Что гамма-излучение делает с полимерным гелем?

🧴 Карбомеры мы встречаем гораздо чаще, чем кажется: это сшитые полимеры акриловой кислоты, которые используют как гелеобразователи в фармацевтике, косметике и системах доставки лекарств. Но что произойдет с такой полимерной сеткой после γ-облучения — она станет плотнее, разрушится или, наоборот, приобретет полезные свойства?

🔬 Ответ искала группа ученых из КНИТУ), КИББ КазНЦ РАН и ФИЦ ПХФ и МХ РАН.

📖 Работа «Влияние гамма-облучения на процесс набухания карбомеров и функциональные свойства гелей на их основе» опубликована в журнале «Химия высоких энергий», № 1/2026

Авторы исследовали сразу несколько марок карбомеров и облучали их γ-лучами ^60Co в широком диапазоне доз — от 30 до 700 кГр, причем как на воздухе, так и в вакууме.

⛓ Один из интересных результатов касается самой физики набухания. Оказалось, что экспериментальные данные в основном лучше описываются кинетикой второго порядка. Иными словами, дело не сводится к простой диффузии воды внутрь материала: заметную роль играет релаксация полимерной сетки, которая перестраивается по мере набухания.

📉 С увеличением дозы облучения максимальная степень набухания карбомеров уменьшается, а расчетная плотность сшивки растет. Одновременно снижается содержание карбоксильных групп и падает вязкость получаемых гелей. На первый взгляд возникает почти парадокс: сетка как будто становится более сшитой, но механические свойства ухудшаются. Авторы связывают это с конкуренцией сразу нескольких радиационно-химических процессов — сшивания, деструкции основной цепи и модификации карбоксильных групп. В вакууме изменения выражены слабее, что хорошо показывает роль кислорода и радиационного окисления.

◻️ Особенно интересно повел себя TEGO® Carbomer 141G. При дозе 30 кГр среди исследованных образцов он сохранял наибольшую способность к набуханию и демонстрировал наименьшую потерю вязкости. А дальше исследователи проверили уже прикладной сценарий — высвобождение из такого геля диклофенака натрия.

📈 И здесь γ-облучение оказалось не просто фактором повреждения полимера, а потенциальным инструментом настройки его свойств. После облучения Carbomer 141G дозой 30 кГр количество диклофенака, перешедшего в диализат, выросло в 1,6 раза без воздействия электрического тока и в 2,2 раза при электрофорезе. Важно: речь идет о модельном эксперименте с высвобождением вещества, а не о клиническом исследовании. Тем не менее результат указывает на интересную перспективу использования радиационной модификации при разработке систем доставки биологически активных соединений.

Получается красивая с точки зрения химии история: одно и то же γ-излучение одновременно запускает сшивание, деструкцию и химическую модификацию полимерной сетки, а итоговые свойства определяются балансом этих процессов, дозой, структурой самого карбомера и даже присутствием кислорода.

📖 Подробности

#обзор_статьи