WO2009088319A1 - Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки - Google Patents

Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки Download PDF

Info

Publication number
WO2009088319A1
WO2009088319A1 PCT/RU2007/000755 RU2007000755W WO2009088319A1 WO 2009088319 A1 WO2009088319 A1 WO 2009088319A1 RU 2007000755 W RU2007000755 W RU 2007000755W WO 2009088319 A1 WO2009088319 A1 WO 2009088319A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polymer
granules
forming
gel plug
gel
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000755
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anna Viktorovna Zharnikova
Marc Thiercelin
Valery Yakovlevich Grinberg
Natalia Vasilievna Grinberg
Anna Ivanovna Barabanova
Olga Vladimirovna Vasilieva
Olga Evgenevna Filippova
Alexey Removich Khokhlov
Original Assignee
Physics Depertment M.V. Lomonosov Moscow State University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Physics Depertment M.V. Lomonosov Moscow State University filed Critical Physics Depertment M.V. Lomonosov Moscow State University
Priority to CA2710986A priority Critical patent/CA2710986A1/en
Priority to PCT/RU2007/000755 priority patent/WO2009088319A1/ru
Publication of WO2009088319A1 publication Critical patent/WO2009088319A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0003—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B29K2995/0008—Magnetic or paramagnetic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/04—Alginic acid; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to magnetic polymer granules, which are a polymer matrix and a solid filler, as well as their use for creating gel plugs.
  • the procedure for producing magnetic alginate granules involves the introduction of crosslinking ions in a mixture of a solution of sodium alginate and ferrofluid.
  • Various administration options are described: “external” and “internal”.
  • the “external” method uses the instillation of a mixture of sodium alginate solution with ferrofluid in a solution of calcium chloride (Le, Dy et al., Ie Tgapsasti ops Magptis 2004, 40, 2961; Roger, S. et al., Jörpal of Magptism app Magptis Matherials 2006, 305, 221).
  • US patent N ° 4,652,257 describes a method for producing magnetically polymerizable polymerizable lipid vesicles containing the target substance (drug), and a method for destroying vesicles and releasing their contents under the influence of a magnetic field.
  • the therapeutic agent and ferromagnetic particles are encapsulated in a lipid vesicle formed by polymerizable lipids. Lipids polymerize under the influence of ultraviolet radiation with the formation of a membrane resistant to chemical and physical influences.
  • any ferromagnetic substance can be used, preferably mono-domain magnets of bacterial origin, magnetites, ferrites or fine-grained iron sawdust.
  • Vesicles are delivered to the target organ under the influence of an external constant magnetic field. After localization in the right place, the vesicle membrane is destroyed or destabilized due to the application of an alternating magnetic field. The frequency and duration of an alternating magnetic field determines the release rate of a therapeutic agent encapsulated in a vesicle.
  • US patent JS ⁇ ° 5,019,372 provides a method for producing solid polymer granules filled with stainless steel particles and containing the desired biologically active substance (water-soluble drug), the release of which is accelerated in an alternating magnetic field.
  • the polymer granule is made of a biocompatible, plastically deformable polymer insoluble in the environment of use, for example, a copolymer of ethylene with vinyl acetate.
  • the biologically active substance and magnetic particles are dispersed in a solution of monomers in methylene chloride, then the polymerization and molding of granules is carried out.
  • the granules are placed in an aqueous medium, where the target substance is released under the influence of an oscillating magnetic field with a strength of 0.5 to 1000 Gauss.
  • the release rate, stimulated by a magnetic field is 30 times higher than in the absence of the latter, and is about 400 ⁇ g / hour.
  • a water-soluble substance with a molecular weight above 150 D can be used as the target.
  • the capsule membrane consists of several layers formed by sodium polystyrenesulfonate and polyallylamine hydrochloride, between which a layer of gold coated cobalt nanoparticles is included.
  • the permeability of the capsule membrane for dextran labeled with a fluorescent label was studied. It is shown that the external an alternating magnetic field with a frequency of 100-300 Hz and a strength of 1200 Gauss causes intense rotation of cobalt nanoparticles, which significantly violates the integrity of the capsule membrane.
  • the optimal magnetic sensitivity of the membrane permeability was observed in capsules, the walls of which are formed by 10 layers of polyelectrolytes and 1 layer of ferromagnetic nanoparticles.
  • the described polymer granules are intended for biomedical use in systems of targeted drug transport. Their use in other technologies is limited by the complexity of the processes and their high cost.
  • the use of polymers for the controlled formation of plugs for zone isolation is described in patent RU 2276675.
  • the invention describes a method for forming a gel plug by gelation of a liquid containing hydrophobically associating substances and a water-soluble gelation inhibitor.
  • the properties of the inhibitor are preserved, in the case of contact of the liquid with the aqueous medium, the inhibitor dissolves and gelation occurs.
  • the method allows you to control water inflow in oil wells by forming gel plugs.
  • the claimed invention provides polymer granules containing ferromagnetic microparticles and having optimal mechanical properties that allow the formation of a gel plug as a result of their swelling in an external magnetic field.
  • Polymer granules can be used where zone isolation is required. Under the influence of a magnetic field, such granules move to a place where zone isolation is required, are destroyed as a result of swelling in a limited volume in which they are held by a magnetic field, and form a gel plug.
  • the polymer granule according to the present invention is a gel matrix of an anionic polymer crosslinked by cations of polyvalent metals in which ferromagnetic microparticles are dispersed at a concentration of ferromagnetic microparticles from 0.5 to 5%.
  • the content of ferromagnetic particles of less than 0.5% does not provide the necessary magnetic properties of the granules, and the content of particles> 5% leads to the weighting of granules and the deterioration of their swelling.
  • the anionic polymer an anionic polysaccharide with a concentration of from 0.1 to 2% is used.
  • Sodium alginate, pectin with an esterification degree of not more than 30%, carboxymethyl cellulose or hydroxyethyl carboxycellulose can be used as the anionic polysaccharide.
  • ferromagnetic microparticles use spherical or rod-shaped particles of iron or its oxides with a minimum size of from 40 to 300 nm, for example, particles of magnetite or magenite.
  • a method for forming a blocking gel plug includes delivering to the gel plug forming zone a gel-forming composition made in the form of polymer granules, each of which represents a gel matrix of an anionic polymer crosslinked by cations of polyvalent metals in which ferromagnetic microparticles are dispersed at a concentration of ferromagnetic microparticles from 0.5 to 5%.
  • a blocking gel plug is carried out by intensive swelling of the granules, which is ensured by increasing the pH of the environment to pH> 7, in a limited volume in which they are held by an external magnetic field with a strength of 5000-20000 Oersted.
  • Pre-polymer granules can be dried.
  • the moisture content of the dried granules is 15-25%.
  • a substance that stimulates the swelling of the polymer granules which can be used as soda, as well as phosphates, polyphosphates, citrates or complexones such as sodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, can be added to the composition of the medium where the granules swell.
  • the surface of the granules can be pre-moistened with ethanol.
  • To intensify the swelling in the alkaline medium of granules crosslinked by barium ions their surface is treated with 0.1 M hydrochloric acid.
  • the delivery of granules can be carried out by applying an external magnetic field, providing the movement of polymer granules in the zone of formation of the gel plug.
  • the polymer granules according to the present invention can be obtained by dispersing ferromagnetic particles while stirring in an aqueous solution of an anionic polysaccharide capable of ionotropic gelation, after which the resulting suspension is dropwise added to an aqueous solution of a polyvalent metal salt.
  • a polyvalent metal salt As salts of polyvalent metals, water-soluble salts of calcium, barium or aluminum can be used. The invention is illustrated by the following non-limiting examples. Example 1
  • granules of calcium alginate gel are formed with a diameter of 3 mm.
  • the suspension of granules is kept at 4 ° C for a day and then washed five times with 20 ml of bidistilled water and stored in the refrigerator for later use, or dried in any way to a residual moisture level of 15-25%.
  • Dried alginate granules containing ferromagnetic particles are introduced into a system with capillaries with a diameter of 2-6 mm and a liquid circulating at a speed of up to 700 ml / min. Under the influence of a uniform magnetic field with intensities from 7000-10000 Oersted, granules are localized in the magnet region and they swell with the formation of a gel plug.
  • the pressure in the capillaries is increased to 250 kPa using compressed gas. The formed plug withstands pressure.
  • Magnetic granules prepared as described in Example 1 were dried at room temperature for 24 hours. In this case, the average weight of one granule decreases from 12.8 to 1.1 ⁇ g in the first 3 hours and then practically does not change. The granules retain their spherical shape. Weight loss during drying is accompanied by a decrease in diameter from 3.1 mm to 0.7-0.9 mm.
  • Magnetic granules prepared as described in Example 1 are frozen at a temperature of -5 ° C and dried on a freeze-drying apparatus at a residual pressure of 1.1 Pa (Marc Chrypt model ALFA 1-2 LD; Osterode am Narz, W, Hermapu) in within 14 hours.
  • the average weight of one granule decreases from 12.8 to 1.1 ⁇ g in the first 5 hours and then practically does not change.
  • Weight loss during drying is accompanied by a change in the shape of the granules, they take the form of disks with a diameter of 2.4 mm and a thickness of 0.25 mm.
  • the magnetic granules prepared as described in Example 1 are dried at room temperature under vacuum (1-10 "3 mm Hg) for 22 hours.
  • the average weight of one granule is reduced from 12.8 to 1.1 ⁇ g during the first 5 hours and then practically unchanged.
  • the granules retain their spherical shape. Weight loss during drying is accompanied by a decrease in diameter from 3.1 mm to 0.9-1.0 mm.

Abstract

Изобретение относится к магнитным полимерным гранулам, представляющим собой полимерную матрицу и твердый наполнитель, а также к их применению для создания гелевых пробок. Полимерная гранула согласно изобретению представляет собой гелевую матрицу из анионного полимера, сшитого катионами поливалентных металлов, в которой диспергированы ферромагнитые микрочастицы при соотношении весовых концентраций ферромагнитных микрочастиц и анионного полимера от 0,5 до 5. Способ формирования блокирующей гелевой пробки предусматривает доставку полимерных гранул в зону формирования гелевой пробки, а формирование блокирующей гелевой пробки осуществляется за счет интенсивного набухания гранул, обеспечиваемого путем увеличения рН окружающей среды до значения pH>7, в ограниченном объеме, в котором они удерживаются внешним магнитным полем.

Description

МАГНИТНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГРАНУЛЫ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БЛОКИРУЮЩЕЙ ГЕЛЕВОЙ ПРОБКИ
Настоящее изобретение относится к магнитным полимерным гранулам, представляющим собой полимерную матрицу и твердый наполнитель, а также к их применению для создания гелевых пробок.
Полимерные (альгинатные) гранулы с пара- и ферромагнитными свойствами и способы их получения описаны в научной литературе. Они представляют собой гели, сшитые ионами кальция (Lее, D.Y. еt аl., Iеее Тгапsасtiопs on Маgпеtiсs 2004, 40, 2961; Rоgеr, S. еt аl., Jоurпаl оf Маgпеtism апd Маgпеtiс Маtеriаls 2006, 305, 221) или железа (Llапеs, F. еt аl., International Jоurпаl оf Вiоlоgiсаl Масrоmоlесulеs 2000, 27, 35; Nishiо, Y. еt аl., Роlуmеr 2004, 45, 7129; Nаik, R. еt аl., Jоurпаl оf Аррliеd Рhуsiсs 2005, 97, ), и содержащие магнитные вещества или частицы: феррит бария (Lее, D. Y. еt аl., Iеее Тгапsасtiопs оп Маgпеtiсs 2004, 40, 2961), оксид железа (Llапеs, F. еt аl., International Jоurпаl оf Вiоlоgiсаl Масrоmоlесulеs 2000, 27, 35; Nishiо, Y. еt аl., Роlуmеr 2004, 45, 7129; Nаik, R. еt аl., Jоurпаl оf Аррliеd Рhуsiсs 2005, 97, ) и магнетит (Туаgi, R. еt аl., Вiосаtаlуsis апd Вiоtrапsfоrmаtiоп 1995, 12, 293; Rоgеr, S. еt аl., Jоurпаl оf Маgпеtism апd Маgпеtiс Маtеriаls 2006, 305, 221 ).
Процедура получения магнитных альгинатных гранул включает введение сшивающих ионов в смесь раствора альгината натрия и феррожидкости. Описаны различные варианты введения: «внeшнee» и «внyтpeннee». Применительно к кальций-альгинатным гелям «внeшний» способ использует закапывание смеси раствора альгината натрия с феррожидкостью в раствор хлорида кальция (Lее, D. Y. еt аl., Iеее Тгапsасtiопs оп Маgпеtiсs 2004, 40, 2961; Rоgеr, S. еt аl., Jоurпаl оf Маgпеtism апd Маgпеtiс Маtеriаls 2006, 305, 221). При «внyтpeннeм» способе в смесь раствора альгината натрия и феррожидкости добавляют сначала «нeaктивный» кальций в виде комплекса с ЭДТА, а затем медленно освобождают кальций подкислением среды, используя гидролиз глюко-δ- лактона (Rоgеr, S. еt аl., Jоumаl оf Маgпеtism апd Маgпеtiс Маtеriаls 2006, 305, 221). В случае железо-альгинатных гелей применяют «внyтpeнний» способ введения, основанный на щелочном окислении двухвалентного железа в растворе альгината натрия (Llапеs, F. еt аl., International Jоurпаl оf Вiоlоgiсаl Масrоmоlесulеs 2000, 27, 35). Показано, что при «внyтpeннeм» способе введения сшивающих ионов получаются более гомогенные частицы.
Описано использование магнитных альгинатных гранул для биоразделения и очистки ферментов и клеток в магнитном поле (Туаgi, R. еt аl., Вiосаtаlуsis апd Вiоtrапsfоrmаtiоп 1995, 12, 293; Аmеs, Т.Т. еt аl., Вiоtесhпоlоgу Рrоgrеss 1997, 13, 336; Liu, CZ. еt аl., Jоumаl оf Вiоsсiепсе апd Вiоепgiпееriпg 2000, 89, 420), для очистки стоков от тяжелых металлов (Nеstlе, N. еt аl., Соllоids апd Sшfасеs А-Рhуsiсосhеmiсаl апd Епgiпееriпg Аsресts 1996, 115, 141; Ngоmsik, А.F. еt аl., Wаtег Rеsеаrсh 2006, 40, 1848).
Так, патент США N° 4,652,257 описывает способ получения магнитолокализуемых полимеризующихся липидных везикул, содержащих целевое вещество (лекарство), и способ разрушения везикул и релиза их содержимого под действием магнитного поля. Терапевтическое средство и ферромагнитные частицы инкапсулируются в липидной везикуле, образованной полимеризующимися липидами. Липиды полимеризуются под действием ультрафиолетового излучения с образованием мембраны, устойчивой к химическим и физическим воздействиям. В качестве магнитных частиц может быть использовано любое ферромагнитное вещество, предпочтительно моно-доменные магниты бактериального происхождения, магнетиты, ферриты или мелкозернистые железные опилки. Везикулы доставляются к целевому органу под действием внешнего постоянного магнитного поля. После локализации в нужном месте мембрана везикулы разрушается или дестабилизируется за счет приложения переменного магнитного поля. Частота и продолжительность действия переменного магнитного поля определяют скорость релиза терапевтического средства, инкапсулированного в везикуле.
Патент США JSГ° 5,019,372 предлагает способ получения твердых полимерных гранул, наполненных частицами нержавеющей стали и содержащих целевое биологически активное вещество (водорастворимое лекарство), релиз которого ускоряется в переменном магнитном поле. Полимерная гранула изготовлена из биосовместимого, пластически деформируемого полимера, нерастворимого в среде использования, например, из сополимера этилена с винилацетатом. Биологически активное вещество и магнитные частицы диспергируются в растворе мономеров в метиленхлориде, затем проводится полимеризация и формование гранул. Гранулы помещаются в водную среду, где осуществляется релиз целевого вещества под действием осциллирующего магнитного поля напряженностью от 0.5 до 1000 Гаусс. Скорость релиза, стимулируемого магнитным полем, в 30 раз больше, чем в отсутствие последнего, и составляет порядка 400 мкг/час. В качестве целевого может использоваться водорастворимое вещество с молекулярным весом выше 150 Д.
В работе Z. Lu еt аl. (Lапgmuir, 2005, 21, 2042-2050) предложен способ получения магниточувствительных полиэлектролитных многослойных микрокапсул. Мембрана капсулы состоит из нескольких слоев, образованных полистиролсульфонатом натрия и полиаллиламин гидрохлоридом, между которыми включен слой наночастиц кобальта, покрытых золотом. Исследована проницаемость капсульной мембраны для декстрана, меченного флуоресцентной меткой. Показано, что внешнее переменное магнитное поле с частотой 100-300 Гц и напряженностью 1200 Гаусс вызывает интенсивное вращение кобальтовых наночастиц, что существенно нарушает целостность мембраны капсулы. Оптимальная магнитная чувствительность проницаемости мембраны наблюдалась в капсулах, стенки которых образованы 10 слоями полиэлектролитов и 1 слоем ферромагнитных наночастиц.
Описанные полимерные гранулы предназначены для биомедицинского применения в системах направленного транспорта лекарств. Их использование в других технологиях лимитировано сложностью процессов и их высокой стоимостью.
Использование полимеров для контролируемого образования пробки для зонной изоляции описано в патенте RU 2276675. Изобретение описывает способ формирования гелевой пробки путем гелеобразования жидкости, содержащей гидрофобно ассоциирующие вещества и водорастворимый ингибитор гелеобразования. В случае контакта жидкости с углеводородной средой свойства ингибитора сохраняются, в случае же контакта жидкости с водной средой ингибитор растворяется и происходит гелеобразование. Таким образом, способ позволяет контролировать водопритоки в нефтедобывающих скважинах путем формирования гелевых пробок. Однако, этот способ имеет свои недостатки: 1) гелеобразование при использовании этой жидкости необратимо и начинается при первом контакте с водой, которое может произойти на поверхности, что создаст значительные трудности при закачке жидкости в скважину; 2) уже сформированные гелевые пробки при определенных условиях могут заблокировать также и нефтеносные пласты, затрудняя извлечениеуглеводородов.
Заявленным изобретением обеспечиваются полимерные гранулы, содержащие ферромагнитные микрочастицы и обладающие оптимальными механическими свойствами, допускающими образование гелевой пробки в результате их набухания во внешнем магнитном поле. Полимерные гранулы можно использовать там, где требуется зонная изоляция. Под воздействием магнитного поля такие гранулы перемещаются к месту, где требуется зонная изоляция, разрушаются в результате набухания в ограниченном объеме, в котором они удерживаются магнитным полем, и формируют гелевую пробку.
Полимерная гранула, согласно настоящему изобретению, представляет собой гелевую матрицу из анионного полимера, сшитого катионами поливалентных металлов, в которой диспергированы ферромагнитые микрочастицы при концентрации ферромагнитных микрочастиц от 0,5 до 5%. Содержание ферромагнитных частиц менее 0,5% не обеспечивает необходимых магнитных свойств гранул, а содержание частиц >5% приводит к утяжелению гранул и ухудшению их набухания. В качестве анионного полимера используют анионный полисахарид с концентрацией от 0,1 до 2%. В качестве анионного полисахарида может быть использован альгинат натрия, пектин со степенью этерификации не выше 30 %, карбоксиметил целлюлоза или оксиэтилкарбоксицеллюлоза. В качестве ферромагнитных микрочастиц используют сферические или стержневидные частицы железа или его оксидов с минимальным размером от 40 до 300 нм, например, частицы магнетита или магенита.
Полимерные гранулы, согласно настоящему изобретению, предназначены для формирования блокирующей гелевой пробки, например, с целью обеспечения изоляции пласта. В соответствии с изобретением, способ формирования блокирующей гелевой пробки включает доставку в зону формирования гелевой пробки гелеобразующего состава, выполненного в виде полимерных гранул, каждая из которых представляет собой гелевую матрицу из анионного полимера, сшитого катионами поливалентных металлов, в которой диспергированы ферромагнитые микрочастицы при концентрации ферромагнитных микрочастиц от 0,5 до 5%. Формирование блокирующей гелевой пробки осуществляется за счет интенсивного набухания гранул, обеспечиваемого путем увеличения рН окружающей среды до значения pH>7, в ограниченном объеме, в котором они удерживаются внешним магнитным полем с напряженностью 5000-20000 Эрстед.
Предварительно полимерные гранулы могут быть высушены. Влажность высушенных гранул составляет 15-25%. В состав среды, где происходит набухание гранул, может быть дополнительно введено вещество, стимулирующее набухание полимерных гранул, в качестве которого может быть использована сода, а также фосфаты, полифосфаты, цитраты или комплексоны типа натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. Для ускорения набухания поверхность гранул может быть предварительно смочена этиловым спиртом. Для интенсификации набухания в щелочной среде гранул, сшитых ионами бария, их поверхность обрабатывают 0.1 M соляной кислотой. Доставка гранул может быть осуществлена посредством приложения внешнего магнитного поля, обеспечивающего перемещение полимерных гранул в зону формирования гелевой пробки.
Полимерные гранулы согласно настоящему изобретению могут быть получены путем диспергирования ферромагнитных частиц при перемешивании в водном растворе анионного полисахарида, способного к ионотропному гелеобразованию, после чего полученную суспензию по каплям вводят в водный раствор соли поливалентного металла. В качестве солей поливалентных металлов могут быть использованы водорастворимые соли кальция, бария или алюминия. Сущность изобретения иллюстрируют следующие неограничивающие его примеры. Пример 1
Приготовление альгинатных гранул, содержащих магнетит 0.3 г магнетита (порошок частиц Fe3O4 неправильной формы с размером около 300 нм) диспергируют при перемешивании в 9.7 г 1.4 %- ного раствора альгината натрия в 0.01 M растворе буферной смеси трис- (гидpoкcимeтил)-aминoмeтaн - HCl при рН 7.4. Полученную суспензию магнетита в растворе альгината натрия по каплям вводят в 100 мл 3 %-нoгo раствора хлорида кальция в указанной буферной смеси трис- (гидpoкcимeтил)-aминoмeтaн - HCl при рН 7.4. При этом образуются гранулы геля альгината кальция диаметром 3 мм. Суспензию гранул выдерживают при 4°C в течение суток и затем промывают пять раз 20 мл бидистиллированной воды и хранят в холодильнике для последующего использования, либо высушивают любым способом до уровня остаточной влажности 15-25%. Пример 2
Приготовление альгинатных гранул, содержащих магенит 0.3 г магенита (порошок частиц γ-Fe2O3 игольчатой формы с диаметром 40-60 нм и длиной 400-800 нм) диспергируют при перемешивании в 9.7 г 1.4 %-нoгo раствора альгината натрия в 0.01 M растворе буферной смеси тpиc-(гидpoкcимeтил)-aминoмeтaн - HCl при рН 7.4. Полученную суспензию магенита в растворе альгината натрия по каплям вводят в 100 мл 3 %-нoгo раствора хлорида кальция в указанной буферной смеси тpиc-(гидpoкcимeтил)-aминoмeтaн - HCl при рН 7.4. Суспензию образованных гранул диаметром 3 мм выдерживают при 4°C в течение суток, затем промывают пять раз 20 мл бидистиллированной водой и хранят в холодильнике для последующего использования. Пример 3
Формирование гелевой пробки
В систему с капиллярами диаметром 2-6 мм и жидкостью, циркулирующей со скоростью до 700 мл/мин, вводятся высушенные альгинатные гранулы, содержащие ферромагнитные частицы. Под действием однородного магнитного поля с напряженностью от 7000-10000 Эрстед происходит локализация гранул в области магнита и их набухание с образованием гелевой пробки. Давление в капиллярах повышают до 250 кПа с помощью сжатого газа. Сформированная пробка выдерживает давление.
Пример 4
Высушивание альгинатных гранул, содержащих магнетит, при комнатной температуре
Магнитные гранулы, приготовленные, как указано в примере 1, высушивают при комнатной температуре в течение 24 часов. При этом средний вес одной гранулы уменьшается с 12,8 до 1,1 мкг за первые 3 часа и затем практически не меняется. Гранулы сохраняют сферическую форму. Потеря веса при сушке сопровождается уменьшением диаметра с 3,1 мм до 0,7-0,9 мм.
Пример 5
Высушивание альгинатных гранул, содержащих магнетит, при температуре 8O0C
Магнитные гранулы, приготовленные, как указано в примере 1, высушивают при температуре 8O0C в течение 1 часа. При этом средний вес одной гранулы уменьшается с 12,8 до 1,1 мкг за первые 0,5 часа и затем практически не меняется. Гранулы сохраняют сферическую форму. Потеря веса при сушке сопровождается уменьшением диаметра с 3,1 мм до 0,7-0,9 мм. Пример 6
Высушивание альгинатных гранул, содержащих магнетит, методом сублимационной сушки
Магнитные гранулы, приготовленные, как указано в примере 1, замораживают при температуре -5O0C и высушивают на установке сублимационной сушки при остаточном давлении 1,1 Па (Маrtiп Сhriсt mоdеl ALFA 1-2 LD; Оstеrоdе аm Наrz, W, Gеrmапу) в течение 14 часов. При этом средний вес одной гранулы уменьшается с 12,8 до 1,1 мкг за первые 5 часов и затем практически не меняется. Потеря веса при сушке сопровождается изменеием формы гранул, они приобретают форму дисков с диаметром 2,4 мм и толщиной 0,25 мм.
Пример 7
Высушивание альгинатных гранул, содержащих магнетит, при комнатной температуре в вакууме
Магнитные гранулы, приготовленные, как указано в примере 1, высушивают при комнатной температуре под вакуумом (1-10"3 мм рт.ст.) в течение 22 часов. При этом средний вес одной гранулы уменьшается с 12,8 до 1,1 мкг за первые 5 часов и затем практически не меняется. Гранулы сохраняют сферическую форму. Потеря веса при сушке сопровождается уменьшением диаметра с 3,1 мм до 0,9-1,0 мм.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Полимерная гранула, представляющая собой гелевую матрицу из анионного полимера, сшитого катионами поливалентных металлов, отличающаяся тем, что в матрице диспергированы ферромагнитые микрочастицы при соотношении весовых концентраций ферромагнитных микрочастиц и анионного полимера от 0,5 до 5.
2. Полимерная гранула по п.1 , отличающаяся тем, что в качестве анионного полимера используют анионный полисахарид с концентрацией от 0,1 до 2%.
3. Полимерная гранула по п.2, отличающаяся тем, что в качестве анионного полисахарида используют альгинат натрия или пектин со степенью этерификации не выше 30 %.
4. Полимерная гранула по п.2, отличающаяся тем, что в качестве анионного полисахарида используют карбоксиметилцеллюлозу или оксиэтилкарбоксицеллюлозу.
5. Полимерная гранула по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве ферромагнитных микрочастиц используют сферические или стержневидные частицы железа или его оксидов с минимальным размером от 40 до 300 нм.
6. Полимерная гранула по п.5, отличающаяся тем, что в качестве ферромагнитных микрочастиц используют частицы магнетита или магенита.
7. Способ формирования блокирующей гелевой пробки, включающий доставку в зону формирования гелевой пробки гелеобразующего состава на основе полимера, способного к ионотропному гелеобразованию, и последующее формирование гелевой пробки, отличающийся тем, что гелеобразующий состав выполнен в виде полимерных гранул, каждая из которых представляет собой гелевую матрицу из анионного полимера, сшитого катионами поливалентных металлов, в которой диспергированы ферромагнитые микрочастицы при концентрации ферромагнитных микрочастиц от 0,5 до 5%, а формирование блокирующей гелевой пробки осуществляется за счет интенсивного набухания гранул, обеспечиваемого путем увеличения рН окружающей среды до значения pH>7, в ограниченном объеме, в котором они удерживаются внешним магнитным полем.
8. Способ формирования блокирующей гелевой пробки по п. 7, отличающийся тем, что используют внешнее магнитное поле с напряженностью 5000-20000 Эрстед.
9. Способ формирования блокирующей гелевой пробки по п. 7, отличающийся тем, что полимерные гранулы предварительно высушивают.
10. Способ формирования блокирующей гелевой пробки по п. 9, отличающийся тем, что влажность высушенных полимерных гранул составляет 15-25%.
11. Способ формирования блокирующей гелевой пробки по п. 7, отличающийся тем, что в состав среды набухания гранул дополнительно вводится вещество, стимулирующее набухание полимерных гранул.
12. Способ формирования блокирующей гелевой пробки по п. 11, отличающийся тем, что набухание гелевых гранул проводят в щелочной среде, содержащей растворимые фосфаты, полифосфаты, цитраты или комплексоны типа натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты.
13. Способ формирования блокирующей гелевой пробки по п. 7, отличающийся тем, что доставку гранул осуществляют посредством приложения внешнего магнитного поля, обеспечивающего их перемещение в зону формирования гелевой пробки.
PCT/RU2007/000755 2007-12-29 2007-12-29 Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки WO2009088319A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2710986A CA2710986A1 (en) 2007-12-29 2007-12-29 Magnetic polymer pellets and a method of generating the blocking gel plug
PCT/RU2007/000755 WO2009088319A1 (ru) 2007-12-29 2007-12-29 Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2007/000755 WO2009088319A1 (ru) 2007-12-29 2007-12-29 Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009088319A1 true WO2009088319A1 (ru) 2009-07-16

Family

ID=40853279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000755 WO2009088319A1 (ru) 2007-12-29 2007-12-29 Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки

Country Status (2)

Country Link
CA (1) CA2710986A1 (ru)
WO (1) WO2009088319A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112096335A (zh) * 2020-09-05 2020-12-18 西南石油大学 一种基于离子液体胶塞的井筒隔离方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2796101B1 (de) 2013-04-23 2016-04-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kit zum Herstellen eines vernetzten Gels zum Umschließen von Nierensteinen und/oder Nierensteinfragmenten
PL2796100T3 (pl) * 2013-04-23 2016-08-31 Fraunhofer Ges Forschung Układ tworzący żel do usuwania fragmentów kamieni nerkowych

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652257A (en) * 1985-03-21 1987-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnetically-localizable, polymerized lipid vesicles and method of disrupting same
RU2113841C1 (ru) * 1996-04-16 1998-06-27 Акционерное общество открытого типа Завод "Компонент" Капсула для перорального введения с контролируемым выделением лекарственного вещества
RU2155031C2 (ru) * 1994-04-18 2000-08-27 Басф Аг Матричные гранулы продленного действия
RU2167281C2 (ru) * 1999-08-04 2001-05-20 Швецов Игорь Александрович Способ разработки неоднородного пласта
RU2169155C2 (ru) * 1994-09-09 2001-06-20 Орика Аустрэлиа Пи-Ти-Ай Лимитед Полимерные гранулы и способ их получения
RU2298088C1 (ru) * 2005-09-30 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Способ разработки неоднородного нефтяного пласта

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652257A (en) * 1985-03-21 1987-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnetically-localizable, polymerized lipid vesicles and method of disrupting same
RU2155031C2 (ru) * 1994-04-18 2000-08-27 Басф Аг Матричные гранулы продленного действия
RU2169155C2 (ru) * 1994-09-09 2001-06-20 Орика Аустрэлиа Пи-Ти-Ай Лимитед Полимерные гранулы и способ их получения
RU2113841C1 (ru) * 1996-04-16 1998-06-27 Акционерное общество открытого типа Завод "Компонент" Капсула для перорального введения с контролируемым выделением лекарственного вещества
RU2167281C2 (ru) * 1999-08-04 2001-05-20 Швецов Игорь Александрович Способ разработки неоднородного пласта
RU2298088C1 (ru) * 2005-09-30 2007-04-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Способ разработки неоднородного нефтяного пласта

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112096335A (zh) * 2020-09-05 2020-12-18 西南石油大学 一种基于离子液体胶塞的井筒隔离方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2710986A1 (en) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009088318A1 (ru) Магнитные полимерные гранулы и способы их применения
Amiri et al. Hydrogel beads-based nanocomposites in novel drug delivery platforms: Recent trends and developments
Lin et al. Smart cellulose-derived magnetic hydrogel with rapid swelling and deswelling properties for remotely controlled drug release
Rayegan et al. Synthesis and characterization of basil seed mucilage coated Fe3O4 magnetic nanoparticles as a drug carrier for the controlled delivery of cephalexin
Adelnia et al. Hydrogels based on poly (aspartic acid): synthesis and applications
Polk et al. Controlled release of albumin from chitosan-alginate microcapsules
Peniche et al. Chitosan: an attractive biocompatible polymer for microencapsulation
Shchukin et al. Surface‐engineered nanocontainers for entrapment of corrosion inhibitors
Strand et al. Alginate as immobilization matrix for cells
Gui et al. Embedding fluorescent mesoporous silica nanoparticles into biocompatible nanogels for tumor cell imaging and thermo/pH-sensitive in vitro drug release
CN103751791B (zh) 一种壳聚糖复合纳米凝胶固定化多层胶囊的制备方法
WO2008121447A1 (en) Self-assembling membranes and related methods thereof
Elnashar et al. Surprising performance of alginate beads for the release of low‐molecular‐weight drugs
WO2009088319A1 (ru) Магнитные полимерные гранулы и способ формирования блокирующей гелевой пробки
Massana Roquero et al. Controlling porosity of calcium alginate hydrogels by interpenetrating polyvinyl alcohol–diboronate polymer network
CN110227069B (zh) 一种pH响应型单宁酸/壳聚糖纳米胶囊及其制备方法
Elzatahry et al. Evaluation of alginate–chitosan bioadhesive beads as a drug delivery system for the controlled release of theophylline
Tsirigotis-Maniecka et al. Preparation and characterization of sodium alginate/chitosan microparticles containing esculin
Choy et al. Monodisperse gelatin microspheres as a drug delivery vehicle: release profile and effect of crosslinking density
CN111286044B (zh) 用于保存细胞的双温敏磁性水凝胶及其制备方法和应用
Li et al. Preparation and property of layer-by-layer alginate hydrogel beads based on multi-phase emulsion technique
CN112335884A (zh) 一种新型益生菌微球及其制备方法
Dong et al. The stimuli-responsive properties of hydrogels based on natural polymers
Sudareva et al. Hybrid systems for oral delivery of a therapeutic neuropeptide
Nguyen et al. On-demand release of drug from magnetic nanoparticle-loaded alginate beads

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07873393

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2710986

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010126118

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07873393

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1