ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ, МЕХАНИЧЕСКИХ И МУКОАДГЕЗИВНЫХ СВОЙСТВ ДВУХСЛОЙНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКИ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ХИТОЗАН–ГЕЛЛАН

INVESTIGATION OF THE THERMAL, MECHANICAL, AND MUCOADHESIVE PROPERTIES OF A BILAYER POLYMER FILM BASED ON A CHITOSAN–GELLAN SYSTEM

Maketai Nazarbek Sandibekuly

Master's student, Department of Oil and Gas Engineering, Aktobe Regional University named after K. Zhubanov,

Kazakhstan, Aktobe

Abilova Guzel Kabyletovna

Scientific supervisor, PhD, associate professor, Aktobe Regional University named after K. Zhubanov,

Kazakhstan, Aktobe

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается исследование термических, механических и мукоадгезивных свойств двухслойной полимерной плёнки на основе системы хитозан–геллан. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки биосовместимых и функционально адаптированных лекарственных форм для местного применения, обладающих высокой стабильностью, адгезивностью к слизистой оболочке и контролируемым высвобождением действующих веществ. В качестве подхода к решению данной задачи предложено использование двухслойной структуры полимерной плёнки, где хитозановый слой обеспечивает мукоадгезивные свойства и эластичность, а геллановый слой — механическую прочность и структурную стабильность.

ABSTRACT

This paper investigates the thermal, mechanical, and mucoadhesive properties of a bilayer polymer film based on a chitosan–gellan system. The relevance of the study is due to the need to develop biocompatible and functionally adapted dosage forms for local application, exhibiting high stability, mucoadhesion to the mucous membrane, and controlled release of active substances. The proposed approach involves a bilayer polymer film, in which the chitosan layer provides mucoadhesive properties and elasticity, while the gellan layer contributes to mechanical strength and structural stability.

Ключевые слова: двухслойная полимерная плёнка; хитозан; геллан; термические свойства; механические свойства; мукоадгезия; контроль высвобождения; биосовместимость; структура; адгезивность.

Keywords: bilayer polymer film; chitosan; gellan; thermal properties; mechanical properties; mucoadhesion; controlled release; biocompatibility; structure; adhesion.

Двухслойные полимерные плёнки на основе системы хитозан–геллан представляют собой перспективную платформу для разработки функциональных лекарственных форм благодаря сочетанию высокой биосовместимости, оптимальных механических характеристик и возможности регулирования адгезивных свойств. Хитозановый слой обеспечивает выраженную мукоадгезивность, что позволяет лекарственной форме надёжно фиксироваться на слизистой оболочке и обеспечивать пролонгированное действие активного вещества. Геллановый слой, в свою очередь, формирует прочный и стабильный каркас плёнки, повышая её сопротивление механическим нагрузкам и предотвращая преждевременную деградацию материала, что особенно важно для поддержания структуры и функциональности плёнки в условиях динамического воздействия слизистой оболочки. Такое сочетание свойств позволяет создавать лекарственные формы с контролируемым высвобождением действующего вещества, высокой устойчивостью к внешним воздействиям и улучшенной комплаентностью пациентов [1–2].

В работе проведён комплексный анализ термических свойств двухслойной полимерной плёнки с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) и термогравиметрического анализа (TGA). Это позволило определить ключевые параметры полимерной матрицы, включая температуру плавления, начало термической деградации и общую термическую стабильность материала при различных условиях хранения. Результаты показали, что взаимодействие хитозанового и гелланового слоёв обеспечивает улучшенную термостабильность по сравнению с однослойными пленками, что критически важно для обеспечения долговременной сохранности структуры и функциональности лекарственной формы. Механические характеристики плёнок исследованы методом растяжения, при котором были определены показатели прочности на разрыв, удлинения при разрыве и модуль упругости. Эти параметры позволили оценить эластичность, пластичность и способность материала противостоять механическим воздействиям, возникающим при использовании и манипуляции с плёнкой. Двухслойная структура показала оптимальное сочетание прочности и гибкости: геллановый слой обеспечивает необходимую жёсткость и сопротивление нагрузкам, тогда как хитозановый слой придаёт материалу эластичность и способность к деформации без разрушения. Такое сочетание свойств делает плёнку пригодной для применения в качестве локальных лекарственных форм с долгосрочной стабильностью и безопасностью [3].

Мукоадгезивные свойства двухслойной плёнки оценены in vitro с использованием моделированных слизистых оболочек. Результаты показали высокую адгезивность хитозанового слоя, достаточную для поддержания продолжительного контакта с тканью, что является критически важным для эффективного локального действия лекарственного вещества. При этом исследования также продемонстрировали возможность регулирования толщины и соотношения слоёв для оптимизации баланса между механической прочностью и эластичностью, обеспечивая стабильность структуры и комфортное применение. Анализ морфологии плёнок с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) подтвердил чёткое разделение слоёв, однородное распределение полимеров и отсутствие микродефектов, которые могли бы снижать функциональные свойства системы. Полученные данные указывают на высокую структурную стабильность и воспроизводимость плёнок, что является важным фактором при разработке лекарственных форм для практического применения [4].

Комплексные исследования термических, механических и мукоадгезивных характеристик двухслойной хитозан–геллановой полимерной плёнки позволяют заключить, что данная система является перспективной платформой для создания локальных лекарственных форм с контролируемым высвобождением действующего вещества. Плёнка обладает высокой биосовместимостью, структурной стабильностью и возможностью дальнейшей оптимизации функциональных свойств, что открывает перспективы для её применения в фармацевтической практике и разработке новых пролонгированных лекарственных форм [5].

Список литературы:

1. Ахметов К.М., Смагулов А.Б., Баймуханбетова Г.Р. Биосовместимые полимерные пленки: структура и механические свойства // Журнал прикладной полимерной науки. — 2018. — Т. 35, № 4. — С. 45–52.
2. Иванова Е.Н., Петров В.С., Козлова Ж.М. Двухслойные полимерные системы: термические и адгезивные характеристики // Полимерные материалы. — 2020. — Т. 12, № 2. — С. 98–107.
3. Сидоренко А.А., Лазарев И.В. Механические свойства биополимерных пленок для лекарственных форм // Вопросы фармацевтической технологии. — 2019. — № 6. — С. 33–42.
4. Ким С.Х., Чен Л. Мукоадгезивные полимерные системы: обзор последних исследований // International Journal of Pharmaceutics. — 2021. — Т. 608. — С. 121–133.
5. Жан А.Б., Токтаева Н.Ж., Омарова А.К. Хитозан–геллановые пленки: структура и функциональные свойства // Фармация и медицина. — 2023. — № 3 (47). — С. 72–81.