень расширения 8: 1 означает, что 800 галлонов готовой пены были образованы из 100 галлонов раствора пены). Степень расширения определяется использованием различных аспирационных устройств, низкой и высокой подачей энергии.

Эжектор: дозирующее устройство, которое использует вакуум, создаваемый водой, проходящей через трубку Вентури, для втягивания концентрата в шланг.

Окружающая среда: Комплекс, окружающий территорию, такую ​​как вода, воздух и природные ресурсы, а также их физическое состояние (температура, влажность и т. Д.).

Пленкообразующий фторопротеин — FFFP: пенный концентрат, состоящий из белка и пленкообразующих фторированных поверхностно-активных веществ, что делает его способным образовывать пленку водного раствора на поверхности легковоспламеняющейся жидкости и придавать готовой пенной подушке свойство отслаивания топлива. . См. Также «Олеофобия».

Фторопротеиновая пена — FP: пенный концентрат, состоящий из белковых полимеров и фторированных поверхностно-активных веществ, которые придают готовой пенной подушке способность терять топливо. См. «Олеофобия».

Антипирен: любое вещество, которое по своей химической природе или физическому действию снижает или препятствует воспламенению горючего.

Легковоспламеняющаяся жидкость: Вещество, которое является жидким при обычных температуре и давлении и имеет температуру вспышки ниже 100ºF (38ºC).

Вспышка: повторное возгорание легковоспламеняющейся жидкости, вызванное воздействием на ее пары источника воспламенения, например, горячей металлической поверхности или искры.

Точка воспламенения: температура, при которой легковоспламеняющаяся жидкость выделяет достаточно пара для воспламенения.

Фторуглерод: инертное органическое соединение, в котором фтор заменяет водород.

Пена — (готовая): однородное одеяло, полученное путем смешивания воды, пенообразователя и добавления воздуха или инертного газа с использованием энергии.

Пена — (концентрат): пенообразователь для смешивания в правильной пропорции с водой и воздухом для получения готовой механической пены.

Пенообразователь: устройство, предназначенное для подачи воздуха в поток раствора пены под давлением (например, сопло низкого / среднего расширения, сопло высокого расширения или система подачи сжатого воздуха).

Пенный раствор: однородная смесь воды и пенообразователя.

Стабильность пены: Относительная способность готовой пены противостоять самопроизвольному разрушению или разрушению от внешних причин, таких как тепло, химическая реакция или погодные факторы.

Потери на трение: потеря давления в текущем потоке в результате сопротивления потоку, создаваемого внутренней частью трубы или шланга, а также из-за изменений направления потока, таких как изгибы и тройники, а также по высоте.

Термостойкость: способность готовой пены выдерживать воздействие тепла. (лучистая, конвективная или проводящая).

High Energy System: Система генерирования пены, которая добавляет энергию источника воздуха к энергии водяного насоса.CAFS — это система подачи высокоэнергетической пены.

Пена с высоким коэффициентом расширения: Специальная пена, разработанная для высоких соотношений воздуха к раствору, которые превышают 200 частей воздуха на каждую часть раствора пены.

Углеводород: органическое соединение, содержащее только углерод и водород.

Поглощение углеводородов: характеристика топлива, которое взвешивается или поглощается вспененной пеной.

Гидрофобный: водоненавистный (свойство не смешиваться с водой.)

Гидрофильный: любит воду (легко смешивается с водой).

Проглатывание: Для попадания чего-либо в тело путем проглатывания.

Линейный дозатор: устройство, которое откачивает пену из контейнера для получения раствора пены (т. Е. Эдуктора).

Система с низким энергопотреблением: система генерирования пены, которая использует энергию скорости потока воды, подаваемого водяным насосом, для смешивания воздуха на кончике сопла с раствором для получения готовой пены.Трубка для аспирационной пены — это система доставки с низким энергопотреблением.

Минимальная рабочая температура: самая низкая температура пенообразователя соответствует устройствам Вентури в соответствии с требованиями UL и USDA / USFS.

NFPA — Требования / Рекомендации: Стандарты, установленные для систем пенного пожаротушения, как указано в Стандарте № 11, 16 и 30.

Олеофобия: Ненависть к маслу — способность проливать бензин, нефть и подобные продукты.

Подборщик: введение пенообразователя в поток воды с помощью трубки Вентури.

Polar Solvent: При тушении пожара любая легковоспламеняющаяся жидкость, разрушающая обычную пену. Полярные растворители агрессивно воздействуют на пузырь, смешиваясь с водой в структуре пузырька. Полярные растворители требуют специальных пенообразователей и соотношений компонентов. Примеры: сложные эфиры, простые эфиры, спирты, альдегиды и китоны.

Полимерная мембрана: Тонкий, прочный пластиковый слой, сформированный на поверхности топлива из полярного растворителя, защищающий ячейки пены от разрушения топливом.

Температура застывания: самая низкая температура, при которой пенообразующий концентрат становится достаточно жидким, чтобы вылить его, обычно примерно на 5ºF выше точки замерзания.

Перепад давления: чистая потеря давления проточной воды между любыми двумя точками в гидравлической системе. Давление определяется потерями на трение, потерями напора или другими потерями из-за вставки диафрагмы, трубки Вентури или другого ограничения в участок трубы или шланга.

Дозатор: Устройство, в котором концентрат пены и вода пропорционально смешиваются с образованием раствора пены.Также устройство перекачивает пенообразователь в напорный шланг.

Белок: сложное азотистое соединение, полученное из естественных растительных и животных источников. Продукты гидролиза белка придают пену исключительно стабильные, когезионные, адгезионные и термостойкие свойства.

Protein Foam Concentrate: Концентрированный раствор гидролизованного протеина с некоторыми химическими веществами, добавленными для получения огнестойкости и других желаемых характеристик.

Quarter-Life (Drain Time): время, необходимое в минутах для стекания одной четвертой общего жидкого раствора из готовой пены.Также называется временем дренажа 25%.

Остаточное давление: Давление в линии при определенном расходе. (В отличие от статического давления.)
Кратковременный замедлитель: вязкое вещество на водной основе, в котором вода является подавляющим агентом.

Пожар на коже: Возгорание легковоспламеняющейся жидкости, например, пролитие на твердую поверхность, где жидкость не присутствует на глубине более одного дюйма.

Промежуточный поток: только CAFS — когда раствор пены недостаточно богат или неравномерно смешивается с воздухом, происходит недостаточное перемешивание, в результате чего к соплу попадают карманы или пробки воды и воздуха.

Растворимый: Способность легко растворяться или смешиваться.

Форма распыления: Рисунок, создаваемый расходящимся потоком полностью сформированной разделенной пены — рисунок, изменяющийся в зависимости от давления в сопле и регулировки устройства создания распыления.

Статическое давление: Давление в линии при отсутствии потока. Это может быть значительно выше остаточного давления.

Погружение: погружение пены под поверхность горящей жидкости, приводящее к частичному разрушению структуры пены и покрытию пены горящей жидкостью.

Подавитель: Средство, используемое для тушения пламени или тлеющей фазы горения путем непосредственного нанесения на горящее топливо.

Поверхностно-активное вещество (ПАВ): химическое вещество, которое снижает поверхностное натяжение жидкости.

Syndet: Синтетическое моющее или чистящее средство.

Вверх по потоку: направление, откуда течет вода.

Вентури: суженная часть трубы или трубки, которая на мгновение увеличивает скорость воды, снижая ее давление.В этой зоне пониженного давления пенообразователи вводятся во многие типы дозирующего оборудования.

Вязкость: измерение сопротивления пенообразователя текучести.

Смачивающий агент: химическое вещество, которое при добавлении в воду снижает поверхностное натяжение и увеличивает смачивающую способность раствора, а также заставляет его распространяться и более эффективно проникать в открытые предметы. Смачивающий агент не может быть пенообразователем.

4.3: Закон определенных пропорций

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Закон определенных пропорций
  2. Резюме
  3. Авторы и авторство

Мы используем электричество для многих целей — от приготовления пищи до питания телевизоров и зарядки наших сотовых телефонов.Куда бы мы ни путешествовали по США, мы хотим, чтобы электричество было доступно. Мы также хотим (хотя обычно не думаем об этом), чтобы электроснабжение было одинаковым, куда бы мы ни пошли. Мы хотим, чтобы одинаковое напряжение (110 вольт для США) подавалось от розетки ко всему, что мы подключаем. Если напряжение меньше, система не будет работать. Если больше, то оборудование будет повреждено. Нам нужно определенное напряжение — не больше и не меньше.

Закон определенных пропорций

За открытием того, что масса всегда сохраняется в химических реакциях, вскоре последовал закон об определенных пропорциях , который гласит, что данное химическое соединение всегда содержит одни и те же элементы в одинаковых пропорциях по массе.Например, любой образец чистой воды содержит \ (11,19 \% \) водорода и \ (88,81 \% \) кислорода по массе. Неважно, откуда взята проба воды и как она была приготовлена. Его состав, как и у любого другого соединения, фиксирован.

Вода.

Другой пример — диоксид углерода. Этот газ образуется в результате различных реакций, часто при горении материалов. В состав газа входят один атом углерода и два атома кислорода.Производство углекислого газа представляет интерес во многих областях — от количества вдыхаемого нами газа до количества газа, производимого при сжигании древесины или ископаемого топлива. Зная точный состав углекислого газа, мы можем делать прогнозы относительно эффектов различных химических процессов.

В процессе горения образуется двуокись углерода.

Сводка

  • Закон определенных пропорций гласит, что данное химическое соединение всегда содержит одни и те же элементы в одинаковых пропорциях по массе.

Авторы и авторство

  • Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

капучино против латте: в чем разница?

Капучино и латте, пожалуй, самые популярные напитки в стране, кроме традиционной чашки капельного кофе или, возможно, воды. Эти два напитка эспрессо содержат многие из одних и тех же ингредиентов, но мастерство вашего любимого бариста из The Coffee Bean & Tea Leaf® привело к созданию двух напитков с разными вкусами, текстурой и отделкой.Заказывайте как профессионал и, наконец, узнайте разницу между капучино и латте.

Капучино против. Латте

Оба напитка эспрессо содержат эспрессо и два дополнительных ингредиента: парное молоко и вспененное молоко. Прежде чем мы углубимся в детали, основные отличия:

  • Традиционный капучино имеет равномерное распределение эспрессо, горячего молока и вспененного молока. В латте больше пропаренного молока и легкий слой пены.
  • Капучино состоит из отдельных слоев, в то время как в латте эспрессо и приготовленное на пару молоко смешаны друг с другом.


Что такое капучино?

Усовершенствованный и популярный во время обеих мировых войн, капучино начинается с нижнего слоя из одной или двух порций эспрессо (обычно двух в Соединенных Штатах). Сверху добавляется второй слой пропаренного молока, а затем толстый и воздушный слой пены, чтобы придать напитку роскошную бархатистую текстуру.

Капучино может похвастаться более сильным вкусом эспрессо, чем латте, поскольку в нем меньше молока и больше пены, чем в латте. Бариста готов нюхать табак, когда он может создать идеальный капучино — при правильном приготовлении наш капучино будет иметь соотношение жидкости к пене 1: 1, которое специалисты могут определить на основе веса напитка.

Что такое латте?

Латте начинается с той же основы — одной или двух порций эспрессо.Затем этот эспрессо смешивают с несколькими унциями пропаренного молока, чтобы создать насыщенный сливочный напиток с более тонким вкусом эспрессо. Типичное соотношение для эспрессо и приготовленного на пару молока составляет примерно 1: 2. Затем латте покрывается слоем пены.

Точное приготовление латте сильно различается, так как за последние 20 лет их популярность резко возросла. Латте бесконечно дорабатывают и часто превращают в сладкую версию, добавляя такие вкусы, как ваниль и лесной орех.

Что полезнее: капучино или латте?

Это зависит от вашего определения «здоровый». «В капучино, вероятно, будет меньше калорий, потому что в нем меньше молока. В The Coffee Bean & Tea Leaf® наш капучино на 12 унций сделан из цельного молока и содержит 130 калорий, а наш латте на 12 унций содержит около 210 калорий. Нежирное молоко или альтернативные виды молока, такие как миндальное, кокосовое или овсяное, также являются отличным вариантом для этих напитков.

Хотите приготовить капучино или латте дома? Начните с нашего обжаренного кофе эспрессо. Остановитесь у The Coffee Bean & Tea Leaf® в вашем районе, чтобы заказать как классические напитки эспрессо, так и оформить свой заказ с помощью наших фирменных ароматизаторов, таких как лесной орех, ваниль и мокко.

Альгинат: свойства и биомедицинское применение

4.1. Применение в фармацевтике

Традиционная роль альгината в фармацевтике включает в себя использование в качестве загустителя, гелеобразователя и стабилизатора, поскольку альгинат может играть важную роль в лекарственных продуктах с контролируемым высвобождением. Пероральные лекарственные формы в настоящее время являются наиболее частым применением альгината в фармацевтических целях, но использование альгинатных гидрогелей в качестве депо для доставки лекарственного средства в тканях растет.Здесь мы кратко описываем недавний прогресс в области контролируемой доставки лекарств с использованием альгината и / или его производных.

4.1.1. Доставка небольших химических лекарств

Альгинатные гели были исследованы для доставки множества низкомолекулярных лекарств и, вероятно, наиболее полезны, когда первичная или вторичная связь между лекарственным средством и альгинатом может использоваться для регулирования кинетики лекарственного средства. выпуск. Альгинатные гели обычно являются нанопористыми (размер пор ~ 5 нм) [62], что приводит к быстрой диффузии небольших молекул через гель.Например, высвобождение флурбипрофена из сшитых ионами частично окисленных альгинатных гелей почти завершается за 1,5 часа. Однако включение в шарики, образованные из частично окисленного альгината в присутствии как ионов кальция, так и дигидразида адипиновой кислоты (комбинация ионного и ковалентного поперечного сшивания), привело к пролонгированному высвобождению из-за увеличения числа поперечных связей и, как следствие, уменьшения набухания [ 63]. Контролируемая и локализованная доставка противоопухолевых агентов также достигается с помощью частично окисленных альгинатных гелей.Несколько лекарств могут быть загружены в гели на основе альгината для одновременной или последовательной доставки, так как химическая структура лекарства и способ включения резко изменят кинетику высвобождения. Например, метотрексат (не взаимодействующий с альгинатом) быстро высвобождался путем диффузии, в то время как доксорубицин, ковалентно связанный с альгинатом, высвобождался посредством химического гидролиза сшивающего агента. Митоксантрон, образованный ионным комплексом с альгинатом, высвобождается только после диссоциации геля [64].

Гранулы амфифильного геля также были приготовлены для модуляции высвобождения гидрофобных лекарственных средств. Альгинат с привитым поли (ε-капролактоном) (PCL) был поперечно связан с ионами кальция для контролируемой доставки теофиллина, модельного препарата с плохой растворимостью в воде. Длина гидрофобных цепей PCL контролировала набухание гелевых шариков, а PCL замедляла высвобождение теофиллина. Высвобождение лекарственного средства было завершено в течение 2 часов для гранул альгинат- г -PCL / Ca 2+ , но в течение 1 часа для гранул альгинат / Ca 2+ [65].Устойчивое высвобождение теофиллина также достигается из альгинатных микросфер, содержащих углеродные нанотрубки (УНТ). Добавление CNT увеличивало механическую стабильность гелей, не влияя на структуру и морфологию микросфер, и не наблюдалось значительной цитотоксичности, что указывает на возможное применение в качестве носителя для доставки в кишечник и толстую кишку [66].

Альгинат также широко используется во многих приложениях для доставки лекарств в сочетании с хитозаном, поскольку эта комбинация образует ионные комплексы.Хитозан является производным хитина, второго по распространенности природного полимера в мире, и имеет повторяющуюся структуру (1,4) связанного β-D-глюкозамина с кажущейся pK 6,5. Традиционно коммерческие продукты состоят из 80% β-D-глюкозамина и 20% N-ацетил-β-D-глюкозамина () [67]. Хитозан представляет собой катионный полимер и широко используется в пищевой, косметической, биомедицинской и фармацевтической сферах [68] благодаря своей биосовместимости и другим благоприятным свойствам. Системы из множества частиц альгината и хитозана, содержащие триамцинолон, были приготовлены методом комплексной коацервации / ионотропного гелеобразования для доставки лекарственного средства в толстую кишку.Более высокая степень набухания и более быстрое высвобождение лекарственного средства наблюдались из систем частиц в имитированной кишечной среде (pH 7,5) по сравнению с моделированной средой желудка (pH 1,2) [69]. Магнитные альгинат-хитозановые гранулы, загруженные альбендазолом (ABZ), также были приготовлены для пассивного нацеливания на желудочно-кишечный тракт с использованием механизмов физического захвата (например, магнитного поля, pH). Гранулы показали уникальное поведение, зависящее от pH, набухания и непрерывное высвобождение ABZ [70]. Также было показано, что обработанные хитозаном микрочастицы альгината, содержащие полностью транс-ретиноевую кислоту (ATRA), усиливают локализацию в дерме и обеспечивают длительное высвобождение ATRA в кожу [71]. Метронидазол также был захвачен в обработанные хитозаном альгинатные шарики с помощью метода ионотропного гелеобразования, и эти шарики были эффективны в уничтожении Helicobacter pylori при пероральном введении мышам [72]. Альгинатные гели также использовались для формирования матрицы, в которую могут быть включены депо, высвобождающие небольшие лекарственные средства; Нагруженные амоксициллином наночастицы хитозана / поли (γ-глутаминовой кислоты) были включены в гидрогели альгината / Ca 2+ для эффективного лечения H.pylori инфекция. Внешний слой альгинатного геля защищал нагруженные амоксициллином наночастицы в желудочной среде и способствовал взаимодействию амоксициллина, в частности, с межклеточными пространствами, которые являются очагом инфекции H. pylori [73].

Химическая структура хитозана.

4.1.2. Доставка белка

Рынок белковых препаратов быстро растет, и теперь доступны различные белковые препараты благодаря развитию технологии рекомбинантной ДНК. Альгинат является отличным кандидатом для доставки белковых лекарств, поскольку белки могут быть включены в составы на основе альгината в относительно мягких условиях, которые минимизируют их денатурацию, а гели могут защищать их от разложения до их высвобождения. Были исследованы различные стратегии для контроля скорости высвобождения белка из альгинатных гелей.

В целом скорость высвобождения белков из альгинатных гелей высокая из-за присущей гелям пористости и гидрофильности.Однако гепарин-связывающие факторы роста, такие как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) или основной фактор роста фибробластов (bFGF), демонстрируют аналогичное обратимое связывание с альгинатными гидрогелями, обеспечивая длительное и локализованное высвобождение [74,75]. Высвобождением в этом сценарии можно легко управлять, изменяя скорость разложения гелей (например, используя частично окисленный альгинат), чтобы сделать высвобождение белка, по крайней мере, частично, зависимым от реакции разложения [75]. Было сделано много попыток дополнительно контролировать высвобождение ангиогенных молекул из альгинатных гелей, особенно для факторов, которые не связываются с гепарином.

Ионно-сшитые альгинатные микросферы эффективно инкапсулируют белки с высоким pI, такие как лизоцим и химотрипсин; эти белки, по-видимому, физически связывают альгинат натрия, обеспечивая более длительное высвобождение [76]. Поли ((2-диметиламино) этилметакрилат) с концевыми аминогруппами также реагировал с окисленным альгинатом без использования катализатора, и гелевые шарики получали путем капания водного раствора производного альгината в водный раствор CaCl 2 с образованием частицы для пероральной доставки белков [77].Альгинат также использовался в качестве строительного блока при синтезе тетрафункциональной полимерной сети, связанной с ацеталем, для гелей, реагирующих на раздражители, с регулируемыми размерами пор. Гели защищали кислотолабильные белки, такие как инсулин, от денатурации в желудочной среде (pH 1,2), высвобождая загруженный белок с кинетикой почти нулевого порядка при нейтральном pH [78].

Низкая эффективность инкапсуляции и быстрое высвобождение из альгинатных гелей, проявляемых многими белками, также может быть решена с помощью различных методов перекрестного сшивания или инкапсуляции и / или путем усиления взаимодействий белок-гидрогель [15].Например, альгинатные микросферы, нагруженные инсулином, были приготовлены путем смешивания альгината с анионными полимерами (например, фталатом ацетата целлюлозы, полифосфатом, сульфатом декстрана) с последующим нанесением хитозанового покрытия для защиты инсулина при pH желудочного сока и обеспечения его длительного высвобождения при pH кишечника. [79]. Альгинатные микросферы также были покрыты фиброином шелка Bombyx mori с использованием методов послойного осаждения, которые обеспечили механически стабильные оболочки, а также диффузионный барьер для инкапсулированных белков [80].Комбинация микросфер, которые служат депо для белков и альгинатных гидрогелей, также обеспечивает замедленное высвобождение белка. Гидрогели, нагруженные микросферами, получали инкапсулированием суспензии микросфер поли (d, 1-лактид- со -гликолид) (PLGA) в альгинате перед ионным сшиванием. Гомогенная дисперсия микросфер PLGA наблюдалась с помощью SEM (), а высвобождение бычьего сывороточного альбумина (BSA), модельного белка, из этой комбинированной системы доставки в основном контролировалось соотношением смешивания между микросферами PLGA и альгинатными гидрогелями, независимо от общего Содержание BSA и размер используемых микросфер PLGA [81].Высвобождение TAT-HSP27 (белок теплового шока 27, слитый с активатором транскрипции) также регулировалось изменением соотношения в смеси между микросферами и гелями () [82]. Альгинатные гели, высвобождающие белки, широко исследуются в тканевой инженерии и регенерации, как описано в следующих разделах, посвященных регенерации кровеносных сосудов, костей и мышц.

(a) Комбинированная система микросфера / гидрогель может быть получена ионным сшиванием суспензии микросфер поли (d, l-лактид- со -гликолид) (PLGA), содержащих белковые лекарственные средства, в растворе альгината.(b) Изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, ясно показывает равномерную дисперсию микросфер PLGA в альгинатном гидрогеле [81]. Авторское право 2009, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия.

In vitro Высвобождение TAT-HSP27 из комбинированных систем доставки микросфера / гидрогель, приготовленных при различных соотношениях смешивания (■, 0; ●, 1,0; ▲, 1,5; PLGA / альгинат = мас. / Мас.) [82]. Авторское право 2009 г., Elsevier Science Ltd., Оксфорд, Великобритания.

4.2. Повязки для ран

Лечение острых и хронических ран является насущной потребностью во многих аспектах медицины, и повязки на основе альгината обладают многими преимуществами.Традиционные раневые повязки (например, марля) выполняли в основном барьерную функцию — сохраняли рану сухой, позволяя испаряться раневому экссудату и предотвращая попадание патогена в рану [83]. Напротив, современные повязки (например, альгинатные повязки) обеспечивают влажную среду раны и способствуют заживлению ран [84]. Альгинатные повязки обычно производятся ионным сшиванием раствора альгината ионами кальция с образованием геля с последующей обработкой с образованием лиофилизированных пористых листов (т. е.е., пена), и повязки из волокнистого нетканого материала. Альгинатные повязки в сухой форме абсорбируют раневую жидкость для повторного гелеобразования, а затем гели могут подавать воду в сухую рану, поддерживая физиологически влажную микросреду и сводя к минимуму бактериальную инфекцию в области раны. Эти функции также могут способствовать образованию грануляционной ткани, быстрой эпителизации и заживлению. В продаже имеются различные альгинатные повязки, включая Algicell ™ (Derma Sciences), AlgiSite M ™ (Smith & Nephew), Comfeel Plus ™ (Coloplast), Kaltostat ™ (ConvaTec), Sorbsan ™ (UDL Laboratories) и Tegagen ™ (3M Healthcare).

На сегодняшний день также были изучены различные более функциональные и биоактивные перевязочные материалы на основе альгината. Длительное высвобождение дибутирилциклического аденозинмонофосфата, регулятора пролиферации кератиноцитов человека, из частично окисленных альгинатных гелей ускоряет заживление ран, что приводит к полной реэпителизации ран на всю толщину в течение 10 дней на модели крыс [85]. Альгинатные гели, выделяющие фактор-1, полученный из стромальных клеток, также были эффективны в ускорении заживления ран и уменьшении образования рубцов у свиней с острыми хирургическими ранами [86].Включение серебра в альгинатные повязки увеличивало антимикробную активность и улучшало аффинность связывания эластазы, матриксных металлопротеаз-2 (MMP-2) и провоспалительных цитокинов (например, TNF-α, IL-8). Добавление серебра в альгинатные повязки также увеличивало антиоксидантную способность [87]. Альгинатные волокна, поперечно сшитые ионами цинка, также были предложены для перевязки ран, поскольку ионы цинка могут вызывать иммуномодулирующие и антимикробные эффекты, а также увеличивать миграцию кератиноцитов и повышать уровни эндогенных факторов роста [88].Сообщалось, что смеси гелей альгината, хитина / хитозана и фукоидана обеспечивают влажную среду заживления у крыс, с легкостью нанесения и удаления [89].

4.3. Культура клеток

Альгинатные гели все чаще используются в качестве модельной системы для культуры клеток млекопитающих в биомедицинских исследованиях. Эти гели можно легко адаптировать для использования в качестве двумерных или более физиологически релевантных трехмерных систем культивирования. Отсутствие рецепторов клеток млекопитающих для альгината в сочетании с низкой адсорбцией белка на альгинатных гелях позволяет этим материалам во многих отношениях служить идеальным чистым листом, на который могут быть включены высокоспецифичные и количественные режимы клеточной адгезии (например,g., связывание синтетических пептидов, специфичных для рецепторов клеточной адгезии). Кроме того, основные результаты, полученные с помощью исследований in vitro, могут быть легко переведены на in vivo благодаря биосовместимости и легкому введению альгината в организм.

Альгинатные гели, модифицированные RGD, на сегодняшний день наиболее часто используются в качестве субстратов для культур клеток in vitro. Присутствие RGD-пептидов в альгинатных гелях позволяет контролировать фенотип взаимодействующих миобластов [90], хондроцитов [91, 92], остеобластов [93], фолликулов яичника [94], а также стромальных клеток костного мозга [95–97]. ].Например, адгезия и пролиферация миобластов, культивируемых на альгинатных гелях, были значительно усилены химической конъюгацией пептидов RGD с альгинатным остовом по сравнению с немодифицированными альгинатными гелями () [98]. Кроме того, количество клеток, прикрепленных к гелям, а также скорость роста сильно зависели от объемной плотности RGD в гелях. Длина спейсерного плеча между пептидом RGD и альгинатной цепью является ключевым параметром в регуляции клеточных ответов. На адгезию и рост первичных фибробластов человека, культивируемых на альгинатных гелях, модифицированных пептидом с последовательностью (глицин) n -аргинин-глицин-аспарагиновая кислота-серин-пролин (G n RGDSP), сильно повлиял спейсер. длина руки, независимо от одинаковой общей концентрации пептидов в гелях ().По крайней мере, четыре единицы глицина в качестве спейсерного плеча позволили правильно связываться с клеточными рецепторами, но использование более 12 единиц глицина не привело к дальнейшему улучшению адгезии и роста клеток [99]. Количество пептидов RGD на альгинатную цепь и расстояние между кластерами пептидов RGD, даже независимо от общей плотности лигандов RGD, резко влияют на реакцию клеток на альгинатные гели, модифицированные RGD [100, 101], вероятно, из-за способность этих переменных влиять на кластеризацию рецепторов интегрина [102].В то время как присутствие лигандов RGD обычно усиливает клеточную адгезию и дифференцировку, экспрессия хондрогенных генов и накопление матрикса BMSCs, инкапсулированных в RGD-альгинатных гелях (3-D), ингибируется с увеличением плотности RGD in vitro [103]. Интересно, что недавно в микрожидкостном устройстве были образованы альгинатные гели за счет инициируемого светом высвобождения заключенного в клетку кальция с использованием соединений DM-nitrophen ™ и использованы в качестве субстрата для трехмерной культуры клеток. Преостеобласты (MC3T3-E1) и эндотелиальные клетки пупочной вены человека совместно культивировали в микрофлюидном устройстве с использованием фото-паттерна альгинатных гидрогелей, и эта система может предоставить полезные средства для интеграции микросреды трехмерной культуры в микрофлюидные системы [104].

Изображения в оптическом микроскопе миобластов C2C12, прикрепленных к поверхности (а) непептид-модифицированных альгинатных гелей и (б) RGD-модифицированных альгинатных гелей. Клетки не прикрепляются и не распространяются на немодифицированных гелях, в то время как большое количество хорошо распределенных клеток обнаруживается на альгинате, модифицированном RGD. Изображения были получены после 24 часов культивирования при 100-кратном увеличении [98]. Авторское право 1999 г., Elsevier Science Ltd., Оксфорд, Великобритания.

Конфокальные микроскопические изображения первичных фибробластов человека, культивируемых на альгинатных гелях (2-D), модифицированных (а) RGDSP или (b) G 12 RGDSP, и клеток, инкапсулированных в те же два типа гелей (3-D) .Изображения были получены после обработки клеток антителом против винкулина с последующей визуализацией конъюгированным с родамином ослиным антителом против мышиного IgG (шкала 20 мкм) [99]. Клетки, культивируемые с гелями G 12 RGDSP-альгината, как в 2-D, так и 3-D, четко демонстрируют образование очаговых контактов, что является признаком сильной клеточной адгезии и регулирует распространение и миграцию клеток, что продемонстрировано положительным иммуноокрашиванием на винкулин. . Авторское право 2010 г., Elsevier Science Ltd., Оксфорд, Великобритания.

Сродство пептидов клеточной адгезии к клеточным рецепторам также важно для клеточного ответа, как продемонстрировали исследования с использованием высокоаффинных циклических RGD-содержащих пептидов.Альгинатные гели, представляющие циклические пептиды RGD (глицин 4 -цистин-аргинин-глицин-аспартат-серин-пролин-цистин; G 4 CRGDSPC), усиливали остеогенную дифференцировку стволовых клеток (первичных стромальных клеток костного мозга человека и стромальных клеток костного мозга мыши). D1) лучше, чем гели, модифицированные линейными пептидами RGD [105]. Циклические пептиды RGD более устойчивы к протеолизу [106] и обладают более высоким сродством связывания и селективностью, чем линейные пептиды RGD [107, 108]. Синтез производных альгината, представляющих соответствующие циклические пептиды RGD, способные стимулировать дифференцировку стволовых клеток, может усилить регенерацию ткани за счет снижения потребности в экзогенных растворимых факторах.

Недавние исследования с использованием альгинатных гелей в качестве субстратов для трехмерных культур клеток выявили ключевые идеи относительно биологии стволовых клеток и рака. Было продемонстрировано, что судьба мезенхимальных стволовых клеток контролируется модулем упругости RGD-альгинатных гелей, в которые они были инкапсулированы, поскольку дифференцировка по жировым и костным путям стимулировалась при различных значениях жесткости геля. Поразительно, что в отличие от двумерных систем культивирования, использованных в предыдущих исследованиях механотрансдукции, контроль над судьбой стволовых клеток был связан с количеством адгезионных связей, образованных между гелем и клетками, а также с изменениями в рецепторах клеток, используемых для прикрепления. к пептидам RGD в 3-D по сравнению с 2-D культурой.Клетки активно реорганизовали на наноуровне адгезионные лиганды, представленные гелями [109]. Альгинатные гели также использовались для изучения того, как микросреда трехмерной культуры влияет на передачу сигналов раковых клеток и васкуляризацию опухоли. Вовлечение интегринов в трехмерное микроокружение опухоли (т.е. инкапсуляция в гели RGD-альгината) резко изменило то, как раковые клетки сигнализируют о рекрутировании кровеносных сосудов, и это открытие может привести к разработке новых антиангиогенных методов лечения рака [110].

Ключевым ограничением большинства систем трехмерных культур клеток является сложность анализа и количественной оценки взаимодействий клетка-матрица, особенно неинвазивным способом в режиме реального времени. Однако разработка нескольких методов FRET недавно предоставила ранее беспрецедентную возможность количественно исследовать взаимосвязь между клеточной адгезией и принятием решений. В одном методе FRET клеточные мембраны предварительно окрашивают флуоресцентными молекулами (то есть акцептором), а другой флуорофор (т.е.д., донор) могут быть связаны с пептидами клеточной адгезии, конъюгированными с полимерными цепями () [33]. Этот метод FRET позволяет количественно определять связывание рецептора клетки с лигандом, и аналогичный метод FRET предоставляет информацию о клеточно-опосредованных перестройках в масштабе нанометров адгезионных лигандов, прикрепленных к гелям [111, 112]. Взаимосвязь между поведением клеток и количеством связей рецептор-лиганд исследовали путем инкапсуляции преостеобластов (MC3T3-E1) или миобластов (C2C12) в альгинатные гели, представляющие пептиды RGD, с использованием метода FRET [113].Адгезивные взаимодействия можно непосредственно визуализировать, так как зеленая эмиссия флуоресцеина в клеточной мембране была значительно уменьшена, а красная эмиссия родамина на границе раздела между клетками и гелями была увеличена, когда клетки были инкапсулированы в родамин-G 4 RGDASSKY- альгинатные гели благодаря FRET (). Пролиферация и дифференцировка обоих типов клеток в значительной степени зависели от количества связей рецептор-лиганд, рассчитанного с использованием сигнала FRET. Этот тип анализа может позволить предсказать поведение клеток, особенно в трехмерной культуре, и разработать надлежащие субстраты для трехмерных культур клеток для многих приложений.

Непосредственная визуализация и количественная оценка адгезий между клетками и гелями и их связи с фенотипом клеток. (а) Наблюдалось сильное зеленое излучение флуоресцеина в клеточной мембране в немодифицированных гелях. (b) Интенсивность окраски флуоресцеина в клеточной мембране была значительно снижена, а интенсивность цвета родамина на границе раздела между клетками и гелями была увеличена, когда клетки были инкапсулированы в альгинатные гели, представляющие родамин-G 4 RGDASSKY, из-за резонанса флуоресценции передача энергии (FRET).(c) Взаимосвязь между количеством [ 3 H] тимидина, поглощаемым клетками (показатель размножения клеток), и N связи / клетка для двух типов клеток: мышечных клеток (C2C12) и костных клеток (MC3T3- E1). Количество связей клеточный рецептор – лиганд ( N связь ) определяли с помощью измерений FRET [113]. Авторское право 2006 г., Национальная академия наук, Вашингтон, округ Колумбия, США.

4.4. Регенерация тканей с доставкой белков и клеток

Альгинатные гели широко исследовались в течение последних нескольких десятилетий как средство доставки белков или популяций клеток, которые могут направлять регенерацию или инженерию различных тканей и органов тела. В различных применениях альгинатных гелей используется широкий спектр подходов к гелеобразованию, физические свойства, клеточная адгезия и поведение при разложении этого семейства материалов. Имеются ограничения на размер регенерирующего агента, который может высвобождаться из альгинатных гидрогелей при диффузии из-за размера пор ~ 5 нм. Большинство белков легко диффундируют из альгинатных гелей даже в отсутствие деградации геля, хотя деградация может ускорить высвобождение [75]. Молекулы, слишком большие для того, чтобы иметь значительное высвобождение за счет диффузии, все же могут быть доставлены, если гель разлагается.Например, конденсированная плазмидная ДНК (размер ~ 100 нм) [177] может высвобождаться из разлагающихся альгинатных гелей [171], а антитела могут высвобождаться из альгинатных гелей по тому же механизму. Клетки должны мигрировать из альгинатных гидрогелей и / или высвобождаться по мере разложения геля. Был проведен ряд качественных исследований миграции клеток в различных нанопористых альгинатных гелях, в которых миграция имела место, но не подвергалась количественному анализу [178]. Количество клеток, мигрирующих наружу в зависимости от пористости и представления RGD в макропористых альгинатных гелях, было количественно определено [124, 150], как и скорость миграции клеток как внутри макропористого RGD-альгинатного геля, так и в окружающем геле ECM [179] .

4.4.1. Кровеносные сосуды

Сети кровеносных сосудов имеют решающее значение для транспортировки кислорода и питательных веществ ко всем тканям, удаления продуктов метаболизма и перемещения стволовых клеток и клеток-предшественников, которые имеют решающее значение для роста органов у эмбриона и заживления ран у взрослых [ 114]. Формирование новых кровеносных сосудов имеет решающее значение для тканевой инженерии, поскольку клетки более нескольких сотен микрон от кровеносных сосудов будут страдать от гипоксии и ограниченного поступления питательных веществ. Кроме того, образование новых кровеносных сосудов (неоваскуляризация) также является многообещающей альтернативой для лечения пациентов, страдающих ограниченным или затрудненным кровотоком, вызванным коронарными и периферическими артериальными заболеваниями. Неоваскуляризация может быть достигнута путем трансплантации в организм различных типов клеток, доставки ангиогенных молекул, таких как рекомбинантные белки или гены, или их комбинации. Пространственно-временной контроль доставки терапевтических молекул был особенно привлекательным для неоваскуляризации [115], а альгинатные гели широко использовались в качестве средства доставки различных ангиогенных молекул.

Наиболее широко изученное применение альгинатных гелей для стимулирования образования кровеносных сосудов основывалось на их способности обеспечивать устойчивое и локализованное высвобождение связывающих гепарин факторов роста, таких как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) [73, 116, 117].Было продемонстрировано, что инъекция альгинатных гелей непосредственно в ишемизированную мышечную ткань приводит к долгосрочному (> 14 дней) высвобождению VEGF в ишемизированной ткани и образованию градиентов VEGF в окружающей ткани, способных направлять образование новых капилляров в ишемизированную ткань. и снятие ишемии тканей [74]. Дифференциальное связывание различных факторов роста с альгинатом также использовалось для обеспечения последовательной доставки факторов, участвующих в ранних и поздних стадиях ангиогенеза, чтобы способствовать созреванию новых сетей сосудов и повышенной функциональности.Последовательная доставка VEGF с последующим введением тромбоцитарного фактора роста-BB (PDGF-BB) с использованием альгинатных гелей привела к усиленному образованию, созреванию и функции кровеносных сосудов при введении в ишемические задние конечности мышей [118] и в места инфаркта миокарда [119]. В целом, VEGF играет важную роль в инициации ангиогенеза и формировании новых капилляров, в то время как PDGF способствует созреванию образующихся капилляров в более крупные и более функциональные сосуды. Для достижения последовательного высвобождения этих факторов из альгинатных гелей были использованы две стратегии.В первом случае PDGF был предварительно инкапсулирован в микросферы PLG из поли (лактид- со -гликолидом), которые затем были инкапсулированы в гели со свободным VEGF [118]. Во втором подходе большее связывание PDGF с гепарином было использовано для замедления его высвобождения по сравнению с VEGF путем простого инкапсулирования обоих факторов в свободной форме в гели [119]. В обеих ситуациях VEGF высвобождался быстрее, чем PDGF. Точно так же последовательное высвобождение IGF-1 с последующим HGF из альгинат-сульфатных гелей сохраняло толщину рубца, уменьшало расширение инфаркта и уменьшало фиброз рубца через 4 недели, а также увеличивало образование зрелых кровеносных сосудов в месте инфаркта [120].Высвобождение VEGF также можно замедлить, сначала заключив его в микросферы PLG и включив эти микросферы в альгинатные гели. Такой подход к доставке VEGF увеличивает количество новообразованных кровеносных сосудов в ишемизированных задних конечностях мышей () [121].

Ткани ишемизированных задних конечностей мыши, окрашенные анти-фактором фон Виллебранда (vWF) (индикатор эндотелиальных клеток, выстилающих кровеносные сосуды) через 4 недели после обработки либо (а) альгинатным гидрогелем, нагруженным VEGF, либо (b) микросферой, нагруженной VEGF / комбинированная система гидрогеля. Синий, зеленый и красный цвета представляют DAPI (ядра клеток), vWF и BrdU (указывающие на активное размножение клеток) соответственно. Стрелки указывают новообразованные капилляры (масштабная шкала 20 мкм). (c) Количественная оценка плотности капилляров в ткани [121]. Авторское право 2010 г., Спрингер, Нью-Йорк, США.

Трансплантация клеток является привлекательным подходом для стимулирования образования новых кровеносных сосудов, особенно когда клетки-хозяева, способные реагировать на доставленные факторы роста, отсутствуют или дисфункциональны.Однако трансплантация эндотелиальных клеток или эндотелиальных клеток-предшественников не была эффективной в клинических испытаниях, вероятно, из-за массовой гибели трансплантированных клеток, недостаточной интеграции трансплантированных клеток с сосудистой сетью хозяина и плохого набора гладкомышечных клеток хозяина для стимулирования созревания. формирование кровеносных сосудов. Было продемонстрировано, что доставка VEGF из носителей альгинат-PLG вместе с трансплантацией эндотелиальных клеток значительно увеличивает количество кровеносных сосудов, образованных трансплантированными эндотелиальными клетками [122]. Кроме того, трансплантация эндотелиальных клеток в сочетании с двойной доставкой VEGF и хемотаксического протеина-1 моноцитов (MCP-1) с использованием микрочастиц альгината усиливала образование функциональных сосудов и увеличивала количество зрелых сосудов, покрытых гладкомышечными клетками, у мышей [123]. Недавно были разработаны носители для доставки альгината, способные активно стимулировать внешнюю миграцию трансплантированных эндотелиальных клеток-предшественников и их распространение в ишемизированных тканях [124]. Эндотелиальные клетки-предшественники трансплантировали на носители, образованные из RGD-альгината, чтобы обеспечить адгезию и миграцию клеток, и гели также высвобождали VEGF для стимулирования движения клеток.Мыши, которые в противном случае пострадали бы от полной аутоампутации ишемической задней конечности, продемонстрировали нормальную структуру и функцию конечностей с этим новым подходом к доставке [124].

4.4.2. Bone

Несмотря на недавний прогресс, лечение травм костей по-прежнему часто ограничено из-за плохого заживления, и альгинатные гели обнаружили потенциал в регенерации кости путем доставки остеоиндуктивных факторов, костеобразующих клеток или их комбинации. Альгинатные гели имеют преимущества для регенерации костей и хрящей по сравнению с другими материалами из-за их способности вводиться в организм минимально инвазивным образом, их способности заполнять дефекты неправильной формы и простоты химической модификации с помощью адгезионных лигандов ( е.g., RGD) и контролируемое высвобождение факторов тканевой индукции (например, BMP, TGF-β). Однако альгинатные гели не обладают достаточными механическими свойствами, чтобы выдерживать нагрузку на начальных этапах регенерации без фиксации. Они также по своей природе не разлагаются в физиологических условиях, как было рассмотрено ранее, что подчеркивает необходимость контроля их разложения, чтобы остаточные гели не мешали регенерации. Альгинатные гели доказали свою полезность на животных моделях для доставки факторов роста, которые могут эффективно стимулировать регенерацию костей (например,g., костные морфогенетические белки). Использование RGD-альгинатных гелей позволяет полностью регенерировать дефекты бедренной кости критического размера у грызунов с низкой дозой BMP [125]. Альгинатные гели, которые доставляют ДНК, кодирующую морфогенетические белки кости (BMP), также продемонстрировали способность регенерировать значительную часть костной ткани [126,127]. Доставка множества факторов, либо в комбинации, либо в последовательности, также исследуется аналогично тому, как описано для ангиогенеза. Последовательная доставка BMP-2 и BMP-7 с использованием альгинатных гелей усиливала остеогенную дифференцировку стволовых клеток костного мозга in vitro [128], а совместная доставка BMP-2 и VEGF, высвобождаемых из альгинатных гелей, усиливала репарацию и регенерацию костные дефекты критического размера [129].

Когда клетки-хозяева, способные реагировать на морфогены, отсутствуют, или кто-то желает ускорить образование ткани, устройства на основе альгината также можно использовать для трансплантации популяций клеток, которые непосредственно участвуют в формировании кости. Трансплантация первичных остеобластов свода черепа крысы мышам с использованием RGD-альгинатных гелей усиливала образование кости in vivo [34] по сравнению с контрольными альгинатными гелями. Кроме того, совместная трансплантация первичных хондроцитов и остеобластов мышам с использованием RGD-альгинатных гелей позволила сформировать структуры, подобные пластинке роста, которые потенциально могут быть использованы для замены дисфункциональных эпифизов [130].Разлагаемые и пригодные для инъекций гели на основе альгината, состоящие из PAG и AAD, также смешивали с первичными остеобластами черепа крысы и вводили подкожно в спину мышей. Минерализованные костные ткани наблюдались через 9 недель [131].

(a) Структуры, похожие на пластинки роста, образованные совместной трансплантацией хондроцитов и остеобластов, аналогичные тем, которые наблюдаются при развивающихся длинных костях (× 100). Увеличенные изображения (б) хряща, (в) перехода и (г) областей костного и костного мозга (увеличение 200 ×) [130].Авторское право 2002 г., Национальная академия наук, Вашингтон, округ Колумбия, США.

Трансплантация стволовых клеток с использованием альгинатных гидрогелей широко используется в инженерии костной ткани. Было продемонстрировано, что толщина сшитых кальцием альгинатных гелей изменяет поведение клеток костного мозга крыс; однако различная геометрия не влияла на дифференцировку клеток [132]. Стромальные клетки костного мозга после того, как были индуцированы по пути остеобластов in vitro и смешаны с кальциево-сшитыми альгинатными гелями, восстановили горизонтальные дефекты альвеолярной кости у собак [133].Гели альгината / хитозана, содержащие мезенхимальные стволовые клетки и костный морфогенетический белок-2, также показали потенциал для образования губчатой ​​кости у мышей [134].

Альгинат также сочетается с неорганическими материалами для улучшения образования костной ткани. Композитные каркасы альгинат / гидроксиапатит (ГАП) с взаимосвязанными пористыми структурами были приготовлены методом разделения фаз, который усилил адгезию клеток остеосаркомы [135]. Гранулы альгинатного геля, инкапсулирующие клетки, были введены в кальций-фосфатный цемент и продемонстрировали потенциал для инженерии костной ткани в условиях умеренной нагрузки [136]. Кроме того, альгинатные гели, содержащие коллаген типа I и β-трикальцийфосфат, усиливают адгезию и пролиферацию стромальных клеток костного мозга человека, которые с трудом прикрепляются или размножаются на чистых альгинатных гелях [137].

4.4.3. Хрящ

Восстановление поврежденного или деградированного хряща по-прежнему является одной из основных проблем, стоящих перед ортопедией, но подходы тканевой инженерии недавно показали потенциал в регенерации хряща. Альгинатные гели оказались полезными для трансплантации хондрогенных клеток с целью восстановления поврежденного хряща на животных моделях.В ранних исследованиях использовалась суспензия хондроцитов в растворе альгината, смешанного с сульфатом кальция, и вводилась в формы лицевых имплантатов для получения хрящевой ткани заданной формы. Эти конструкции сформировали хрящ с сохранением трехмерной формы после 30 недель подкожной имплантации мышам и овцам, а содержание протеогликана и коллагена, а также модуль упругости сконструированного хряща достигали примерно 80% от значений, обнаруженных в нативном хряще [138]. , 139]. Впоследствии были разработаны альгинатные гели с памятью формы для конструирования хряща желаемой формы и размера in vivo после минимально инвазивной доставки.Вкратце, макропористые альгинатные гели с заданной геометрией прессовали в значительно меньшую форму (сухое состояние) и вводили мышам через небольшой катетер. Затем гели повторно гидратировали in situ с помощью суспензии первичных суставных хондроцитов крупного рогатого скота, и они восстанавливали свою первоначальную форму и размер в течение 1 часа, что позволило сформировать хрящ у мышей с желаемой геометрией [140].

Использование стволовых клеток для регенерации хряща очень привлекательно из-за инвазивных и деструктивных процессов, необходимых для получения первичных хондроцитов из тканей.Инкапсуляция в альгинате может регулировать дифференцировку стволовых клеток и, в частности, может усиливаться хондрогенез. Было продемонстрировано, что хондрогенный клон взрослых стволовых клеток может регулироваться посредством введения растворимых факторов и биофизических сигналов в системы трехмерных культур клеток [180]. Кроме того, была выдвинута гипотеза, что хондрогенез стволовых клеток связан с морфологией инкапсулированных клеток (т.е. с округлой формой клеток) [181], а альгинатные гели способствуют формированию округлой морфологии, которая может способствовать процессу клеточной дифференцировки [182].

Человеческие мезенхимальные стволовые клетки (МСК), инкапсулированные в шарики альгинатного геля, культивировали в бессывороточной среде с добавлением трансформирующего фактора роста (TGF) -β1, дексаметазона и аскорбат-2-фосфата в течение более одной недели и продемонстрировали для образования хряща в крупных костно-хрящевых дефектах [141]. Стромальные клетки костного мозга кролика (BMSC), культивируемые в альгинатных гелях, также вводили в костно-хрящевые дефекты в коленях кролика без использования надкостничного пластыря, что значительно усиливало клеточную пролиферацию и хондрогенную дифференцировку BMSC.Это привело к гистологическому и механическому улучшению тканей костно-хрящевых дефектов [142]. Хондрогенный потенциал стволовых клеток, полученных из жировой ткани человека (hASC), предполагает, что эти клетки являются возможным источником клеток для регенерации хряща, а хондрогенная дифференцировка hASC, засеянных в альгинатных гелях, значительно улучшалась в присутствии TGF-β1 [143]. Предварительно дифференцированные hASC, индуцированные трансдукцией аденовирусом, несущим плазмиду TGF-β2, сохраняли хондрогенный фенотип in vivo и приводили к образованию нового хряща, когда клетки инкапсулировали в шарики альгинатного геля и подкожно трансплантировали мышам [144].

Связывание RGD-содержащих пептидов с альгинатом может значительно усилить адгезивные взаимодействия с хондроцитами, что позволяет контролировать фенотип клеток. Сшитые гели с обратимым сдвигом, которые могут восстанавливать свою гелевую структуру после разрушения, вызванного сдвигом, были сформированы с использованием раствора RGD-альгината и первичных хондроцитов кролика. Эти гели вводились мышам минимально инвазивным способом и были эффективны при конструировании хряща in vivo () [145].

Изображения тканей, окрашенных H и E, через 6 недель после трансплантации первичных хондроцитов мышам с использованием либо (а) клеточно-сшитых гелей RGD-альгината, либо (б) только среды [145].Хондроциты в лакунах (обычно обнаруживаемые в естественном хряще) четко наблюдались для гелей с поперечно сшитыми клетками RGD-альгината. Авторское право 2009, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм, Германия.

4.4.4. Мышцы, нервы, поджелудочная железа и печень

Альгинатные гели также активно исследуются на предмет их способности опосредовать регенерацию и инженерию множества других тканей и органов, включая скелетные мышцы, нервы, поджелудочную железу и печень. Современные стратегии регенерации скелетных мышц включают трансплантацию клеток, доставку фактора роста или комбинацию обоих подходов [146, 147], и альгинатные гели обнаружили потенциал в этих стратегиях.Комбинированную доставку VEGF и инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1) из альгинатных гелей использовали для модуляции как ангиогенеза, так и миогенеза. Локализованная и устойчивая доставка обоих факторов роста привела к значительной регенерации мышц и функциональному формированию мышц из-за активации и пролиферации сателлитных клеток, а также к клеточной защите от апоптоза высвобожденными факторами [148]. Долгосрочная выживаемость и внешняя миграция первичных миобластов в поврежденную мышечную ткань in vivo из RGD-альгинатных гелей были резко увеличены за счет длительной доставки фактора роста гепатоцитов (HGF) и фактора роста фибробластов 2 (FGF 2) из ​​гелей [ 149].Это привело к обширной репопуляции мышечных тканей хозяина и увеличило регенерацию мышечных волокон в месте раны [150].

Альгинатные гели также исследовались на предмет восстановления центральной и периферической нервных систем. Высокоанизотропные капиллярные гели на основе альгината, введенные в острые поражения шейного отдела спинного мозга у взрослых крыс, были интегрированы в паренхиму спинного мозга без серьезных воспалительных реакций и направленного возобновления роста аксонов [151]. Альгинатные гели, ковалентно сшитые с этилендиамином, были полезны для восстановления 50-миллиметрового зазора в седалищном нерве кошек [152] и способствовали росту регенерирующих аксонов и реакциям астроцитов на культе перерезанного спинного мозга у молодых крыс [153] .Альгинатные гели также использовались в качестве клея для восстановления периферических нервных промежутков, которые не могли быть зашиты [154]. Альгинатные гели могут быть полезны для нейрональной терапии на основе клеток, поскольку нейральные стволовые клетки мышей, культивируемые в гранулах альгината кальция, сохраняют свою способность к многолинейной дифференцировке в нейроны и глиальные клетки [155]. Альгинатные гели, модифицированные пептидом, содержащим последовательность YIGSR (Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg), способствовали адгезии клеток нейробластомы NB2a и разрастанию нейритов из клеток в зависимости от плотности пептидов в гелях [35].

Тканевая инженерия — это потенциальный подход к обеспечению печеночной ткани для замены отказавшей печени, а альгинатные гели, инкапсулирующие гепатоциты, могут предложить подходящую платформу для разработки биоискусственной печени, поскольку ими легко манипулировать и их можно криоконсервировать [156, 157]. Гидрофильная природа альгинатных гелей, обработанных для демонстрации взаимосвязанной пористой структуры, позволяет эффективно внедрять гепатоциты в гели, сохраняя при этом высокие гепатоцеллюлярные функции [158, 159].Первичные гепатоциты крысы сохраняли жизнеспособность в альгинатных гелях и, по-видимому, синтезировали фибронектин, который откладывался на сфероидах и способствовал их функциональной экспрессии [160]. Приживление гепатоцитов было улучшено, когда гепатоциты были трансплантированы в долю печени крыс Lewis с использованием пористых альгинатных гелей, высвобождающих VEGF [161].

Одним из первых применений альгинатных гелей в тканевой инженерии была трансплантация инкапсулированных аллотрансплантатов островков поджелудочной железы и ксенотрансплантатов с целью лечения диабета I типа.В этом подходе гель использовался для обеспечения защиты от иммунной системы хозяина, чтобы избежать использования иммунодепрессантов, которые в противном случае потребовались бы для предотвращения отторжения трансплантата. Этот подход успешно применялся для лечения моделей диабета I типа на животных без использования иммунодепрессантов [162–164]. Эти альгинатные шарики, инкапсулирующие островки, обычно покрыты поли (аминокислотами), такими как поли-L-лизин, для уменьшения внешнего размера пор при сохранении структуры жидкого ядра [165].Объем трансплантата микрокапсулированных островковых клеток может быть уменьшен путем выбора подходящего альгинатного состава и чистоты [166]. Однако считается, что механическая и химическая нестабильность альгинатных гранул является ограничивающим фактором для долгосрочного выживания трансплантированных островков in vivo , что побуждает к продолжению исследований использования различных поли (аминокислот) в качестве материала покрытия и использования различных методов микротехнологии [167].

полистирол | химическое соединение | Britannica

полистирол , твердая, жесткая, блестяще прозрачная синтетическая смола, полученная путем полимеризации стирола. Он широко используется в сфере общественного питания в качестве жестких подносов и контейнеров, одноразовой столовой посуды и вспененных чашек, тарелок и мисок. Полистирол также сополимеризуется или смешивается с другими полимерами, что придает твердость и жесткость ряду важных пластмассовых и резиновых изделий.

Стирол получают реакцией этилена с бензолом в присутствии хлорида алюминия с образованием этилбензола. Бензольная группа в этом соединении затем дегидрируется с образованием фенилэтилена или стирола, прозрачного жидкого углеводорода с химической структурой CH 2 = CHC 6 H 5 .Стирол полимеризуется с использованием радикально-радикальных инициаторов, главным образом, в объемных и суспензионных процессах, хотя также используются растворы и эмульсии. Структуру полимерного повторяющегося звена можно представить как:

Подробнее по этой теме

основные промышленные полимеры: полистирол (ПС)

Эта жесткая, относительно хрупкая термопластичная смола полимеризуется из стирола (Ch3 = CHC6H5). Стирол, также …

Присутствие боковых фенильных (C 6 H 5 ) групп является ключом к свойствам полистирола. Твердый полистирол прозрачен из-за этих больших кольцевых молекулярных групп, которые предотвращают упаковку полимерных цепей в плотные кристаллические структуры. Кроме того, фенильные кольца ограничивают вращение цепей вокруг углерод-углеродных связей, придавая полимеру заметную жесткость.

Полимеризация стирола известна с 1839 года, когда немецкий фармацевт Эдуард Симон сообщил о его превращении в твердое вещество, позднее названное метастиролом.Еще в 1930 году полимер не нашел коммерческого применения из-за хрупкости и растрескивания (мельчайшее растрескивание), которые были вызваны примесями, которые привели к сшиванию полимерных цепей. К 1937 году американский химик Роберт Драйсбах и другие сотрудники физической лаборатории Dow Chemical Company получили очищенный мономер стирола путем дегидрирования этилбензола и разработали экспериментальный процесс полимеризации. К 1938 году полистирол производился серийно. Он быстро стал одним из самых важных современных пластиков из-за низкой стоимости производства больших объемов мономера стирола, простоты формования расплавленного полимера при литье под давлением, а также оптических и физических свойств материала.

Пенополистирол ранее изготавливали с помощью хлорфторуглеродных вспенивателей — класса соединений, запрещенных по экологическим причинам. Теперь вспененный пентаном или углекислым газом, полистирол превращается в изоляционные и упаковочные материалы, а также в пищевые контейнеры, такие как чашки для напитков, картонные коробки для яиц, одноразовые тарелки и подносы. К изделиям из твердого полистирола относятся отлитые под давлением столовые приборы, видеокассеты и аудиокассеты, а также футляры для аудиокассет и компакт-дисков.Многие свежие продукты упаковываются в прозрачные поддоны из полистирола вакуумного формования из-за высокой газопроницаемости и хорошей паропроницаемости материала. Прозрачные окошки во многих почтовых конвертах сделаны из полистирольной пленки.