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Synthèse , caractérisation et application d'hydrogels basés sur le pva greffé par des monomères acryliques
(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2023) Hocine, Salima; Ghemati, Djamila(Directeur de thèse)
Les hydrogels intelligents présentent des caractéristiquesuniquesqui leur permettent de réagir aux conditions environnementales grâce à leur sensibilité au pH, aux ions et à la température. Une variété de polymères naturels et synthétiques a été utilisée pour fabriquer ces hydrogels, parmi eux, le polyvinyle alcool (PVOH) est l'un des polymères les plus couramment utilisés. Cette étude vise à préparer des hydrogels sensibles au pH. Des hydrogels d'alcool polyvinylique-g-poly (acide acrylique-co-2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique acide) avec un rapport molaire d'AA/AMPS variable ont été synthétiséspar copolymérisation radicalaire des monomères acryliques partiellement neutralisés, puis caractérisés par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), analyse élémentaire, diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et analyse thermogravimétrique (ATG). Ensuite, les propriétés mécaniques et le gonflement/rétraction dans l'eau distillée, la solution saline 0.9%, et les solutions physiologiques (SGF, pH = 1,2), (SIF, pH = 6,8), (PBS, pH = 7,4), la modélisation de la cinétique du gonflement et le mécanisme de diffusion, la biodégradabilité des hydrogels ont été étudiés. L'inclusion et la libération contrôlée de l'albumine de sérum bovin (BSA) sur les hydrogels synthétisés ont été étudiées en fonction des différents paramètres physico-chimiques, et la cinétique de libération a été évaluée par plusieurs modèles mathématiques. L'adsorption des colorants organiques le bleu de méthylène (BM) et le rouge Congo (RC) a été étudiée en fonction de plusieurs paramètres, ainsi que la modélisation des isothermes d'adsorption et la régénération des hydrogels. L'effet du rapport molaire d'AA/AMPS et du pH sur les propriétés de gonflement des hydrogels a été optimisé. Les résultats montrent que les hydrogels obtenus sont sensibles à la fois au pH et à la force ionique ; le taux de gonflement est maximal à un pH =6.8 et diminue en diminuant le pH ou en augmentant la force ionique. La diffusion des molécules d'eau dans les hydrogels présente un comportement non-Fickien, et le modèle de deuxième ordre (Schott H) décrit de manière adéquate la cinétique du gonflement des hydrogels. L'incorporation de l'albumine de sérum bovin (BSA) dans les hydrogels peut être réalisée en utilisant la méthode de gonflement. La quantité adsorbée de BSA augmente avec l'augmentation de taux d'AMPS, et elle dépend principalement du comportement de gonflement de l'hydrogel. L'hydrogel avec une quantité adsorbée élevéeen BSA présente un taux de libération plus rapide et plus élevé. Le meilleur taux de libération est obtenu à pH gastrique (pH=1.2). La cinétique de libération de BSA a suivi la cinétique de Hixson-Crowell. Enfin, la capacité d'adsorption de bleu de méthylène sur les hydrogels est plus grande que celle du rouge Congo, et elle dépend de pH de la solution. L'étude de la cinétique d'adsorption montre que le modèle pseudo-second ordre décrit mieux le phénomène d'adsorption, tandis quele modèlede Langmuir décrit mieux les valeurs expérimentales. Ces hydrogels peuvent être réutilisés dans l'adsorption des colorants après régénération.
Synthesis, characterization and swelling behavior of pH-sensitive polyvinylalcohol grafted poly(acrylic acid-co-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) hydrogels for protein delivery
(Springer, 2023) Hocine, Salima; Ghemati, Djamila; Aliouche, Djamel
The aim of the current study was to fabricate a pH-sensitive hydrogels for controlled release of Bovine serum albumin (BSA) protein. In this research work, polyvinylalcohol grafted poly(acrylic acid-co-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) (PVOH-g-poly(AA-co-AMPS)) hydrogels with varying AA/AMPS molar ratio were synthesized through free radical graft copolymerization of partially neutralized acrylic monomers and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, Elemental analysis, X-ray diffraction, and Scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis. Then, mechanical proprieties of hydrogels were investigated, and drug release behavior with Bovine serum albumin (BSA) as model drug was studied in vitro. The effect of AA/AMPS molar ratio, pH media on the swelling property of hydrogels was optimized. Results indicated that the strong interaction in the hydrogels resulted in the formation of a more stable copolymer. The high values of the grafting percentage which exceeds 800% confirmed the high performance of the grafting and the successful synthesis. Grafting AMPS onto PVOH/AA improved both thermal stability and mechanical properties of hydrogel. The hydrogel is simultaneous sensitive to pH and ionic strength; the swelling ratio maximizes at pH 6.8 medium and shrinks at pH 1.2, and decreases as the ionic strength increases; the swelling dynamic mechanism was explained well by Fickian diffusion and Schott’s pseudo-second-order models. Different kinetic models were applied, and it has been observed that release profile of BSA best followed the Hixson–Crowell for the release of drug in all release media. However, Zero order and Korsmeyer–peppas models only for pH 1.2 and pH 7.4. The swelling of the hydrogels and release of BSA from the drug loaded hydrogels occurred through non-Fickian diffusion mechanism. It is believed that this hydrogel could be potentially used for localized drug delivery