|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ПсковГУ |
||
Исследование реакций замещения в сетчатых интерполиэлектролитных комплексах и сопряженных с ними структурных превращений гелейНИР
- Руководитель НИР: Зезин А.Б.
- Участники НИР: Зансохова М.Ф., Зезин С.Б., Новоскольцева О.А., Панова Т.В., Пергушов Д.В.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н.Белозерского
- Срок исполнения: 1 января 2012 г. - 31 декабря 2014 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 12-03-00705
- Номер ЦИТИС: 01201258970
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: другое
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.25.01 Общие вопросы
-
Ключевые слова:
полиэлектролитные гидрогели, интерполиэлектролитные комплексы, активированная сорбция, многокомпонентные комплексные гели
-
Описание:
Исследование равновесия и кинетики конкурентных интерполиэлектролитных реакций в самоорганизующихся трехкомпонентных системах, включающих слабо сшитый высоко набухший полиэлектролитный гидрогель и два разноименно заряженных линейных полиэлектролита; установление влияния химической природы и степени полимеризации конкурирующих полиэлектролитов, а также внешних условий (рН, ионной силы, концентрации низкомолекулярной соли) на направление и кинетику реакций замещения; изучение явлений коллапса полиэлектролитных сеток в качестве отклика исследуемых трехкомпонентных систем на протекание конкурентных реакций.
-
Основные результаты:
Впервые изучены конкурентные интерполиэлектролитные реакции в гетерогенных системах, включающих слабо сшитые полиэлектролитные гидрогели и водорастворимые нестехиометричные интерполиэлектролитные комплексы. Установлено, что анионные гидрогели (полиакрилата натрия, поли-2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоната натрия) сорбируют поликатион из водных растворов нестехиометричных интерполиэлектролитных комплексов, образованных лиофилизирующим линейным поли-N,N`-диаллил-N,N`-диметиламмоний хлоридом или полиэтиленимин гидрохлоридом и блокирующим линейным полиакрилатом натрия. Процесс завершается образованием сетчатого стехиометричного интерполиэлектролитного комплекса и коллапсом геля. Высвобождающиеся блокирующие полиакрилат-анионы изменяют состав водорастворимого нестехиометричного комплекса. Определены условия, в которых эта реакция замещения сопровождается осаждением комплекса из раствора. Таким образом установлено, что как сульфонатная, так и карбоксилатная сетки эффективно конкурируют с линейными полиакрилат-анионами за связывание с лиофилизирующим поликатионом. Результат, достигнутый для карбоксилатных сеток, нетривиален и свидетельствует о важной роли архитектуры макромолекул (сетчатая структура) в выборе направления процесса. Установлено, что при конкуренции анионных гидрогелей с лиофилизирующим линейным или звездообразным полиакрилатом натрия возможность переноса блокирующего поликатиона (поли-N-этил-4-винилпиридиний бромида или ионен бромида) в фазу геля определяется химической природой ионогенных групп сетки. Обнаружено, что только сульфонатная сетка способна замещать полиакрилат-анионы и сорбировать блокирующие поликатионы с образованием коллапсированного сетчатого стехиометричного интерполиэлектролитного комплекса. Установлено, что катионный гидрогель поли-N,N`-диаллил-N,N`-диметиламмоний хлорида способен сорбировать отрицательно заряженные частицы водорастворимого нестехиометричного комплекса, образованного лиофилизирующим звездообразным полиакрилатом натрия и блокирующим поли-N-этил-4-винилпиридиний бромидом или ионен бромидом, как целое. В результате образуются новые неизвестные ранее трехкомпонентные сетчатые композиты, включающие как противоположно, так и одноименно заряженные с сетчатой матрицей полиэлектролиты. Полученные нами принципиально важные результаты отражают новую главу в изучении строения и свойств полиэлектролитных гелей. Они также открывают новые возможности применения таких структур в биологии и медицине, в том числе для контролируемой доставки и высвобождения лекарственных средств.
- Добавил в систему: Новоскольцева Ольга Александровна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Исследование реакций замещения в сетчатых интерполиэлектролитных комплексах и сопряженных с ними структурных превращений гелей |
| Результаты этапа: Исследованы интерполиэлектролитные реакции замещения в трехкомпонентных системах, включающих слабосшитый полианионный карбоксилсодержащий или сульфосодержащий гидрогель и водорастворимый нестехиометричный интерполиэлектролитный комплекс, образованный линейным или звездообразным полиакрилатом натрия и четвертичным полиамином. Впервые получены растворимые нестехиометричные интерполиэлектролитные комплексы, включающие в качестве лиофилизирующего компонента линейный поли-N,N-диаллил-N,N-диметиламмоний хлорид, а в качестве блокирующего - линейный полиакрилат натрия. Определены условия образования поликомплексов, изучено поведение поликомплексов в водных растворах хлорида натрия. Показано, что повышение ионной силы раствора вызывает перегруппировки частиц поликомплексов и фазовое разделение системы. Установлено, что при взаимодействии полианионного гидрогеля (как сульфосодержащего, так и карбоксилсодержащего) с указанными растворимыми поликомплексами происходит конкурентная сорбция лиофилизирующего поликатиона противоположно заряженным гелем с образованием сетчатого интерполиэлектролитного комплекса, сопровождающаяся коллапсом геля. Линейные полиакрилат-анионы, вытесняемые одноименно заряженным сетчатым полиэлектролитом из исходного комплекса, связываются присутствующими в растворе в избытке свободными сегментами лиофилизирующего поликатиона, что приводит к увеличению состава поликомплекса в растворе. Установлено, что в системах, включающих карбоксилсодержащий или сульфосодержащий гидрогель и растворимый нестехиометричный комплекс, образованный лиофилизирующим звездообразным полиакрилатом натрия и поли-N-этил-4-винилпиридиний бромидом, сорбция блокирующего поликатиона наблюдается только в случае сульфосодержащего геля. При этом происходит вытеснение звездообразных полиакрилат-анионов сегментами сетчатого полиэлектролита и образование комплекса сульфосодержащей сетки с линейным поликатионом, сопровождающееся коллапсом геля. Полученные данные свидетельствуют о том, что при конкуренции сетчатого и звездообразного полианионов природа ионогенных групп сетчатого полиэлектролита определяет возможность переноса блокирующего поликатиона из водорастворимого нестехиометричного комплекса в фазу противоположно заряженного геля. | ||
| 2 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Исследование реакций замещения в сетчатых интерполиэлектролитных комплексах и сопряженных с ними структурных превращений гелей |
| Результаты этапа: Изучены конкурентные взаимодействия в системах, включающих слабо сшитый полиэлектролитный гидрогель (сетчатого поли-N,N`-диаллил-N,N`-диметиламмоний хлорида (#ПДАДМАХ) или полиакрилата натрия (#ПАNa)) и водорастворимый нестехиометричный интерполиэлектролитный комплекс (НИПЭК), содержащий в качестве лиофилизирующего компонента полиион той же химической природы, что и сетчатый полиэлектролит (ПДАДМАХ или, соответственно, ПАNa). В качестве блокирующего полиэлектролита использовали ПАNa или, соответственно, четвертичный полиамин (поли-N-этил-4-винилпиридиний бромид или поли-2,5-ионен бромид). Установлено, что в условиях конкуренции линейного и сетчатого полиэлектролитов одной и той же химической природы за связывание с противоположно заряженным линейным полиионом предпочтительным является образование комплекса двух противоположно заряженных полиэлектролитов в растворе. Показано, что при изменении природы ионогенных групп сетчатого полианиона (при замене #ПАNa на сетчатый поли-2-акриламидо-2-метилпропансульфонат натрия (#ПАМПСNa)) наблюдается сорбция блокирующего поликатиона из растворов НИПЭК и образование сетчатого интерполиэлектролитного комплекса (#ИПЭК), т.е. предпочтительным становится образование связей между разноименно заряженными сетчатым и линейным полиэлектролитами в фазе геля. Установлено, что при взаимодействии НИПЭК, образованного лиофилизирующим ПАNa (линейным или звездообразным) и блокирующим поли-2,5-ионен бромидом, с катионным гелем #ПДАДМАХ происходит формирование трехкомпонентного композита: в фазу геля включаются как противоположно, так и одноименно заряженные с сетчатой матрицей полиионы. Изучена реакция замещения в системе, включающей полианионный гель (#ПАМПСNa или #ПАNa) и водорастворимый НИПЭК, образованный лиофилизирующим полиэтиленимин гидрохлоридом и блокирующим линейным ПАNa. Установлено, что как #ПАМПСNa, так и #ПАNa сорбируют лиофилизирующий поликатион из растворов НИПЭК, замещая одноименно заряженные линейные полиакрилат-анионы. В результате происходит образование #ИПЭК, сопровождающееся коллапсом сетчатой матрицы, а линейные полиакрилат-анионы, вытесняемые одноименно заряженными звеньями сетки из частиц исходного растворимого поликомплекса, связываются присутствующими в растворе в избытке свободными звеньями лиофилизирующего поликатиона. | ||
| 3 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Исследование реакций замещения в сетчатых интерполиэлектролитных комплексах и сопряженных с ними структурных превращений гелей |
| Результаты этапа: Исследован состав продуктов взаимодействия поликатионного гидрогеля сетчатого поли-N,N`-диаллил-N,N`-диметиламмоний хлорида с водорастворимыми нестехиометричными интерполиэлектролитными комплексами, образованными лиофилизирующим полиакрилатом натрия (линейной или звездообразной архитектуры) и четвертичным полиамином (полиионен бромидом, поли-N-этил-4-винилпиридиний бромидом). Изучено влияния степени полимеризации звездообразного полиакрилата натрия и плотности заряда линейного полиамина на характер взаимодействия. - Установлены факторы, определяющие фазовое разделение систем при взаимодействии слабо сшитых полианионных гидрогелей (сетчатого полиакрилата натрия и сетчатого поли-2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия) с водорастворимыми нестехиометричными интерполиэлектролитными комплексами, образованными лиофилизирующим полиамином (поли-N,N`-диаллил-N,N`-диметиламмоний хлоридом, гидрохлоридом полиэтиленимина) и линейным полиакрилатом натрия. - Исследованы свойства комплексных гелей – продуктов завершенных реакций между полиэлектролитными гидрогелями и противоположно заряженными полиионами, включенными в состав водорастворимых нестехиометричных интерполиэлектролитных комплексов. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
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".