Интерполиэлектролитные комплексы на основе полимеров звездообразной архитектуры

• Автор: Бабин, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

Использование подобных нелинейных полиэлектролитов в реакциях интерполиэлектролитного комплексообразования открывает уникальные перспективы для получения новых наноразмерных макромолекулярных структур, которые могут быть востребованными интенсивно развивающимися в настоящее время нанотехнологиями, например, для создания на их основе новых поколений наноконтейнеров и нанореакторов. ИПЭК, образующиеся при взаимодействии звездообразных полиэлектролитов с ДНК значительно более эффективны при использовании их для трансфекции ДНК в клетки генная терапия по сравнению с ИПЭК, образующиеся при взаимодействии линейных полиэлекгролитов с ДНК. По сравнению с вирусными векторами, традиционно применяемыми для генной терапии, ИПЭК имеют ряд преимуществ малая токсичность и иммуногенность, возможность модификации полимерных агентов для увеличения эффективности и селективности трансфекции генов в клетки. В данной работе впервые проведено систематическое изучение взаимодействия звездообразных полиэлектролнтов с линейными противоположно заряженными полиэлектролитам и и бисгидрофильными диблоксополимерами в водных средах и исследованы строение и свойства образующихся ИПЭК. Интерполиэлектролитные комплексы ИПЭК представляют собой продукты взаимодействия между противоположно заряженными макромолекулами. Первые работы в этой области появились в е годы прошлого столетия и были посвящены изучению строения и свойств нерастворимых ИПЭК. В результате проведенных исследований было установлено, что нерастворимые ИПЭК являются стехиометрическими, то есть содержат ионогенные группы противоположно заряженных полимерных компонентов в эквивалентном соотношении. Движущей силой реакции комплексообразования является выигрыш в энтропии за счет выделения в раствор низкомолекулярных противоионов. В настоящее время полагают, что структура образующихся ИПЭК представляет собой нечто среднее между сеткой хаотически переплетенных макромолекул со случайным образом образованными интерполимерными солевыми связями и сочетанием достаточно протяженных упорядоченных последовательностей интерполимерных солевых связей лестничного типа. Схема 1. Положение равновесия 1 характеризуют долей р макромолекул, связанных в комплекс, а положение равновесия 2 степенью превращения 0 в реакции образования интерполимерных солевых связей. Ранние работы ,, направленные на изучение особенностей реакции интерполиэлектролитного комплексообразования, рассматривали эту реакцию как равновесие 2. Авторами было показано, что смешение растворов слабых полимерных кислот и солей полиоснований, взятых вэквивалентных соотношениях, сопровождается понижением таких смесей, а смешение растворов слабых полиоснованни и солей полимерных кислот повышением . Это свидетельствует о возникновении интерполимерных солевых связей между реагирующими макромолекулами, поскольку данный процесс должен сопровождаться выделением в раствор эквивалентного количества Н или ОН, соответственно. Следует также отметить, что при протекании реакции интерполиэлектролитного комплексообразования слабый высокомолекулярный полиэлсктролит эффективно вытесняет сильный низкомолекулярный электролит из соли в раствор, что невозможно в случае низкомолекулярных систем и систем, в которых хотя бы один из взаимодействующих компонентов является низкомолекулярньтм. Основным методом, используемым в этих работах, являлось потенциометрическое титрование, так как отгитровывая низкомолекулярные ионы Н или ОН, можно легко смещать равновесие реакции образования ИПЭК. На основе полученных кривых потенциометрического титрования авторы рассчитали зависимости степени превращения 0 в зависимости от . Профили этих зависимостей характеризовались значительной крутизной, что, по мнению авторов этих работ, свидетельствует о кооперативности процесса интерполиэлектролитного комплексообразования . Отмстим, однако, что данный метод оказался малоэффективным в областях высоких степеней превращения . Подробный термодинамический анализ реакции интерполиэлектролитного комплексообразования был проведен в работе . Для описания взаимодействия между противоположно заряженными макромолекулами было предложено использовать теорию сложных равновесий . Оказалось, что х0 убывающая функция, т. ИПЭК.