Структурообразование в объеме гидрогеля, индуцированное взаимодействием с низкомолекулярными амфифильными соединениями (1104688)
Текст из файла
На правах рукописиГРИГОРЬЕВ Тимофей ЕвгевньевичСТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В ОБЪЕМЕ ГИДРОГЕЛЯ,ИНДУЦИОВАННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ СНИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ АМФИФИЛЬНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИСпециальность 02.00.06 ― высокомолекулярные соединенияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени кандидатафизико-математических наукМосква– 2008Работа выполнена на кафедре физики полимеров и кристаллов физическогофакультетаМосковскогоГосударственногоУниверситетаим.М. В.
Ломоносова.Научный руководитель: доктор физико-математических наукМахаева Елена Евгеньевна.Официальные оппоненты:доктор физико-математических наукВасилевская Валентина Владимировнадоктор химических наукСергеев Владимир ГлебовичВедущая организация: Институт синтетических полимерных материаловим. Ениколопова Н.С. РАНЗащита состоится 14 мая 2008 г. в 16 час. 30 мин. на заседаниидиссертационного совета Д 501.002.01 в Московском государственномуниверситете им.
М. В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-2, Москва,Ленинские горы, МГУ, физический факультет, ауд. _________.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М. В. Ломоносова.Автореферат разослан ____апреля 2008 г.Ученый секретарьдиссертационного советакандидат физико-математических наукЛаптинская Т. В.1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.Одним из методов получения новых функциональных полимерныхматериалов является комплексообразование макромолекул с амфифильнымисоединениями различной природы.Выяснение основных закономерностей взаимодействия полимерныхмакромолекул различной природы с низкомолекулярными амфифильнымисоединениямиявляетсяПерспективнымиактуальнойобъектамизадачейисследованийфизикиявляютсяполимеров.биосовместимыекомпозитные системы на основе полимеров природного происхождения, в томчисле способные образовывать полимерные гели физической природы.Например, каррагинаны – сульфатные анионные полисахариды.
В солевыхрастворах макромолекулы каррагинанов претерпевают ион - индуцированныйконформационный переход клубок - двойная спираль, дальнейшая ассоциацияспиралей приводит к образованию физического геля. Спирали каррагинанавоспроизводят три основные физические характеристики ДНК – отрицательныйзаряд,высокуюВзаимодействиесоединениямиплотностьгелейзарядаикаррагинана(аминокислотами,сдвуспиральнуюбиологическимилипидами)можноконформацию.амфифильнымирассматриватькакмодельную систему поведения ДНК в присутствии лигандов. Исследованиеэлектростатических комплексов ДНК является важной задачей современнойбиофизики.Сприкладнойточкизренияактуальностьисследованиякомплексообразования гелей с амфифильными соединениями обусловленаиспользованиемполисахаридоввкачествестабилизаторов(вязкости,прозрачности), загустителей, для защиты и контроля процессов обмена вклетках живых организмов, для направленной доставки лекарств и т.д.Исследование комплексов синтетических полимеров с органическимисоединениями (красителями, ионами металлов, поверхностно активными1веществами) интересны как с точки зрения фундаментальных исследований(например, изучение коллапса полиэлектролитного геля, индуцированноговзаимодействием с противоположно заряженным поверхностно активнымвеществом), так и с позиций прикладных разработок.
Взаимодействиеполимеров с красителями и ионами металлов подробно рассматривалось впоследниедесятилетия,чтосоздалобазудляизучениямеханизмовформирования и структуры более сложных многокомпонентных комплексовполимеров, органических соединений и ионов металлов.Цельработынизкомолекулярными–исследованиеамфифильнымивзаимодействиясоединениями:гидрогелейизучениесвлиянияприроды полимерных цепей и типа сшивки на структурообразование в объемегидрогеля.В задачи работы входило: исследовать взаимодействие¾ природного полианиона κ-каррагинана, образующего физические гели, саминокислотами: фенилаланином и лизином;¾ κ-каррагинана с катионным ПАВ цетилтриметиламмоний бромидом;¾ синтетических химически сшитых полианионных гелей полиметакриловойкислоты с ионами железа и ферроином;¾ синтетического химически сшитого неионного геля на основе сополимера Nвинилкапролактама и N-винилимидазола с ионами железа и ферроином.Научная новизна результатов.Проанализировано связывание аминокислот фенилаланина и лизинагелями κ-каррагинана.
Определены константы связывания лизина спиральной иклубковой формами полисахарида. Показано наличие предпочтительногосвязываниямолекуллизинаспиральнойконформациейκ-каррагинана.Показано, что связывание фенилаланина молекулами каррагинана не влияет наконформацию полисахаридных цепей.2Установлено, что связывание ионов цетилтриметиламмония спиралями κкаррагинана приводит к образованию новой упорядоченной структуры.Доказано формирование трехкомпонентных: полимер–ион металла–органическийреагент,комплексоввобъемегеля.Формированиетрехкомпонентных комплексов наблюдается как в полиэлектролитном гелеполиметакриловой кислоты, так и в неионном геле на основе сополимера Nвинилкапролактама и N-винилимидазола.Практическая значимость работы.Полученные в работе результаты имеют значение для пониманиямолекулярного механизма взаимодействия спиральных макромолекул сбиологически совместимыми амфифильными соединениями и могут бытьиспользованы для выделения различных веществ из растворов, для созданиябиологических микрореакторов, лекарств направленного действия, активныхпищевых добавок, стабилизаторов физико-химических свойств в пищевой икосметической промышленности.Результатыисследованиявзаимодействиясинтетическихгелейсорганическими красителями (в том числе электрохромными), могут бытьпримененывнелинейнойоптике,флуоресцентных,фотохромных,фоторефрактивных системах, при создании активных элементов индикаторов,различных химических сенсоров.Апробация работы.ОсновныерезультатыработыдокладывалисьиобсуждалисьнаМеждународной конференции студентов и аспирантов “Ломоносов” (Москва,2003, 2004, 2007), на конференциях студентов и аспирантов по физике и химииполимеров и тонких органических пленок (Тверь, 2003; Солнечногорск, 2004)Третьей всероссийской Каргинской конференции (Москва, Россия, 2004),Малом полимерном конгрессе, (Москва, Россия, 2005), на международнойконференции “European Polymer Congress” (Москва, 2005); на третьей Санкт3Петербургской конференции молодых ученых с международным участием«Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2007)Публикации.Содержание диссертации полностью отражено в 2 статьях, опубликованных вреферируемых научных журналах, и тезисах к 9 докладам.Личный вклад автора.Автор принимал участие в постановке задач диссертационной работы.Большинство экспериментальных данных, приведенных в диссертационнойработе, получены автором.
Измерения методом атомно-силовой микроскопиибыли выполнены в лаборатории зондовой микроскопии кафедры физикиполимеровикристалловФизическогоФакультетаМГУимениМ.В.Ломоносова студентами Гаврилко Д.Ю. и Колесовым Д.В. Измерения методоммалоуглового рассеяния рентгеноских лучей проведены в лабораториималоуглового рассеяния Института Кристаллографии имени А.В.ШубниковаРАН вед. инж. Дембо К.А., анализ рентгеноструктурных данных выполненс.н.с., к.б.н. Штыковой Э.В.
Помощь в очистке κ-каррагинана оказывалзаведующийлабораториейрастительныхполисахаридовИнститутаОрганической химии им Н.Д.Зелинского РАН Усов А.И.Структура и объем работы.Диссертационная работа изложена на 103 страницах печатного текста ивключает 31 рисунок, 12 таблиц. Диссертация состоит из введения, трех глав,выводов и списка цитируемой литературы (90 наименований).КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность научного исследования, определенацель и структура работы.Глава I содержит обзор основных экспериментальных результатов по темедиссертации.
Рассматриваются модели гелеобразования κ-каррагинана и4факторы, влияющие на структурообразование, современные исследования,посвященныевзаимодействиюгелейирастворовполисахаридовсамфифильными веществами (белками, ПАВ, молекулами лекарств). Такжерассмотрены взаимодействия синтетических химически сшитых полимерныхсеток с органическими красителями, ионами металлов – образованиекомплексов, влияние комплексообразования на конформационное состояниегеля.В главе II описаны объекты исследования, методики очистки полимеров,синтеза полимерных гелей, методики приготовления физических гелей κкаррагинана,образцовдлякалориметрических,микроскопическихирентгенострукурных измерений. Также изложены основы методов измерений:высокочувствительной дифференциальной сканирующей калориметрии (ВЧДСК),атомно-силовойрентеновскихлучеймикроскопии(МУРР),(АСМ),малоугловогоспектрофотометрии.рассеянияТермодинамическиепараметры конформационного перехода κ-каррагинана определяли методомДСК, скорость сканирования 1 К/мин.
Сруктурные характеристики сетокфизических гелей каррагинана, адсорбированных на поверхности слюды,определяли методом АСМ, измерения проводились в полуконтактном режиме.Структурные характеристики комплексов каррагинан-ПАВ исследовалисьметодом МУРР. Степень абсобции амоникислоты фенилаланина, ионов железаи ферроина определяли по данным спектрофотометрии.ГлаваIIIсодержиторигинальныеэкспериментальныерезультатыпроведенных исследований.Взаимодействие κ-каррагинана с аминокислотами.Влияние фенилаланина на конформационное состояние κ-каррагинанаисследовалось путем изучения абсорбции аминокислоты из раствора гелем,анализа изменения термодинамических параметров перехода двойная спиральклубок каррагинана при взаимодействии с фенилананином и исследованияструктурныхизмененийполисахаридных5сеток,адсорбированныхнаповерхности в присутствии фенилаланина.
Фенилаланин, так же, как и лизин,является амфолитным соединением. Степень ионизации и знак зарядафенилаланина меняется при изменении pH среды. Изоэлектрическая точкафенилаланина pI равна 5.91. pH среды варьировали в пределах 4<pH<10.Инкубация гелей κ-каррагинана в растворах фенилаланина и KCl приводитк абсорбции аминокислоты гелями во всем исследованном диапазонеконцентраций и рН.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
