Розробка та дослідження властивостей плівки на основі хітозану та комплексу пролонгованого вивільнення
Автор: Наконечний Віктор Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Наконечний В.І.; Гавриляк В.В. (науковий керівник). "Розробка та дослідження властивостей плівки на основі хітозану та комплексу пролонгованого вивільнення". Магістерська дипломна робота. – Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2024. Розширена аннотація Об’єкт дослідження: плівка на основі хітозану та комплексу пролонгованого вивільнення. Сфера дослідження: біорозкладання та характеристики плівки. Мета дослідження: Проект має на меті створити біодеградабельну плівку на основі бета-циклодекстрину та хітозану, а також проаналізувати створені плівки для визначення вмісту інкапсульованих ефірних олій для пролонгованого вивільнення. Біорозкладані плівки з комплексами пролонгованого вивільнення привертають значну увагу через їхні екологічні властивості та можливості доставки компонентів включення. Ці матеріали розкладаються під дією зовнішнього середовища, зменшуючи відходи та забруднення. Такий інноваційний підхід особливо цінний у фармацевтиці, сільському господарстві та виробництві пакувальних матеріалів, де точне дозування та зменшення впливу на навколишнє середовище є критично важливими. Розробка цих плівок стимульована зростаючим попитом на сталі рішення та прагненням до створення смарт матеріалів. Розробка біорозкладаних плівок на основі хітозану з антибактеріальним комплексом стійкого вивільнення є значним технологічним рішенням у галузі біополімерної технології, особливо для медичних і харчових застосувань. Ці плівки використовують природні властивості хітозану, біополімеру, отриманого з хітину, відомого своєю біосумісністю, біорозкладаністю та нетоксичністю, що робить його винятковою основою для створення екологічно чистих упаковочних рішень. Включення бета-циклодекстрину до матриці хітозану покращує здатність плівки інкапсулювати та контролювати вивільнення антибактеріальних агентів, таких як ефірні олії. Бета-циклодекстрин, циклічний олігосахарид, здатний формувати комплекси включення, істотно покращує розчинність і стабільність гідрофобних антибактеріальних сполук. Це поєднання дозволяє механізму стійкого вивільнення безперервно розподіляти антибактеріальні агенти, що є важливим для застосувань, де необхідна довготривала антимікробна активність для забезпечення безпеки та запобігання контамінації. Експерименти, проведені в цій роботі, зосереджені на створенні та тестуванні хітозанових плівок з комплексом пролонгованого вивільнення. Структурні та хімічні властивості цих плівок були проаналізовані за допомогою інфрачервоної (ІЧ) спектроскопії для підтвердження комплексів включення в матриці плівки та аналізу вмісту цільової речовини. Біорозкладані випробування проводилися для оцінки екологічної компоненти плівок. Ці тести мали на меті підтвердити властивості цих плівок. У розрахунковій частині експериментів, задокументованих, було розраховано матеріальний баланс для створення комплексів включення в плівках на основі хітозану. Це включало кількісне визначення точних кількостей бета-циклодекстрину та ефірних олій, необхідних для формування ефективних комплексів включення. Протокол вимагав точних вимірювань для забезпечення оптимальних співвідношень бета-циклодекстрину до ефірних олій, що є критично важливим для максимального збільшення ефективності інкапсуляції та механізмів стійкого вивільнення. Розраховані кількості потім використовувалися для розробки технологічної схеми, яка описує поетапний процес інтеграції цих компонентів у матрицю хітозану. Ця схема була розроблена для забезпечення послідовних та повторюваних результатів у виробництві плівки. У економічній частині дослідження було проведено детальний економічний аналіз для оцінки вартісної ефективності та комерційної життєздатності виробництва плівок на основі хітозану з комплексами пролонгованого вивільнення. Цей аналіз включав розрахунок витрат, пов’язаних з сировинними матеріалами, такими як хітозан, бета-циклодекстрин та ефірні олії, а також інші витрати, необхідні для процесу виробництва плівки. У документі також оцінювалися витрати, пов’язані з обладнанням для виробництва, працею та споживанням енергії. Крім того, було оцінено потенційну ринкову вартість та повернення інвестицій шляхом аналізу ринкових трендів та попиту на біорозкладані та антибактеріальні упаковочні рішення. Економічний розділ завершувався обговоренням фінансової доцільності масштабування виробничого процесу, враховуючи екологічні переваги та преміальне ціноутворення, що може бути виправдане передовими характеристиками продукту. Ключові слова: хітозан, бета-циклодекстрин, ЕОЕ, біорозкладані плівки, пролонговане вивільнення. Джерела: 1. Abdullah, Cai, J., Hafeez, M., Wang, Q., Farooq, S., Huang, Q., Tian, W., Xiao, J., (2022). Biopolymer-based functional films for packaging applications: A review. Frontiers in Nutrition, https://doi.org/10.3389%2Ffnut.2022.1000116 2. Lopez–Gomez, A., Ros–Chumillas, M., Buendia-Moreno, L., Martinez–Hernandez, G., (2020). Active Cardboard Packaging With Encapsulated Essential Oils for Enhancing the Shelf Life of Fruit and Vegetables. Journal of frontiers in Nutrition, 2020; 7: 559978. https://doi.org/10.3389%2Ffnut.2020.559978 3. Leceta, I., Guerrero, P., Caba, K., (2013). Functional properties of chitosan-based films. Journal of Carbohydrate Polymers, Volume 93, Issue 1, 1 March 2013, Pages 339-346 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.04.031