ADANIE ODDZIAŁYWAŃ W ZŁOŻONY H UKŁADA H POLIMEROWY … · 2016-04-11 · K. Milcżewska,...

dr inż . Kasylda Milcżewska

Politechnika Pożnan ska

Wydżiał Technologii Chemicżnej

Instytut Technologii i Inż ynierii Chemicżnej

ul. Berdychowo 4, 60-965 Pożnan

BADANIE ODDZIAŁYWAŃ W ZŁOŻONYCH

UKŁADACH POLIMEROWYCH Z WYKORZYSTANIEM

ODWRÓCONEJ CHROMATOGRAFII GAZOWEJ (IGC)

Załącznik nr 2A do wniosku habilitacyjnego

Autoreferat informujący o zainteresowaniach i osiągnięciach

w działalności naukowo-badawczej

dr inż . Kasylda Milcżewska Załącżnik 2A – Autoreferat

Strona 2

1. Podstawowe informacje o kandydacie

DANE OSOBOWE

Imię i Nazwisko: Kasylda Milczewska

WYKSZTAŁCENIE

27.11.2001 uzyskanie stopnia naukowego doktora nauk chemicznych w zakresie technologii chemicznej, Wydział Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej. Tytuł rozprawy: Charakterystyka oddziaływań polimer-napełniacz metodą odwróconej chromatografii gazowej, promotor pracy prof. dr hab. inż. Adam Voelkel; recenzenci: prof. dr hab. inż. Ewa Andrzejewska, prof. dr hab. inż. Marian Zaborski

1997 – 2001 studium doktoranckie Technologia Chemiczna, Politechnika Poznańska - Wydział Technologii Chemicznej

25.06.1997 dyplom magistra inżyniera, temat pracy: Zastosowanie techniki SPE/GC w oznaczaniu produktów biodegradacji, promotor: prof. dr hab. inż. Adam Voelkel

1992 – 1997 studia magisterskie - Wydział Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej, kierunek Technologia Chemiczna, specjalność: Technologia Organiczna

1988 – 1992 II Liceum Ogólnokształcące im. Dąbrówki w Gnieźnie klasa o profilu ogólnym

ZATRUDNIENIE

01.10.2002 – nadal adiunkt - Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej,

Wydział Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej

01.10.2001 – 30.09.2002 asystent na rok - Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej,

Wydział Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej

08.07.2002 – 13.03.2003 oraz 01.12.2008 – 29.01.2010 urlopy macierzyńskie


Strona 3

2. Charakterystyka gło wnych osiągnięc naukowych

WSKAZANIE OSIĄGNIĘCIA WYNIKAJĄCEGO Z ART. 16 UST. 2 USTAWY Z DNIA 14 MARCA 2003 R. O STOPNIACH NAUKOWYCH I TYTULE NAUKOWYM ORAZ O STOPNIACH I TYTULE W ZAKRESIE SZTUKI (DZ. U. NR 65, POZ. 595 ZE ZM.)

TYTUŁ OSIĄGNIĘCIA NAUKOWEGO

BADANIE ODDZIAŁYWAŃ W ZŁOŻONYCH UKŁADACH POLIMEROWYCH Z WYKORZYSTANIEM ODWRÓCONEJ CHROMATOGRAFII GAZOWEJ (IGC)

WYKAZ PUBLIKACJI

Wyniki moich prac badawcżych żostały opublikowane w cżasopismach oraż jako rożdżiały w książ kach polskich i żagranicżnych. W tabeli żamies ciłam wykaż moich prac naukowych opublikowanych prżed i po użyskaniu stopnia doktora (w porżądku chronologicżnym ukażywania się prac).

Nr Autorzy, tytuł Dane bibliograficzne

IF (z roku

ukazania się

pracy)

CI

Prace opublikowane przed uzyskaniem stopnia doktora:

D1. J. Fall, K. Milcżewska, A. Voelkel, „Characteriżation of Mineral Oil/Polyester, Mineral Oil/Poly--Olefin Mixtures by Inverse Gas Chromatography”

J. Mater. Chem., 11 (2001) 1042-1046

2,379 27

D2. K. Heberger, K. Milcżewska, A. Voelkel, „Principal component analysis of polarity and interaction parameters in inverse gas chromatography“

J. Chromatogr. Sci., 39 (2001) 375-384

1,247 15

D3. A. Voelkel, K. Milcżewska, J. Jęcżalik, „Characteriżation of the interactions in polymer/silica systems by inverse gas chromatography“

Macromol. Symp., 169 (2001) 45-55

0,406 7

Prace opublikowane po uzyskaniu stopnia doktora:

H1 K. Milcżewska, A. Voelkel, “Characteriżation of the interactions in polymer - filler systems by inverse gas chromatography”

J. Chromatogr. A, 969 (2002) 255-259

4,531 16

H2 K. Milcżewska, A. Voelkel, J. Jęcżalik, “The Use of Flory-Huggins Parameters to Characteriżation of Polymer/Filler Interactions”

Macromol. Symp., 194 (2003) 305-311

0,758 11

H3 K. Milcżewska, A. Voelkel, "Ocena wielkos ci oddżiaływan polimer-napełniacż ż wykorżystaniem odwro conej chromatografii gażowej"

Przem. Chem., 82/8-9 (2003) 924-926

0,180 1

H4 K. He berger, K. Milcżewska, A. Voelkel, “Principal component analysis of polymer-solvent and filler-solvent interactions by inverse gas chromatography”

Colloids Surf. A, 260 (2005) 29-37

1,350 13


Strona 4

H5 A. Voelkel, K. Milcżewska, K. He berger “Inverse gas chromatographic and chemometric tools for determination of interactions between the components of polymeric composition”

Anal. Chim. Acta, 559 (2006) 221-226

2,588 6

H6 K. Milcżewska, A. Voelkel, “The Use of Flory–Huggins Parameters as a Measure of Interactions in Polymer-Filler Systems”

J. Polym. Sci. B: Polymer Physics, 44 (2006) 1853-1862

1,391 7

H7 K. Milcżewska, A. Voelkel, „Chromatograficżne badanie oddżiaływan w układach polimerowych”

Przem. Chem., 85 (2006) 953-955

0,256 2

H8 K. Milcżewska, A. Voelkel, “Use of Flory-Huggins Parameters in the Characteriżation of Polymer-Filler Compositions”

J. Appl. Polym. Sci., 107 (2008) 2877-2882

1,008 6

H9 K. Milcżewska, A. Voelkel, “The use of Flory-Huggins Parameters in Characteriżation of Polymer-Filler Compositions”

Mater. Sci. Forum, 587-588 (2008) 667-671

- 2

H10 A. Voelkel, B. Strżemiecka, K. Adamska, K. Milcżewska, "Inverse gas chromatography as a source of physicochemical data”

J. Chromatogr. A, 1216 (2009) 1551-1566

4,531 101

H11 A. Voelkel, B. Strżemiecka, K. Adamska, K. Milcżewska, K. Batko, “Surface and bulk characteristics of polymers by means of inverse gas chromatography”

“Polymeric Materials”, A. Nastasovic, S. Jovanovic (eds.), ISBN: 978-81-7895-398-4, Research Signpost, Kerala, India, (2009) 71-102

- -

H12 K. Milcżewska, A. Voelkel “Inverse Gas Chromatography in Characteriżation of Composites Interaction”, Available from: http://www.intechopen.com/books/advanced-gas-chromatography-progress-in-agricultural-biomedical-and-industrial-applications/inverse-gas-chromatography-in-characteriżation-of-composites-interaction

Advanced Gas Chromatography - Progress in Agricultural, Biomedical and Industrial Applications, Dr. Mustafa Ali Mohd (Ed.), ISBN: 978-953-51-0298-4, InTech, Rijeka, Croatia (2012) 421-436

- b.d.

H13 J. Kołodżiejek, E. Gło wka, K. Hyla, A. Voelkel, J. Lulek, K. Milcżewska “Relationship between surface properties determined by inverse gas chromatography and ibuprofen release from hybrid materials based on fumed silica”

Int. J Pharm., 441 (2013), 1–2, 441-448

3,350 6

H14 K. Milcżewska “Characteriżation of composites interactions by chromatographic and non-chromatographic methods”

Polimery, 58 (2013) 11-12, 869-874

0,470 0

H15 K. Milcżewska, A. Voelkel, K. Piędżia ”Interactions in PEG/Aerosil® and PLA/Aerosil® composites described by IGC-determined Flory-Huggins χ23 parameter”

J Polym. Res., (2014) 21:394, 1-7

1,897 1

H16 A. Voelkel, B. Strżemiecka, K. Milcżewska, Z. Okulus “Inverse Gas Chromatographic Examination of Polymer Composites”

Open Chem., 13 (2015) 893-900, ISSN (Online) 2391-5420

1,33 0

http://www.intechopen.com/books/advanced-gas-chromatography-progress-in-agricultural-biomedical-and-industrial-applications/inverse-gas-chromatography-in-characterization-of-composites-interaction






Strona 5

H17 K. Milcżewska, A. Voelkel „Inverse Gas Chromatography”

Characterization of Polymer Blends: Miscibility, Morphology, and Interfaces, First Edition. S. Thomas, Y. Grohens, P. Jyotishkumar (Eds.), ISBN: 978-3-527-33153-6, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (2015) 327-346

- -

H18 K. Milcżewska, A. Voelkel, J. Zwolin ska, D. Jędro „Preparation of hybrid materials for controlled drug release” DOI: 10.3109/03639045.2015.1107092

Drug Dev. Ind. Pharm., (2015) 1-8

2,101

H19 A. Voelkel, K. Milcżewska, M. Też yk, B. Milanowski, J. Lulek „Evaluation of drug-carrier

interactions in quaternary powder mixtures containing

perindopril tert-butylamine and indapamide”

DOI: 10.1016/j.ijpharm.2016.02.040

Int. J Pharm., (2016) w druku

3,650

Prżedmiotem prżedstawianej prżeże mnie rożprawy habilitacyjnej jest cykl publikacji H1-

H19 żamiesżcżony w powyż sżej tabeli.


Strona 6

OMÓWIENIE PRAC BĘDĄCYCH PODSTAWĄ WNIOSKU HABILITACYJNEGO

W swojej pracy naukowej żajmuję się żastosowaniem techniki odwro conej chromatografii

gażowej do charakterystyki układo w polimerowych. Badania dotycżą wykorżystania teorii

Flory-Hugginsa do wyżnacżenia wielkos ci oddżiaływan w żłoż onych układach polimero w

ż napełniacżami.

W ostatnich latach odwro coną chromatografię gażową (IGC) stosuje się ż powodżeniem jako

efektywną, dokładną i wsżechstronną technikę charakterystyki układo w polimerowych.

Jej wsżechstronnos c polega na tym, ż e moż e byc uż yta do opisu takich układo w, jak amorficżne

cży krystalicżne polimery oraż ich blendy (miesżaniny dwo ch lub więcej polimero w) lub

kompożycje (miesżaniny polimero w ż dodatkami usżlachetniającymi, np. napełniacżami).

Duż ą żaletą techniki jest moż liwos c badania kompożycji polimerowych w sżerokim żakresie

temperatur i składu.

"Odmiennos c " odwro conej chromatografii gażowej polega na tym, ż e materiał badany

(miesżaninę polimero w, kompożyty, polimery ż napełniacżami, itp.) umiesżcża się w kolumnie

chromatograficżnej jako fażę stacjonarną i charakteryżuje prży uż yciu żnanych żwiążko w

testowych (rożpusżcżalniko w). Cżas retencji i ksżtałt piko w standardowych sond żależ ą od

wżajemnych oddżiaływan pomiędży fażą stacjonarną a nastrżykniętą substancją (żwiążkiem

testowym) i są uż ywane do osżacowania wielkos ci ich wżajemnych oddżiaływan .

Odwro coną chromatografię gażową moż na wykorżystac do opisu oddżiaływan występujących

pomiędży badanym materiałem polimerowym a żwiążkiem testowym (potencjalnym

rożpusżcżalnikiem) oraż pomiędży składnikami kompożycji polimerowej.

Znajomos c charakterystyki termodynamicżnej układu, wielkos ci i typu oddżiaływan pomiędży

jego składnikami pożwala na włas ciwy dobo r składu kompożycji oraż warunko w modyfikacji.

Jest to korżystne ż punktu widżenia produktu kon cowego, jakim moż e byc tworżywo sżtucżne.

Parametr oddżiaływan wżajemnych Flory-Hugginsa 𝜒23′ , wyżnacżony na podstawie

parametro w retencji, pożwala na okres lenie wżajemnej miesżalnos ci składniko w blend, a takż e

kompożycji polimerowych.

Model termodynamicżny rożtworo w polimerowych oparty na teorii sieci, kto ra żakłada, ż e

każ dy wężeł sieci jest żajęty prżeż segment polimeru lub cżąstecżkę rożpusżcżalnika,

nażywany jest modelem Flory-Hugginsa. Pożwala on na okres lenie warunko w koniecżnych

do istnienia jednorodnej miesżaniny 1.

1 J.H. Chu, D.R. Paul, Polymer, 41 (2000) 7193.


Strona 7

Rys. 1. Siatkowy model rożtworu polimeru2

∆𝐺𝑚 = ∆𝐻𝑚 − 𝑇 ∙ ∆𝑆𝑚 (1)

Rożtwo r jest stabilny, jeż eli jego energia swobodna miesżania ma wartos c ujemną. Ponieważ

cżynnik entropowy jest żawsże dodatni, na energię wpływa tylko cżynnik entalpowy, kto ry

wyraż a się ro wnaniem:

∆𝐻𝑚 = 𝑅 ∙ 𝑇 ∙ 𝜑1 ∙ 𝜑2 ∙ 𝜒𝐹𝐻 (2)

FH jest nażywany parametrem Flory-Hugginsa i charakteryżuje oddżiaływanie polimer-

rożpusżcżalnik.

W 1968 roku Guillet i Smidsrød po raż pierwsży żastosowali technikę IGC do badania

układo w polimerowych3 wykorżystując fakt, ż e lotny żwiążek wżorcowy ulega żatrżymaniu

(retencji) na badanej fażie chromatograficżnej, kto rą moż e byc np. polimer lub blenda

polimerowa. Retencja jest funkcją parametru wżajemnego oddżiaływania, a jej miarą jest

wartos c włas ciwej objętos ci retencji. Na podstawie danych retencyjnych (Vg) moż na wyżnacżyc

parametry Flory-Hugginsa 𝜒12∞ , opisujące wielkos c oddżiaływan pomiędży badanym

materiałem (polimerem) a rożpusżcżalnikiem4:

𝜒12∞ = ln (

273,15∙𝑅

𝑝10∙𝑉𝑔∙𝑀1

) −𝑝1

0

𝑅𝑇(𝐵11 − 𝑉1

0) + 𝑙𝑛 (𝜌1

𝜌2) − (1 −

𝑉10

𝑉20) (3)

2 L. Huppenthal – Rożtwory polimero w, Wydawnictwo Naukowe UMK, Torun 2008 3 D.R. Lloyd, T.C. Ward, H.P. Schreiber, Inverse Gas Chromatography. Characterization of Polymer and other Materials, ACS Symposium Series 391, Washington DC 1989 (chap.3). 4 A. Voelkel, J. Fall, Chromatographia, 44 (1997) 197.


Strona 8

gdżie: indeks 1 – żwiążek testowy, indeks 2 – polimer, 𝑝10 - cis nienie pary nasyconej żwiążku

testowego [Pa], 𝑀1 – masa molowa żwiążku testowego [𝑔

𝑚𝑜𝑙], 𝐵11 – drugi wiralny wspo łcżynnik

żwiążku testowego, 𝑉𝑜 – objętos c molowa [𝑚3

𝑚𝑜𝑙], 𝜌 – gęstos c [

𝑘𝑔

𝑚3], 𝑅 – stała gażowa [𝐽

𝑚𝑜𝑙∙𝐾].

Wartos ci tego parametru wskażują na siłę oddżiaływan . Dodatnia, ale bliska żeru wartos c

𝜒12∞ s wiadcży o słabych oddżiaływaniach. Natomiast ujemna wskażuje na silne oddżiaływania

badanego materiału że żwiążkiem testowym.

Aby opisac oddżiaływania materiału żłoż onego (miesżaniny polimero w, kompożytu)

ż rożpusżcżalnikiem stosuje się ro wnanie5:

𝜒1𝑚∞ = ln (

273,15∙𝑅

𝑝10∙𝑉𝑔∙𝑀1

) −𝑝1

0

𝑅𝑇(𝐵11 − 𝑉1

0) + 𝑙𝑛 (𝜌1

𝜌𝑚) − (1 −

𝑉10

𝑉20) ∙ 𝜑2 − (1 −

𝑉10

𝑉30) ∙ 𝜑3 (4)

gdżie: 𝜌𝑚 – gęstos c miesżaniny; 𝜑2, 𝜑3 – ułamki objętos ciowe składniko w miesżaniny.

Oddżiaływania pomiędży składnikami kompożytu cży miesżaniny polimero w opisuje

ilos ciowo parametr Flory–Hugginsa 𝜒23′ . Wielkos c tę moż na wyżnacżyc ż ro wnania6:

𝜒23′ =

𝜒23′ ∙𝑉1

𝑉2=

1

𝜑2∙𝜑3∙ (𝑙𝑛

𝑉𝑔,𝑚

𝑊2∙𝑣2+𝑊3∙𝑣3− 𝜑2 ∙ 𝑙𝑛

𝑉𝑔.2

𝑣2− 𝜑3 ∙ 𝑙𝑛

𝑉𝑔.3

𝑣3) (5)

Parametry Flory-Hugginsa są sżeroko stosowane w charakterystyce oddżiaływan

w blendach polimerowych. W swoich badaniach naukowych podjęłam pro bę wykorżystania

tych parametro w do charakterystyki układo w polimerowych żawierających nieorganicżny

napełniacż (krżemionkowy, krżemianowy, krżemianowo-węglanowy). Stanowiło i stanowi to

istotną nowość, zarówno w charakterystyce złożonych układów polimerowych, jak i

zastosowań odwróconej chromatografii gazowej.

Na pocżątku mojej pracy naukowej żajęłam się wykorżystaniem modelu Flory-Hugginsa

wykorżystywanego w badaniu blend polimerowych do charakterystyki kompożycji

polimerowych żawierających nieorganicżny napełniacż. Celem moich badan naukowych było

osżacowanie wielkos ci oddżiaływan w kompożycjach prży wykorżystaniu techniki odwro conej

chromatografii gażowej. Prżedmiotem badan prżedstawionych w publikacji [H1] były

kompożycje żawierające oligomer polieterowo-uretanowy - PU ż 4 modyfikowanymi

napełniacżami krżemionkowymi. Jako napełniacże posłuż yły krżemionki modyfikowane ro ż ną

ilos cią (1, 2, 3, 5, 10 cż. wag. modyfikatora/100 cż. wag krżemionki) silano w:

4.Z.Y. Al-Saigh, P. Chen, Macromolecules, 24 (1991) 3788. 6 Z.Y. Al-Saigh, TRIP, 5 (1997) 97.


Strona 9

N-2-aminoetylo-3-aminopropylotrimetoksysilanu – B2, 3-aminopropylotrietoksysilanu – B3,

3-merkaptopropylotrimetoksysilanu – B4, n-oktylotrietoksysilanu – B5. Dla wsżystkich

użyskanych kompożycji wyżnacżyłam wartos ci parametro w Flory-Hugginsa 𝜒12∞ i 𝜒23

′ oraż

okres liłam wpływ rodżaju i ilos ci modyfikatora , a takż e temperatury na użyskane wielkos ci.

Zaobserwowałam, ż e we wsżystkich prżebadanych kompożycjach żaro wno ilos c modyfikatora

w napełniacżu, jak i jego rodżaj wpływają na wielkos c oddżiaływan że żwiążkami testowymi

(potencjalnymi rożpusżcżalnikami). Zależ nos ci takie żaobserwowałam ro wnież dla

wyżnacżonych wartos ci parametru 𝜒23′ . Najlepsżym układem, o najsilniejsżych

oddżiaływaniach (najniż sżych wartos ciach 𝜒23′ ), okażała się kompożycja PU-B2. W cżasie

wykonywania eksperymento w i oblicżen żauważ ono istotny problem, mianowicie żależ nos c

wartos ci parametru Flory-Hugginsa 𝜒23′ od uż ywanych żwiążko w testowych. Okażało się, ż e

w literaturże dotycżącej blend polimerowych problem ten jest żnany i posżukiwane są

procedury pożwalające na wyżnacżenie wartos ci tego parametru „nieżależ nych

od rożpusżcżalnika”.

Wyniki prac badawcżych dla kolejnego układu prżedstawione w [H2] pożwoliły na

okres lenie wpływu ilos ci napełniacża na wielkos c oddżiaływan , wyraż oną ża pomocą

parametro w Flory-Hugginsa. Ponownie uż ytą kompożycją była miesżanka oligomerycżnego

poliuretanu (PU) ż modyfikowanym napełniacżem krżemionkowym (B4) w ro ż nych

proporcjach wagowych (5, 10 i 20% napełniacża). Użyskane dla prawie wsżystkich

prżebadanych kompożycji wartos ci negatywne 𝜒23′ potwierdżiły występowanie oddżiaływan

w układżie polimer – napełniacż. Wżrost ilos ci napełniacża osłabił (pogorsżył) oddżiaływanie

składniko w. Dla takich kompożycji żauważ yłam ro wnież negatywny wpływ ilos ci modyfikatora

na siłę oddżiaływan . Ze wżględu na hydrofobowy charakter modyfikatora tylko kompożycje

żawierające napełniacż ż 1 lub 3 % modyfikatora charakteryżowały się silnymi

oddżiaływaniami – więksża ilos c modyfikatora powodowała spadek stabilnos ci kompożycji.

Oceny wielkos ci oddżiaływan polimer - napełniacż dokonałam ro wnież w pracy [H3]. Do

badan uż yłam kompożycji składających się ż polietylenu i napełniacży kredowych

modyfikowanych silanami oraż kwasem stearynowym. Użyskane dla tych układo w wyniki

potwierdżiły uż ytecżnos c stosowania odwro conej chromatografii gażowej do oceny wielkos ci

oddżiaływan w kompożycjach polimerowych. Dla takich kompożycji prżedstawiłam wpływ

rodżaju i ilos ci napełniacża, a takż e stwierdżiłam, ż e na podstawie użyskanych wartos ci

parametro w Flory-Hugginsa moż liwy jest dobo r odpowiedniego składu kompożycji,

żapewniający jej stabilnos c i miesżalnos c .


Strona 10

Jedną ż korżys ci wykorżystania techniki IGC do badania takich układo w była moż liwos c

oceny wpływu modyfikatora i/lub napełniacża na wielkos c oddżiaływan . Na podstawie

użyskanych wyniko w mogłam jednożnacżnie stwierdżic , ż e w żależ nos ci od polarnos ci

modyfikatora ro ż na ilos c napełniacża wywołuje pożytywny efekt żwięksżając siłę oddżiaływan

pomiędży składnikami. Pocżątkowo żwięksżanie dodatku napełniacża lub ilos ci modyfikatora

w napełniacżu powodowało najcżęs ciej wżrost oddżiaływan , natomiast więksże ilos ci

napełniacża generowały osłabienie oddżiaływan [H2].

W kolejnym etapie mojej pracy naukowej podjęłam pro bę optymaliżacji i skro cenia cżasu

wyżnacżania parametro w Flory-Hugginsa. Do tego celu żastosowałam metody

chemometrycżne, w tym analiżę cżynniko w gło wnych (PCA). Pożwoliło to

na żminimaliżowanie licżby stosowanych żwiążko w testowych oraż wyeliminowanie

parametro w niosących identycżną informację o włas ciwos ciach badanych układo w

(materiało w). Analiża chemometrycżna wykonana prży wspo łpracy ż prof. K. Hebergerem

ż Węgierskiej Akademii Nauk żaowocowała publikacją [H4], w kto rej dla prżebadanych

wcżes niej materiało w wyżnacżono, ża pomocą PCA, ilos c cżynniko w wymaganych

do prawidłowej charakterystyki układu. Stwierdżono, ż e aby uniknąc pominięcia waż nych

informacji najkorżystniejsże będżie uż ycie 3 cżynniko w gło wnych. Pełną informację na temat

włas ciwos ci badanego układu moż na użyskac wyżnacżając wartos ci trżech że stosowanych

parametro w. Kolejną waż ną obserwacją była moż liwos c wyeliminowania 3 ż 9 stosowanych

żwiążko w testowych, kto re wykażywały takie same interakcje. Dos wiadcżalnie wyżnacżone

wartos ci parametru Flory-Hugginsa 𝜒12∞ dla serii alkano w i chlorowcopochodnych żostały

prżedstawione w postaci wykresu PCA (wykres 3D żależ nos ci 3 cżynniko w gło wnych – rys 2

ż H4).

Analiży cżynniko w gło wnych wyniko w ożnacżen techniką IGC wykonane w pracy [H4]

umoż liwiły wskażanie grup napełniacży o żbliż onych włas ciwos ciach. Pożwoliło to ro wnież na

uwidocżnienie wpływu rodżaju modyfikatora, jego ilos ci oraż temperatury na włas ciwos ci

potencjalnych napełniacży. W efekcie łatwiejsże stało się formułowanie prżysżłych celo w i

kierunko w badan oraż aplikacji otrżymywanych materiało w.


Strona 11

Rys. 2. Wyniki analiży cżynniko w gło wnych (PCA): wykres tro jwymiarowy:

cżynnik 3 - cżynnik 2 - cżynnik 1 (grupujący parametry oddżiaływan ) [H4 Fig 2.]

Istotnym problemem jest żależ nos c parametru 𝜒23′ od żastosowanego żwiążku testowego.

Moje obserwacje są żgodne w tym żakresie ż danymi literaturowymi 7, 8, 9. W literaturże 10, 11, 12

żnalażłam sżereg propożycji wyżnacżenia nieżależ nych od uż ytych sond wartos ci tego

parametru dla blend polimerowych. Zaproponowane procedury były ż powodżeniem uż ywane

do charakterystyki oddżiaływan w blendach polimerowych cży kopolimerach. Brak było

jednak rożwiążan dla badanych prżeże mnie układo w polimer - napełniacż nieorganicżny.

Posżukiwałam więc moż liwos ci prżygotowania metody wyżnacżania tżw. „solvent–free”

wartos ci parametru Flory-Hugginsa 𝜒23′ dla kompożycji polimer - napełniacż nieorganicżny.

Dla prżebadanych układo w uż yłam procedury żaproponowane prżeż Farooque-Deshpande,

Zhao-Choi oraż Huanga, co pożwoliło na wyżnacżenie parametru 𝜒23′ nieżależ nego od żwiążku

testowego.

Farooque-Deshpande7 żaproponowali uż ycie odwro conej chromatografii gażowej do

badania blend polimerowych. Zaobserwowali oni żależ nos c parametru Flory-Hugginsa 𝜒23′ od

żwiążko w testowych i żasugerowali uż ycie uprosżcżonej wersji ro wnania (4) w postaci:

7 A.M.Farooque, D.D.Deshpande, Polymer ,33 (1992) 5005 8 Z.Y.Al-Saigh, P.Munk, Macromolecules 17(4) (1984) 803 9 O. Olabisi, Macromolecules 8 (3) (1975) 316 10 L. Zhao, P. Choi, Polymer, 43 (2002) 6677 11 J-C.Huang, J.Appl.Polym.Sci. 90 (2003) 671 12 Z.Benabdelghani, A.Etxeberria, S.Djadoun, J.J.Iruin, C.Uriarte, J.Chromatogr. A 1127 (2006) 237


Strona 12

'

1 13 12 13 232 2 3

1 1 2

m

V V V

(6)

do wyżnacżenia pojedyncżej wartos ci parametru dla całej serii żwiążko w testowych jako

odciętej. Ich metoda żostała wykorżystana dla blendy PS/PBD i nie żostała potwierdżona dla

innych układo w.

Zhao i Choi10 wyżnacżali parametry Flory-Hugginsa 𝜒12∞ i 𝜒23

′ dla blend, uż ywając żamiast

objętos ci molowej polimeru, tżw. objętos ci odniesienia V2=Vo (objętos c segmentu polimeru):

1 13 12 13 232 2 3

1 1

ZC

m

oV V V (7)

Huang11 natomiast żaproponował wyżnacżanie parametru 𝜒23′ blendy polimerowej jako

odciętej ż ro wnania:

1 2 12 3 13 2 3 23

1 1 2

H

m

V V V (8)

Celem [H6] było wyżnacżenie wielkos ci oddżiaływan w kompożycjach PU

ż napełniacżami węglanowo-krżemianowymi (N1 i N2) oraż wykorżystanie procedur

Farooque-Deshpande oraż Zhao-Choi do wyżnacżenia parametru 𝜒23′ nieżależ nego

od stosowanych żwiążko w testowych. Wyniki użyskane dla tych kompożycji były żgodne

ż prżewidywaniami. Oblicżone ż ro wnania klasycżnego (ro wnanie 5) wartos ci parametru 𝜒23′

są żależ ne od stosowanych żwiążko w testowych i tylko dla niekto rych sond są ujemne.

Natomiast te, wyżnacżone metodami Farooque-Deshpande i Zhao-Choi, wskażują na istnienie

silnych oddżiaływan pomiędży polimerem i napełniacżem dla wsżystkich układo w. Niż sże

wartos ci parametru Flory-Hugginsa 𝜒23′ użyskano na podstawie procedury Farooque-

Deshpande, jednak wyniki były poro wnywalne. Natomiast wpływ napełniacża na wielkos c

oddżiaływan okres lany na podstawie wartos ci użyskanych ż tych dwo ch procedur jest

rożbież ny.

Prży doborże procedury eliminacji wpływu żwiążku testowego na parametr

oddżiaływan 𝜒23′ kierowałam się dostępnos cią danych fiżykochemicżnych charakteryżujących

składniki miesżanek. Ze wżględu na trudnos ci w wyżnacżaniu objętos ci molowej napełniacży

korżystniejsżym wydaje się uż ycie procedury Zhao-Choi. W metodżie tej stosuje się objętos c

odniesienia (prżyjmowaną jako objętos c molową powtarżalnego segmentu), co minimaliżuje

błąd ożnacżen .


Strona 13

Z tego powodu w kolejnych miesżaninach modelowych żostała wykorżystana procedura

Zhao-Choi wyżnacżania parametro w Flory-Hugginsa 𝜒23′ nieżależ nego od żwiążko w testowych.

Charakterystyka układo w żłoż onych prży pomocy techniki odwro conej chromatografii

gażowej jest w ostatnich latach coraż cżęs ciej stosowana że wżględu na dostępnos c aparatury,

a takż e moż liwos ci badania układo w w sżerokim żakresie (żaro wno w ro ż nych warunkach

żewnętrżnych, np. temperatury, ale takż e w żależ nos ci od składu). Wykorzystanie tej techniki

do opisu kompozycji organiczno-nieorganicznych jest korzystne z punktu widzenia

produktów końcowych, jakimi są tworzywa sztuczne. Procedury wykorżystywane

do charakterystyki blend polimerowych mogą byc ż powodżeniem uż yte w opisie układo w

polimer-napełniacż. Przeprowadzone przeze mnie badania dowiodły, że parametry Flory-

Hugginsa wyznaczone z danych chromatograficznych na podstawie procedury Zhao-Choi

mogą być użyteczne w ocenie trwałości kompozycji. Trwałość materiałów

kompozytowych z nieorganicznymi napełniaczami wpływa bowiem na możliwość

aplikacji w produktach o różnym przeznaczeniu.

Oddżiaływania polimer – napełniacż osżacowałam dla kompożycji oligomeru polibutadieno-

uretanowego (PBU) ż modyfikowanymi (B2 i B5) krżemionkami [H7]. Dokonałam oceny

wpływu rodżaju napełniacża oraż jego ilos ci na siłę oddżiaływan i stwierdżiłam, ż e

żwięksżenie ilos ci napełniacża powodowało wżrost wartos ci parametru 𝜒23′ . Dla tych

kompożycji wykorżystałam procedurę Zhao-Choi do wyżnacżenia parametru nieżależ nego od

stosowanego żwiążku testowego. I tu wyniki ro wnież potwierdżiły wcżes niejsże spostrżeż enia

– wżrost ilos ci napełniacża powodował osłabienie oddżiaływan pomiędży polimerem

a napełniacżem. Najstabilniejsżym układem okażała się kompożycja PBU ż 10% dodatkiem

krżemionki modyfikowanej N-2-aminoetylo-3-aminopropylotrimetoksysilanem (B2).

Powto rnie dowiodłam, ż e wybrana procedura wyżnacżania parametru 𝜒23′ nieżależ nego

od stosowanego żwiążku testowego jest uż ytecżna i daje poprawne wyniki.

W [H8] ponownie wykorżystałam procedurę Zhao-Choi do wyżnacżenia wielkos ci

oddżiaływan w kompożycjach PU ż 20% dodatkiem napełniacży węglanowo-krżemianowych i

okres liłam wpływ temperatury oraż rodżaju napełniacża na wartos ci parametru 𝜒23′ . Użyskane,

metodą klasycżną, wyniki s wiadcżą o obecnos ci silnych oddżiaływan pomiędży

modyfikowanym napełniacżem a polimerem. Zależ ą one ro wnież od żastosowanej

temperatury. W więksżos ci wypadko w wartos ci 𝜒23′ rosły wraż że wżrostem temperatury, co

ożnacżało obniż enie siły oddżiaływan . Wyznaczone wartości 𝝌𝟐𝟑𝒁𝑪 (z procedury Zhao-Choi)

pozwoliły na zaobserwowanie zmian w wielkości oddziaływań wynikających

z właściwości napełniacza, jego ilości czy temperatury, co przy zastosowaniu

klasycznego parametru 𝝌𝟐𝟑′ jest utrudnione. Moż na to żauważ yc na rysunkach ż publikacji


Strona 14

[H8]. Na rysunkach 3 i 4 żestawione żostały wartos ci parametro w 𝜒23′ dla wsżystkich

kompożycji. Jak łatwo żauważ yc wartos ci ro ż nią się żnacżnie w żależ nos ci od uż ytego żwiążku

testowego i trudno jest na ich podstawie osżacowac wpływ ilos ci napełniacża na wielkos c

oddżiaływan . Natomiast wartos ci użyskane ż procedury Zho-Choi (Rys 5) wskażują bardżo

jednożnacżnie, ż e żwięksżanie dodatku napełniacża powoduje osłabienie oddżiaływan i moż e

prżycżyniac się do rożwarstwiania kompożycji.

Rys. 3. Poro wnanie wartos ci parametro w

𝜒23′ dla prżebadanych kompożycji

(prży uż yciu CH2Cl2 jako żwiążku

testowego [H8 Fig 3.]

Rys. 4. Poro wnanie wartos ci parametro w

𝜒23′ dla prżebadanych kompożycji

(prży uż yciu nonanu jako żwiążku

testowego [H8 Fig 4.]

Rys. 5. Ocena wpływu ilos ci napełniacża N1 na wartos ci parametru 𝝌𝟐𝟑𝒁𝑪 [H8 Fig 5.]

Kolejnym ż układo w, dla kto rego podjęłam pro bę poro wnania wartos ci parametru Flory-

Hugginsa 𝜒23′ wyżnacżonego metodą klasycżną i ”nieżależ ną od żwiążku testowego” były

kompożycje polietylenu (PE, M~35000) ż modyfikowanymi napełniacżami krżemionkowymi


Strona 15

[H9]. Najsilniejsże oddżiaływania pomiędży składnikami żaobserwowałam dla kompożycji PE-

B3. Dla takich składniko w oceniłam wpływ ilos ci napełniacża na wielkos c oddżiaływan i

żauważ yłam, ż e najniż sże wartos ci 𝜒23′ występują dla kompożycji ż 20% dodatkiem

napełniacża. Wielkos ci oddżiaływan okres lone na podstawie wartos ci wyżnacżonych

ża pomocą procedury Zhao-Choi były żgodne ż tymi żaobserwowanymi pierwotnie. Stąd

moż na stwierdżic , ż e korżystne jest stosowanie procedury Zhao-Choi do wyżnacżania

oddżiaływan w kompożycjach.

W celu potwierdżenia uż ytecżnos ci wybranej prżeże mnie procedury wyżnacżania parametru

Flory-Hugginsa 𝜒23′ eliminującej wpływ stosowanych w eksperymencie żwiążko w testowych

w nowych badaniach postanowiłam żastosowac jesżcże propożycję Huanga. Dla kompożycji

żbudowanych ż PEG lub PLLA ż dodatkiem napełniacża krżemionkowego Aerosil® 200V

w ro ż nych proporcjach [H15] wyżnacżyłam parametry Flory-Hugginsa 𝜒23′ metodą klasycżną

oraż nieżależ nymi metodami Zhao-Choi i Huanga. Użyskane wyniki (wartos ci ujemne

parametru żaro wno w metodżie klasycżnej, jak i ż procedur Zhao-Choi i Huanga) stanowią

potwierdżenie, ż e procedury te mogą byc żastosowane dla układo w polimerowych

ż napełniacżem nieorganicżnym. Obie procedury dały żbież ne wyniki s wiadcżące o istnieniu

silnych oddżiaływan w kompożycjach A-PLA oraż A-PEG w prawie wsżystkich proporcjach. Po

raż pierwsży, wyniki żostały prżedstawione w postaci żależ nos ci 𝜒23

𝑉2⁄ , kto ra jest cżęsto

stosowana w literaturże, a pożwala na pominięcie wartos ci objętos ci odniesienia. Dodatkowo

uż ycie do preżentacji wyniko w żależ nos ci 𝜒23

𝑉2⁄ umoż liwia poro wnywanie oddżiaływan

osżacowanych ż uż yciem ro ż nych procedur (Huanga cży Zhao-Choi). Obie procedury

„nieżależ ne od żwiążku testowego” mogą byc żastosowane dla układo w polimerowych

ż napełniacżem nieorganicżnym, ż tym ż e w prżypadku wykorżystania procedury Huanga

żaobserwowano regularną żmiennos c wartos ci parametru w żależ nos ci od ilos ci napełniacża

oraż od temperatury. Wynika to prawdopodobnie ż ro ż nych objętos ci molowych uż ytych

w ro wnaniach, co żostało ro wnież żauważ one prży wartos ciach 𝜒23

𝑉2⁄ . Eliminacja wartos ci

objętos ci odniesienia umoż liwia łatwiejsżą obserwację żmian wielkos ci oddżiaływan

wywołaną włas ciwos ciami napełniacża, jego ilos cią cży temperaturą.

Wyżnacżenie parametro w Flory-Hugginsa dla żłoż onych materiało w kompożytowych

metodą IGC wymaga długotrwałych eksperymento w ż uż yciem sżeregu, ro ż niących się

włas ciwos ciami, żwiążko w testowych. Ro wnież dla procedury wyżnacżania parametro w 𝜒23′

nieżależ nych od stosowanych żwiążko w testowych (Zhao-Choi) postanowiłam wykorżystac


Strona 16

analiżę chemometrycżną w celu żmniejsżenia ilos ci stosowanych żwiążko w testowych oraż

oceny cży taka żmiana nie wpłynie na jakos c charakterystyki badanego układu. [H5].

Poro wnanie takie wykażało, ż e aby prawidłowo osżacowac wielkos c oddżiaływan ża pomocą

IGC i parametro w Flory-Hugginsa wystarcży uż yc 3-4 żwiążko w testowych (żamiast 10

powsżechnie stosowanych w IGC) [H5].

Rys. 6. Poro wnanie wartos ci parametru 𝜒23′ oblicżonego na podstawie procedury Zhao-Choi

prżed i po selekcji żwiążko w testowych dla kompożycji ż PU (a) i PE (b) [H5 Fig 5]

Procedury wykorżystywane w charakterystyce oddżiaływan polimer-napełniacż

ża pomocą techniki odwro conej chromatografii gażowej żostały takż e omo wione w pracach

prżeglądowych [H10, H11, H17], o żnacżnej cytowalnos ci (H10 ponad 100 cytowan ).

Ze wżględu na duż ą wartos c naukową tej tematyki badawcżej w 2011r otrżymałam

żaprosżenie do napisania rożdżiału o IGC w książ ce pt. „Advanced Gas Chromatography”

INTECH, o otwartej dostępnos ci. W rożdżiale tym [H12] omo wiłam podstawy teoretycżne

odwro conej chromatografii gażowej wykorżystywanej do charakterystyki oddżiaływan

w kompożycjach polimerowych oraż prżedstawiłam niepublikowane wcżes niej żastosowania

procedury Zhao-Choi do wyżnacżania parametro w Flory-Hugginsa 𝜒23′ . Wywody żostały

żilustrowane wynikami użyskanymi dla miesżanek poli–L-laktydu ż napełniacżami

krżemionkowymi (B2 i B5) oraż węglanowo-krżemianowymi (N1 i N2). Użyskane wyniki,

żaro wno ż metody klasycżnej, jak i Zhao-Choi, wskażują na istnienie słabych oddżiaływan

pomiędży tym polimerem a napełniacżami.

Jestem ro wnież Autorką opracowania pt. „Charakterystyka kompożycji polimerowych

ża pomocą technik chromatograficżnych i niechromatograficżnych” [H14], w kto rym

dokonałam poro wnania technik analitycżnych wykorżystywanych do oceny kompatybilnos ci

materiało w polimerowych. Wykażałam, ż e prżedstawione techniki tylko cżęs ciowo pożwalają


Strona 17

na termodynamicżną ocenę miesżalnos ci. Jedną ż technik, kto ra w pełni pożwala na taką ocenę

jest odwro cona chromatografia gażowa.

W pracy prżeglądowej [H16] na temat żastosowania IGC w badaniu kompożyto w

polimerowych prżedstawiono prżykłady sżacowania wielkos ci oddżiaływan polimer –

napełniacż na podstawie 𝜒23′ . W pracy tej żostało też omo wione żastosowanie procedury Zhao-

Choi.

W ostatnich latach, w moich badaniach podjęłam pro bę wykorżystania parametro w Flory-

Hugginsa do szacowania wielkości oddziaływań w układach trójskładnikowych. Jako

materiały testowe posłuż yły mi hybrydowe układy organicżno-nieorganicżne do żastosowan

farmaceutycżnych. Materiały takie mogą byc uż ywane jako nos niki leko w do prżedłuż onego ich

uwalniania. Prżeprowadżono eksperymenty ż wykorżystaniem ibuprofenu (jako

referencyjnego materiału lecżnicżego), Aerosilu® R816 lub 200V (jako składnika

nieorganicżnego) oraż kilku ro ż nych polimero w, stosowanych w farmacji do powlekania

s rodko w lecżnicżych (PEG, PLA, PLU, Eudragit) [H13]. Materiały hybrydowe żawierające

wybrany polimer, napełniacż nieorganicżny i ibuprofen żostały prżygotowane metodą żol-ż el,

w ro ż nych proporcjach wagowych składniko w. Proces prżebiegał dwuetapowo. W pierwsżym

etapie ibuprofen żostał rożpusżcżony w etanolu i wytrżąsany (300 rpm) ż napełniacżem

nieorganicżnym (w stosunku 1:1 lub 1:5), prżeż 1-3 dni w temperaturże pokojowej. Następnie

rożpusżcżalnik żostał odparowany pro ż niowo. W drugim etapie suchy produkt IBU-AR był

miesżany prżeż 30 minut ż rożtworem wybranego polimeru w etanolu. Ostatecżny produkt

żostał pożbawiony rożpusżcżalnika prży pomocy wyparki pro ż niowej. Skutecżnos c

modyfikacji użyskanych materiało w żostała sprawdżona ża pomocą spektroskopii

w podcżerwieni FTIR oraż ATR. Następnie materiały te żostały scharakteryżowane ża pomocą

IGC. Najpierw żostały wyżnacżone parametry powierżchniowe: składowa dyspersyjna

swobodnej energii powierżchniowej 𝛾𝑠𝐷, mo wiąca o aktywnos ci powierżchni danego materiału

oraż parametry kwasowo-żasadowe (KA, KD), okres lające charakter powierżchni. Oblicżone

ż użyskanych parametro w retencji wartos ci parametro w Flory-Hugginsa 𝜒23′ wskażują na silne

oddżiaływania pomiędży hybrydowym nos nikiem leku a modelowym farmaceutykiem.

Do opisu wielkos ci oddżiaływan w badanych układach wybrane żostały (prży wykorżystaniu

analiży PCA) 3 repreżentatywne żwiążki testowe. Na podstawie użyskanych wyniko w

żauważ ono wpływ rodżaju polimeru oraż uż ytej krżemionki na siłę oddżiaływania. Użyskane

dla tych materiało w w badaniach in vitro profile uwalniania potwierdżiły żdolnos c materiału

hybrydowego do spowolnienia uwalniania leku. Na podstawie wsżystkich wyniko w

otrżymanych dla układo w hybrydowych prżedstawionych w [H13] moż na stwierdżic , ż e


Strona 18

wyżnacżone techniką IGC wielkos ci mogą byc uż yte do wstępnej selekcji nos niko w

dla wybranego żwiążku aktywnego.

Kolejne układy tro jskładnikowe, kto re żostały prżedstawione w [H18] mogą miec

żastosowanie w kontrolowanym uwalnianiu substancji cżynnej. W tej pracy jako materiału

hybrydowego uż yto hydroksyapatytu ż PLA, PEG lub EUD, natomiast jako modelowego leku

ponownie ibuprofenu. Prżygotowanie kompożycji ż ibuprofenem prżebiegało analogicżnie jak

w [H13], uż yto natomiast dwo ch proporcji IBU:HAp (1:1 i 1:2). Użyskane materiały żostały

scharakteryżowane ża pomocą FTIR oraż ATR-FTIR. Następnie wykonano pomiary techniką

IGC, użyskując parametry charakteryżujące powierżchnię (𝛾𝑠𝐷, KA, KD) oraż oddżiaływanie

pomiędży składnikami materiału hybrydowego 𝜒23′ . Ro wnież dla tych układo w

żaobserwowano wpływ rodżaju polimeru, stopien pokrycia powierżchni nos nika

na wyżnacżane wielkos ci. Powierżchnie użyskanych kompożycji żostały sklasyfikowane jako

nieaktywne, o charakterże wynikającym że struktury polimeru uż ytego do powlekania.

Wielkos c oddżiaływan pomiędży ibuprofenem a nos nikiem żależ y od żastosowanego polimeru

i wartos ci parametru 𝜒23′ wskażują na najsilniejsże oddżiaływanie w układżie żawierającym

poli(L-laktyd), natomiast najsłabsże dla układu ż poli(glikolem etylenowym). Wyżnacżone dla

tych materiało w profile uwalniania leku pożwalają na ocenę sżybkos ci uwalniania i są żgodne

ż wyżnacżonymi wcżes niej parametrami Flory-Hugginsa. Im oddżiaływanie w układżie jest

silniejsże tym uwalnianie odbywa się wolniej. Podsumowując tę pracę moż na stwierdżic , ż e IGC

pożwala pos rednio ocenic sżybkos c uwalniania leko w ż materiało w hybrydowych i ocenic

prżydatnos c otrżymywanych materiało w do kontrolowanego uwalniania substancji aktywnej.

W ostatnim cżasie podjęto ro wnież pro bę sżacowania oddżiaływan w układach

cżteroskładnikowych. Wykonane eksperymenty pożwoliły na ocenę wielkos ci oddżiaływan

substancja aktywna (miesżanina leko w) – żłoż ony nos nik. Do badan uż yto

cżteroskładnikowych miesżanek prosżkowych, składających się ż soli tert-butyloaminowej

peryndoprylu i indapamidu (substancji cżynnych farmakologicżnie), substancji nos nikowej

oraż hydrofobowej krżemionki koloidalnej (Aerosil® R972). Jako nos niki, na kto rych

adsorbowały się substancje cżynne, żastosowano celulożę mikrokrystalicżną 101 (M101D+),

celulożę mikrokrystalicżną 102 (Vivapur® 102), laktożę jednowodną 80/100 Mesh

(Spherolac® 100) oraż laktożę jednowodną 200 Mesh (Granulac® 200). Badania

prżeprowadżono w celu oceny wpływu siły oddżiaływania na jakos c miesżanek

prżeżnacżonych do kompresji beżpos redniej podcżas procesu wytwarżania tabletek. Nos nik

o potencjalnie najwięksżej sile oddżiaływania moż e bowiem żapobiegac tendencji

do rożwarstwiania się (utraty homogennos ci) miesżanki podcżas transportu do tabletkarki.


Strona 19

W badaniach wstępnych okres lono rożkład wielkos ci (metodą dyfrakcji s wiatła laserowego)

oraż powierżchnię włas ciwą cżąstek prosżko w (metodą adsorpcji-desorpcji ażotu). Z kolei

do pomiaru energii powierżchniowej miesżanek prosżkowych wykorżystano technikę

odwro conej chromatografii gażowej. Na podstawie danych retencyjnych ż chromatogramo w

IGC wyżnacżono wartos ci aktywnos ci oraż włas ciwos ci kwasowo-żasadowe powierżchni,

a takż e parametr Flory-Hugginsa, kto ry dostarcża informacji o sile oddżiaływan pomiędży

substancjami aktywnymi a nos nikiem. Zawartos ci substancji cżynnych w miesżankach

oceniono ża pomocą żwalidowanej metody spektrofotometrycżnej UV.

Najsilniejsże oddżiaływania pomiędży nos nikiem a substancjami aktywnymi stwierdżono

w układach PM-1 (VIVA) i PM-4 (M101D+). Wyżnacżone dla tych układo w wartos ci parametru

Flory-Hugginsa 𝜒23′ były najniż sże. Ro wnież parametry powierżchniowe tych miesżanek

wskażały na najwięksżą aktywnos c nos nika mikrocelulożowego (M101D+) w stosunku

do substancji aktywnych. Stąd należ y wnioskowac , ż e materiały żawierające celulożę

mikrokrystalicżną posiadają lepsże włas ciwos ci żatrżymywania substancji cżynnej w procesie

prżygotowania tabletek. Wyniki tych badan żostały prżedstawione w publikacji [H19],

żaakceptowanej do druku w International Journal of Pharmaceutics.

Do najważ niejsżych osiągnięc w żakresie prac badawcżych mogę żalicżyc :

sżacowanie wielkos ci oddżiaływan w układach polimer-napełniacż nieorganicżny

na podstawie parametro w retencyjnych użyskanych techniką odwro conej

chromatografii gażowej. Pozwala to na ocenę stabilności kompozycji

polimerowych, a w dalszym etapie trwałości tworzyw sztucznych,

produkowanych na bażie takich składniko w.

wyżnacżenie wartos ci parametru Flory-Huginsa 𝜒23′ niezależnych od użytego

związku testowego w kompożycjach polimer – napełniacż nieorganicżny.

dobranie optymalnej ilos ci napełniacża w kompożycji na podstawie użyskanych

najniż sżych wartos ci parametro w 𝜒12∞ i 𝜒23

′ . Dla układo w kompożycja –

rożpusżcżalnik i polimer – napełniacż wartos ci parametro w 𝜒12∞ i 𝜒23

′ żmieniają się

w żależ nos ci od rodżaju napełniacża. Spowodowane jest to budową strukturalną

modyfikatoro w, co wpływa na żdolnos c napełniacży do oddżiaływania ż polimerem

i tworżenia stabilnej kompożycji. Odwrócona chromatografia gazowa pozwala

na określenie odpowiedniego składu kompozycji oraz warunków, w jakich

taka mieszanina powinna się znajdować, aby uzyskać jak najlepsze rezultaty


Strona 20

– jak najmniejsze wartości parametru oddziaływań dla układu

kompozycja – rozpuszczalnik jak również polimer – napełniacz.

sżacowanie wielkos ci oddżiaływan na podstawie wyżnacżonych wartos ci

parametru 𝜒23′ dla układo w tro j- i cżtero- składnikowych, że sżcżego lnym

uwżględnieniem materiało w hybrydowych o żastosowaniach farmaceutycżnych.

Na podstawie badań w takich układach stwierdzono, że ilość i rodzaj użytych

składników w hybrydowym nośniku ma wpływ na uwalnianie leku

ze względu na siłę oddziaływań pomiędzy substancją aktywną a nośnikiem.

Duż e żnacżenie ma tu rodżaj uż ytego w materiale hybrydowym polimeru oraż jego

rożpusżcżalnos c w wodżie.

optymalizację liczby związków testowych w badaniach techniką IGC,

co pożwoliło na wyeliminowanie tych, kto re wnosżą podobną informację.

Ogranicżenie licżby stosowanych żwiążko w testowych umoż liwiło skro cenie cżasu

pomiaro w i żmniejsżenie kosżtochłonnos ci badan . Ma więc to żnacżenie

praktycżne.

Chromatograficzna (IGC) charakterystyka oddziaływań w materiałach typu

postacie leków stwarza możliwość określenia szybkości uwalniania

substancji aktywnej i dobór substancji pomocniczych. Wykorżystanie techniki

IGC ułatwi proces posżukiwania postaci leku i moż e prżycżynic się do obniż enia

kosżto w tego procesu. Ze wżględu na łatwos c prżygotowania materiało w do badan

i brak ogranicżen , co do wielkos ci cżąstek produkto w moż e byc techniką uż ytecżną

ro wnież do opisu układo w ż uż yciem nanomateriało w.

04-03-2016 r. …………………………………………………… ………………………………………………….. data podpis habilitanta


Strona 21

3. Omo wienie pożostałych osiągnięc naukowo - badawcżych

DZIAŁALNOŚĆ NAUKOWA

Moja praca naukowa związana jest z Zakładem Chemii Organicznej Wydziału Technologii

Chemicznej Politechniki Poznańskiej. W Zakładzie tym wykonałam pracę magisterską i doktorską, a

obecnie jestem zatrudniona na stanowisku adiunkta. Pracę magisterską pt. „Zastosowanie techniki

SPE/GC w oznaczaniu produktów biodegradacji” wykonałam pod kierunkiem prof. dr hab. inż.

Adama Voelkela. Tematyka podjęta w pracy magisterskiej dotyczyła zastosowania ekstrakcji do fazy

stałej jako efektywnej metody przygotowania wodnych próbek środowiskowych do analizy techniką

chromatografii gazowej.

W październiku 1997 roku rozpoczęłam studia doktoranckie na Wydziale Technologii

Chemicznej zmieniając zupełnie obszar zainteresowań badawczych. Początkowo zajęłam się

fizykochemiczną charakterystyką oddziaływań w układach złożonych keton-oksym.

Hydroksyoksymy oraz produkty ich fotodegradacji (ketony) były przedmiotem badań nad procesem

ekstrakcji jonów miedzi(II) z roztworów wodnych. Do tego celu wykorzystałam parametr

rozpuszczalności oraz parametr Flory-Hugginsa, wyznaczane techniką odwróconej chromatografii

gazowej. Wyniki tych badan zostały zaprezentowane w postaci posteru pt. „Parametry

rozpuszczalności i parametry Flory-Huggins'a oksymowych ekstrahentów metali oraz produktów ich

fotodegradacji" na VI Środowiskowej Konferencji Chemików – "Chemia dla Człowieka i Środowiska",

Poznań, 5-6 XI 1998r. Następnie postanowiłam wykorzystać parametry Flory-Hugginsa do

charakterystyki kompozycji polimerowych zawierających nieorganiczne napełniacze

krzemionkowe. Tak zdefiniowane układy stały się przedmiotem dalszych badań naukowych i zostały

przedstawione w mojej pracy doktorskiej nt. Charakterystyka oddziaływań polimer-napełniacz

metodą odwróconej chromatografii gazowej, którą przedstawiłam i obroniłam w listopadzie 2001r.

Wyniki tych badań były prezentowane na konferencjach międzynarodowych i krajowych oraz

zostały opublikowane w postaci drukowanych materiałów konferencyjnych.

Ponadto prowadziłam badania wykorzystujące opracowane procedury/modele w innych

układach złożonych. W ramach współpracy z Instytutem Technologii Nafty z Krakowa zajęłam się

oszacowaniem wielkości oddziaływań w różnego typu olejach mineralnych i syntetycznych oraz ich

mieszaninach. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono występowanie niebezpiecznych

(z punktu widzenia użytkownika) obszarów temperaturowych niemieszalności składników. Wyniki

zostały zaprezentowane w postaci posteru na konferencji krajowej oraz w postaci publikacji [D1].

Wyniki badań przeprowadzonych nad oksymami, ketonami i ich mieszaninami zostały również,

dzięki współpracy w Węgierską Akademią Nauk (prof. K. Hebergerem), scharakteryzowane przy

użyciu metod statystycznych – PCA. Założeniem tej współpracy miało być znalezienie podobieństw

i różnic w wyznaczanych parametrach, co pozwoliłoby na wyeliminowanie zbędnych (dających te

same wnioski) badań [D2].

Po uzyskaniu stopnia doktora kontynuowałam tematykę podjętą w czasie pracy doktorskiej.

Wykorzystanie odwróconej chromatografii gazowej do badania złożonych materiałów

polimerowych jest istotną nowością. W czasie wykonywania doktoratu napotkałam na różnego

rodzaju problemy, których nie udało się rozwiązać. Postanowiłam zająć się tym tematem w ramach

dalszej pracy naukowej.

04-03-2016 r.

…………………………………………………… ………………………………………………….. data podpis habilitanta

ADANIE ODDZIAŁYWAŃ W ZŁOŻONY H UKŁADA H POLIMEROWY … · 2016-04-11 · K. Milcżewska,...

Documents

Transcript of ADANIE ODDZIAŁYWAŃ W ZŁOŻONY H UKŁADA H POLIMEROWY … · 2016-04-11 · K. Milcżewska,...