Физико-химические аспекты самоорганизации супрамолекулярной системы на основе водного раствора L-цистеина и нитрата серебра

• Автор: Баранова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ (СМС)

1.1. Супрамолекулярные системы (СМС)

1.1.1. Определение СМС

1.1.2. Развитие знаний в области СМС

1.1.3. Классификация СМС

1.1.4. Природа супрамолекулярных взаимодействий

1.1.5. Термодинамика и кинетика супрамолекулярных взаимодействий

1.2. Супрамолекулярные полимеры (СМИ)

1.2.1. Определение и классификация. Координационные полимеры

1.2.2. Аналитические методы в исследовании СМП
1.2.2.1. Расчетные методы
1.2.2.2. Спектрофотомерия и спектрофлюориметрия
1.2.2.3. Электрохимические методы
1.2.2.4. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)
1.2.2.5. Реологические методы исследования
1.2.2.6. Другие методы (инфракрасная (ИК) спектроскопия, метод
динамического светорассеяния (ДСР), элементный анализ)
1.2.3. СМП с ионами металлов
1.2.4. СМП на основе комплексов серебра
1.3. Супрамолекулярные гидрогели (СМГ)
1.3.1. Определение, отличие от других типов гелей, свойства
1.3.2. Методы исследования СМГ
1.3.3. СМГ на основе полимерных комплексов металлов
1.4. Применение СМП и СМГ
1.4.1. Непосредственное использование СМП и СМГ
1.4.2. Использование объектов, полученных с применением СМП:
наночастицы серебра (НЧС)
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Реактивы
2.2. Объекты исследования и методики их получения
2.2.1. Низкоконцентрированные водные растворы на основе Ь-цистеина и нитрата серебра (ЦСР)
2.2.2. СМГ на основе ЦСР
2.2.4. Антимикробные материалы с применением ЦСР, СМГ и НЧС
2.2.5. СМГ с введенными НЧС
2.2.6. НЧС на основе ЦСР
2.3. Методы исследования и оборудование
2.3.1. Метод спектроскопии в УФ и видимой областях спектра
2.3.2. Реологические методы
2.3.3. Метод электронной микроскопии
2.3.4. Метод ДСР
2.3.5. Метод потенциометрического титрования
ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ СМС И СМГ НА ОСНОВЕ ВОДНОГО РАСТВОРА Ь-ЦИСТЕИНА И НИТРАТА СЕРЕБРА
3.1. Формирование олигомерных супрамолекул на основе Е-цистеина и ионов серебра
3.2. Определение концентрационных диапазонов протекания процесса формирования супрамолекул в ЦСР
3.2.1. Влияние мольного соотношения А§(1)/Ь-цистеин на формирование супрамолекул
3.3. Влияние температуры на формирование супрамолекул. Оценка энергии
активации олигомеризации
3.4. Исследование свойств СМС на основе Ь-цистеина и ионов серебра
3.4.1. Влияние концентрации супрамолекул на свойства их раствора
3.4.2. Влияние температуры на свойства СМС Ь-цистеина и ионов серебра.
Тепловая деструкция
3.5. Механизмы взаимодействия Ь-цистеина и ионов серебра: нерастворимый МС и
супрамолекулярная олигомеризация
3.6. Гелеобразование в растворах супрамолекул на основе Ь-цистеина и ионов серебра
3.6.1. Подходы к изучению реологии СМГ на основе Ь-цистеина и ионов
серебра
3.6.2. Сопоставление бальной системы оценки прочности гелей с численными
реологическими характеристиками
3.6.3. Влияние типа электролита инициатора гелеобразования и его концентрации на
прочность СМГ
3.6.4. Влияние концентрации и мольного соотношения Ь-цистеина и ионов серебра при
получении ЦСР на свойства СМГ
3.6.5. Замечания о качестве реактивов
3.6.6. Исследование строения пространственной сетки СМГ методом ротационной
вискозиметрии
ГЛАВА 4. ПРИКЛАДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ СМС НА ОСНОВЕ Ь-ЦИСТЕИНА И ИОНОВ СЕРЕБРА И ПРОДУКТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ С ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕМ
4.1. Синтез НЧС стабилизированных Ь-цистеином
4.2. СМГ на основе Ь-цистеина и ионов серебра с введенными НЧС
4.3. НЧС синтезированные через стадию образования СМС
4.3.1. НЧС с борогидридом натрия в качестве восстановителя
4.3.2. Использование различных типов восстановителей для синтеза НЧС через
стадию образования СМС
4.3.3. Использование УФ-облучения (254нм) для инициирования и ускорения синтеза
НЧС через стадию образования СМС
4.4. Введение биоразлагаемых полимеров в СМГ на основе Ь-цистеина и ионов серебра
4.5. Текстильные материалы медицинского назначения с пропиткой растворами СМС на основе Ь-цистеина и ионов серебра, а также СМГ и растворами НЧС, полученными на ее основе
4.5.1. Выбор составай 'способа нанесения препарата на текстиль
4.5.2. Анализ альтернативных хлопку типов текстиля (полиэфир, полиамид и др.) в
качестве матрицы для нанесения препарата
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Фибриллы связываются между собой и образуют волокна (20-50 нм толщиной).
5. Волокна связываются между собой, формируя сетку. Эти взаимодействия между волокнами на настоящее время являются наименее изученным аспектом формирования супрамолекулярных гелей.
6. Г елевая сетка иммобилизует (удерживает) растворитель.
Стоит отметить, что в конкретных случаях в иерархии супрамолекулярного гелеобразова-ния могут отсутствовать те или иные ступени, но определенная степень иерархичности всегда присуща этому процессу. Примеры таких иерархичных процессов можно найти в работах [121, 122].
Одна из наиболее интересных особенностей СМГ заключается в том, что очень маленькое количество гелеобразующего вещества может обеспечивать удерживание значительного объема дисперсионной среды. Обычно супрамолекулярный гель содержит не более 2 % дисперсной фазы [11 5].
В случае СМГ существует явная связь между гелеобразованием и кристаллизацией, в обоих случаях образование агрегатов в жидкой фазе из твердообразных компонентов есть результат множественных нековалентных взаимодействий. Однако при гелеобразовании сетка из твердообразного материала совместима с дисперсионной средой, в том смысле, что она остается сольватированной и при этом не происходит полного фазового разделения. Таким образом, можно говорить о том, что гелеобразование является конкурентным процессом для процессов растворения и разделения фаз (выпадения осадка). Кроме того, гелеобразование является направленным процессом, то есть, в отличие от процесса кристаллизации, агрегация не происходит в трех измерениях; в гелях рост супрамолекулярного полимера обычно является одномерным.
Важным свойством СМГ является их обратимость. В отличие от ковалентно связанных полимерных сеток в макромолекулярных гелях, супрамолекулярные гели могут быть разрушены до состояния отдельных молекулярных строительных блоков; это делает супрамолекулярные гели материалами со свойствами, легко поддающимися регулированию. Например, повышение температуры может оказывать значительное влияние на процесс самоорганизации в геле благодаря энтропийному эффекту (ДО=ДН-ТД8) и приводить к разрушению геля до менее упорядоченного состояния золя. Формирование СМГ зависит от концентрации гелеобразователя; при низких концентрациях взаимодействие между молекулами не может привести к образованию супрамолекулярного полимера. Этот эффект хорошо известен в химии супрамолекулярных полимеров и знания о нем могут быть использованы для объяснения явлений супрамолекулярного гелеобразования [15, 115, 120].