Теоретическое изучение процессов упорядочения и комплексообразования в растворах полиэлектролитов

• Автор: Осколков, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 93 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Жесткоцепные полиэлектролиты

1.2 Эффект спонтанной инверсии заряда.

1.3 Комплсксация противоположно заряженных линейных гибкоцепных полиэлектролитов.

2 Влияние низкомолекулярной соли на нематическое упорядочение в растворах жесткоцепных полиэлектролитов

2.1 Модель .

2.2 Обоснованность приближения ДебаяХюккеля

2.3 Спииодаль нематического упорядочения

2.4 Фазовая диаграмма

3 Спонтанная инверсия заряда частицы микрогеля при ее комплексации с противоположно заряженными полиэлектролитами
3.1 Модель .
3.1.1 Состояние I.
3.1.2 Состояние II
3.2 Механизм перезарядки
4 Фазовая диаграмма асимметричного раствора противоположно заряженных гибкоцепных нолиэлсктролитов
4.1 Свободная энергия
4.1.1 Одиночные цепи с глобулами.
4.1.2 Микрофазы
4.1.3 Однородная макрофаза.
4.2 Фазовая диаграмма .
Заключение
Благодарности
Приложения
4.3 Электростатическая корреляционная свободная энергия раствора жесткоцепиого полиэлектролита.
4.4 Вычисление корреляционной свободной энергии нейтрального и перезаряженного комплексов.
4.4.1 Нейтральный комплекс.
4.4.2 Перезаряженный комплекс
4.5 Вычисление коэффициента поверхностного натяжения комплекса .
Список литературы


Наконец, многие биологические объекты представляют собой полиэлектролиты, что обеспечивает дополнительное внимание к такого рода системам и их активное приложение, например, в медицине и фармацевтической промышленности. Но, вместе с тем, наличие зарядов на полимерной цепи многократно усложняет теоретическое описание иолиэлектролитных систем, поскольку электростатические взаимодействия способны серьезно влиять на конформацию макромолекзл и их взаимную ориентацию, т. Процессы самоупорядочения в растворах жесткоцепиых полиэлектролитов, исследующиеся во второй главе диссертации, вызывают интерес в связи с тем, что такие природные объекты, как вирус табачной мозаики, сегменты ДНК, а также а спиральные полипептиды представляют собой жесткоцепные полиэлектролиты. С другой стороны, заряженные жидкие кристаллы находят широкое применение в различных технологиях в частности, в жидкокристаллических экранах, что также способствует поддержанию к ним интереса уже довольно длительный период времени. Преобладавшие в этой области до сегодняшнего дня теории были в основном связаны с учетом электростатических взаимодействий в вириальном приближении. В настоящей диссертационной работе предлагается новый подход к вопросу об упорядочении в жесткоцепных полиэлсктролитах основанный на учете многочастичных кулоновских взаимодействий. В частности, внимание заостряется на влиянии иизкомолекулярной соли на формирование нематического порядка в полиэлектролите, поскольку низкомолекулярная соль представляет собой хороший инструмент, прежде всего, для экспериментального исследования подобного рода систем. Интерес к процессам инверсии заряда при комплесообразоваиии между противоположно заряженными полиэлектролитами, исследованию которых посвящена третья глава диссертации, связан с популярной, начиная с концаых годов прошлого века, концепцией доставки лекарств. Дело в том, что для доставки извне в живую клетку гена ДНК, его заряд должен быть экранирован а лучше инвертирован, поскольку мембрана клетки обладает потенциалом одного знака с ДНК, что затрудняет движение гена сквозь мембрану, если не прибегать к его перезарядке. Поэтому встает вопрос о носителе, который может образовать с геном комплекс и перезарядить его. Изучение процессов инверсии заряда было начато более двух десятков лет тому назад, и, несмотря на активное экспериментальное и теоретическое исследования, многие фундаментальные вопросы, касающиеся механизмов перезарядки, до сих пор остаются открытыми. Идея одного из возможных носителей для нужд доставки лекарств, а также механизм создания комплекса носительген, и предлагаются в представленной диссертационной работе. Логическим продолжением исследований третьей главы является построение концентрационной фазовой диаграммы раствора противоположно заряженных линейных гибкоцеиных полиэлектролитов с асимметричным содержанием положительных и отрицательных цепей, которое описывается в четвертой главе диссертации. Такого рода исследования позволяют не только предсказывать создание комплексов контролируемой топологии и заряда для доставки лекарств, но и являются первым шагом к теоретическому описанию таких интересных и популярных в последнее время объектов, как микрокапсулы. Существующие в этой области на сегодняшний день теории имеют дело только со случаем симметричного содержания зарядов на полимерных цепях. Изучение электростатического механизма нематического упорядочения в растворах жесткоцепных полиэлектролитов с учетом многочастичных кулоновских взаимодействий. Предполагается исследовать влияние низкомолекулярных ионов соли на эффект упорядочения. Изучение эффекта инверсии заряда в растворах противоположно заряженных полиэлектролитов и выяснение механизмов перезарядки на примере комплексадии проницаемой частицы микрогеля с противоположно заряженными полимерными звездами. Построение концентрационной фазовой диаграммы раствора противоположно заряженных линейных гибкоцепных полиэлектролитов с асимметричным содержанием положительных и отрицательных цепей. Предполагается выяснить возможность образования и топологию различных агрегатов в системе. Изучалось нематическое упорядочение в растворах жесткоцепных макроионов в присутствии моновалентных ионов соли.