Поливинилпирролидон как полимер¶

Поливинилпирролидон (ПВП, повидон, поли-N-винилпирролидон) — синтетический водорастворимый полимер, получаемый полимеризацией мономера N-винилпирролидона. Относится к классу неионогенных гетероцепных полимеров, содержит в составе макромолекулы пятичленный лактамный цикл (пирролидоновое кольцо) и обладает способностью образовывать комплексы с широким кругом веществ. Благодаря высокой биосовместимости, нетоксичности и хорошей растворимости в воде и ряде органических растворителей ПВП нашёл применение в медицине, фармацевтике, косметике, пищевой и химической промышленности.

¶История

N-винилпирролидон был впервые получен в 1930-х годах в Германии в ходе работ по ацетиленовой химии (синтез Реппе). Полимеризация мономера и получение водорастворимого полимера были описаны в те же годы. Первоначально соединение рассматривалось как вспомогательный материал, однако в 1939 году были отмечены его кровезамещающие свойства, что дало толчок медицинским исследованиям.

В послевоенный период промышленное производство ПВП было освоено в США и Европе. В СССР работы по синтезу и применению поливинилпирролидона велись с 1950–1960-х годов; на его основе создавались плазмозамещающие растворы, в том числе препараты для дезинтоксикации. К концу XX века ПВП стал одним из наиболее массовых синтетических водорастворимых полимеров.

¶Строение и свойства

Макромолекула ПВП построена из звеньев винилпирролидона, соединённых в линейную цепь. Полимер аморфен, характеризуется наличием сильнополярных амидных групп, что обеспечивает его гидрофильность.

Основные характеристики:

Агрегатное состояние — белый или слегка желтоватый порошок, гигроскопичен.
Растворимость — хорошо растворим в воде, спиртах, гликолях, хлороформе; нерастворим в углеводородах и эфирах.
Молекулярная масса — варьируется от нескольких тысяч до миллионов дальтон в зависимости от марки.
Термостабильность — при нагреве выше 100 °C возможно размягчение, при длительном нагреве — деструкция.
pH водных растворов — близок к нейтральному.

ПВП образует комплексы с йодом, фенолами, некоторыми красителями и лекарственными веществами, что лежит в основе ряда его практических применений. Полимер способен к образованию плёнок и гелей, а его растворы обладают выраженными загущающими и связующими свойствами.

¶Классификация и марки

По молекулярной массе различают низкомолекулярные, среднемолекулярные и высокомолекулярные марки, обозначаемые значениями K (например, K-15, K-30, K-90), где индекс связан с вязкостью раствора и косвенно отражает степень полимеризации. По способу получения выделяют полимер, синтезированный в водной среде или в массе мономера. В фармакопеях разных стран закрепились наименования «повидон» и «кросповидон» — последний представляет собой сшитый, нерастворимый в воде полимер.

¶Применение

¶Медицина и фармацевтика

ПВП широко используется как основа плазмозамещающих и дезинтоксикационных растворов: он связывает токсины и выводит их из организма. На его основе выпускают антисептические растворы с йодом (йодофоры), применяемые для обработки кожи и слизистых. В фармацевтике повидон служит связующим, загущающим и плёнкообразующим компонентом таблеток, мазей, капель и глазных лекарственных форм; кросповидон применяется как дезинтегрант в таблетированных препаратах.

¶Косметика и бытовая химия

В косметике ПВП выполняет функции плёнкообразователя, загустителя и фиксатора в лаках для волос, гелях, туши, кремах. В составе зубных паст и ополаскивателей он способствует удалению пигментных загрязнений. В бытовой химии используется как стабилизатор и загуститель моющих средств.

¶Промышленность

Полимер применяется в производстве клеёв, чернил для струйной печати, фотоматериалов, мембран, а также как флокулянт и диспергатор. В пищевой промышленности отдельные марки используются как вспомогательное вещество (стабилизатор, осветлитель напитков).

¶Биологическое действие и безопасность

ПВП не проникает через неповреждённую кожу и не накапливается в организме при наружном применении. При парентеральном введении высокомолекулярные фракции могут задерживаться в тканях, поэтому к медицинским маркам предъявляются жёсткие требования по молекулярно-массовому распределению и чистоте. Полимер считается малоопасным, не проявляет канцерогенных и мутагенных свойств в исследованных концентрациях; вместе с тем возможны индивидуальные реакции при повышенной чувствительности.

¶Критика и ограничения

Основные замечания связаны с длительной персистенцией высокомолекулярных фракций в организме при инфузиях и с необходимостью строгого контроля остаточного мономера N-винилпирролидона, который токсичнее полимера. В косметической отрасли обсуждается влияние синтетических плёнкообразователей на окружающую среду. В ряде стран вводятся ограничения на содержание остаточного мономера в готовой продукции.

¶Интересные факты

ПВП входил в состав первых синтетических кровезаменителей, применявшихся в середине XX века.
Комплекс ПВП с йодом — одно из самых распространённых дезинфицирующих средств в мире.
Полимер способен связывать многие лекарственные вещества, изменяя скорость их высвобождения, что используется при создании пролонгированных форм.

Источники: справочная литература по высокомолекулярным соединениям; фармакопейные статьи на повидон и кросповидон; обзоры по водорастворимым полимерам; материалы по истории синтеза N-винилпирролидона.