Теоретическое изучение 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: 90 с. : 3 ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Жесткоцепные полиэлектролиты.

1.2 Эффект спонтанной инверсии заряда

1.3 Комплексация противоположно заряженных линейных гибкоценных полиэлектролитов

2 Влияние низкомолекулярной соли на нематическое упорядочение в растворах жесткоцепных полиэлектролитов
2.1 Модель

2.2 Обоснованность приближения ДсбаяХюккеля.

2.3 Спинодаль 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 полиэлектролитов
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
Электростатическая корреляционная свободная энергия раствора жесткоцепного полиэлектролита
Вычисление корреляционной свободной энергии нейтрального и
перезаряженного комплексов
Нейтральный комплекс
Перезаряженный комплекс.
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 полиэлектролитных систем, поскольку электростатические взаимодействия способны серьезно влиять на конформацию макромолекул и их взаимную ориентацию, т. Процессы самоупорядочения в растворах жесткоцепных 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 полиэлектролитах основанный на учете многочастичных кулоновских взаимодействий. В частности, внимание заостряется на влиянии низкомолекулярной 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 конца ых 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 гибкоцепных 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, по 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 комплексации 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.