![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
В работе предлагается систематически исследовать закономерности растворения поликатионных полимеров и блоксополимеров в воде, насыщенной диоксидом углерода под высоким давлением, т.е. в угольной кислоте. Вода, насыщенная диоксидом углерода под давлением, является кислой средой, в которой протонируются и приобретают способность растворяться такие водонерастворимые поликатионные полимеры, как, например, хитозан и поливинилпиридины. Отличием от традиционно используемых кислых растворителей является то, что при нормальном давлении угольная кислота, фактически, полностью конвертируется в воду и диоксид углерода, покидающий водную фазу. Тем самым нет необходимости в нейтрализации, отмывке, диализе, и т.п. чтобы очистить продукт от следов растворителя.Особенно важно это для биомедицинских применений в силу абсолютной биосовместимости (неиммуногенности,гипоаллергенности и т.п.) остаточных следов растворителя: воды и диоксида углерода. В предлагаемой работе мы планируем изучить специфику среды (высокое приложенное давление, флуктуационная активность растворителя) в плане возможного нетипичного влияния на конформацию макромолекул и, особенно, на процессы их адсорбции из раствора на подложку. Методы микроскопии высокого разрешения будут использованы для систематического анализа конформации одиночных осаждаемых макромолекул, а также морфологии получаемых покрытий.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2013 г.-1 декабря 2013 г. | Поликатионные полимеры в угольной кислоте |
Результаты этапа: С использованием сканирующей силовой микроскопии были изучены закономерности самоорганизации хитозановых макромолекул в стержневые наноструктуры на подложке из растворов в угольной кислоте. Было доказано, что, несмотря на малый размер этих образований, они не являются мономолекулярными, а представляют собой агрегаты. Оказалось, что измеряемые ССМ характерные размеры — длина и высота над уровнем подложки — для этих структур не зависят от молекулярной массы полимера, но зависят от его степени деацетилирования. Эти наблюдения были объяснены с позиции формирования ионных пар в результате Маннинговской конденсации и их вклада в общий баланс внутрицепочечных и межцепочечных взаимодействий в форме диполь-дипольного притяжения. Были исследованы особенности формирования хитозановых покрытий на подложках перикарда теленка из растворов в угольной кислоте, а также свойства модифицированных таким образом коллагеновых матриц в плане сродства по отношению к живым клеткам, патогенным микробам и солям кальция. Было детектировано кардинальное снижение скорости неблагоприятных процессов кальцификации (на два порядка) в сочетании с улучшенными механическими свойствами модифицированных образцов. Более того, присутствие хитозанового покрытия привносит явно выраженные антимикробные свойства модифицированной поверхности, на фоне полной биосовместимости матрицы с живыми клетками организма. Была обнаружена способность молекул блоксополимера ПС-b-П4ВП к самоорганизации в растворах в угольной кислоте в регулярные мицеллы, что объясняется превращением П4ВП блока в поликатион в этой кислой среде. | ||
2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Поликатионные полимеры в угольной кислоте |
Результаты этапа: Было обнаружено, что блоксополимеры полистирол-b-поли-4-винилпиридин с сопоставимой длиной блоков растворяются в угольной кислоте, т.е. воде, насыщенной диоксидом углерода под высоким давлением (в сотни атмосфер) при комнатной температуре, и формируют сферические мицеллы регулярной и воспроизводимой формы. Такие мицеллы имеют полистирольное ядро и корону из поливинилпиридиновых звеньев, протонированных в угольной кислоте (pH в условиях эксперимента < 3). Высокую регулярность морфологии мицелл мы объясняем пластифицирующим действием СО2 под высоким давлением на полистирольный блок. С использованием ацетата палладия в качестве прекурсора, корона таких мицелл, в результате востановления прекурсора СО, была нагружена наночастицами палладия диаметром около 3 нм. Подобные мицеллы с каталитически активными наночастицами в короне могут служить в качестве активных, стабильных и регенерируемых катализаторов для химических реакций. Также, были изучены закономерности растворения хитозановых макромолекул разной молекулярной массы и разных степеней деацетилирования в угольной кислоте. Оказалось, что, независимо от варьирования молекулярной массы или степени деацетилирования, они формируют стабильные агрегаты с фиксированной и воспроизводимой геометрией. Эти стержнеподобные агрегаты, как показал АСМ-анализ, содержат несколько штук макромолекул и обладают выраженной персистентностью. Их размер зависит степени деацетилирования хитозана, но не от молекулярной массы, что было объяснено конкуренцией между кулоновским отталкиванием протонированных аминогрупп и притяжением между сегментами полимерной цепи, вклад в который дают: гидрофобное притяжение остаточных ацетильных звеньев и других гидрофобных участков мономерного звена хитозана, водородное связывание мономерных звеньев, диполь-дипольное притяжение ионных пар, возникших в результате Маннинговской конденсации. | ||
3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Поликатионные полимеры в угольной кислоте |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".