Наночастицы селена, стабилизированные амфифильными молекулярными щетками с различной степенью полимеризации боковых цепей: спектральные и структурно-морфологические характеристики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Амфифильные молекулярные щетки, или графт-сополимеры (графт-СП), с гидрофобной полиимидной основной цепью и гидрофильными боковыми цепями полиметакриловой кислоты (ПМАК), при высоких значениях степени полимеризации m боковых цепей и плотности их прививки можно потенциально использовать в качестве наноконтейнеров при адресной доставке лекарственных препаратов/агентов. В настоящей работе в качестве загружаемого агента использовали наночастицы селена в нуль-валентной форме (Se0), обладающие комплексом уникальных свойств: фотоэлектрическими, полупроводниковыми, каталитическими и биомедицинскими. Широким спектром методов (УФ / видимая спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, динамическое / электрофоретическое рассеяние света, атомно-силовая и просвечивающая электронная микроскопия) было проведено сравнительное исследование свободных графтсополимеров (с варьируемой степенью полимеризации гидрофильных боковых цепей ПМАК) и графтсополимеров, загруженных наночастицами селена. Показано влияние топологии графт-СП на структурно-морфологические и спектральные характеристики как свободных амфифильных молекулярных щеток, так и щеток, загруженных наночастицами селена.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Валуева

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. В. Иванов

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Я. Волков

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. Э. Вылегжанина

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Л. Н. Боровикова

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Кутин

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Якиманский

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Narumi A., Matsuda T., Kaga H., Satoh T. et al. // Polymer. 2002. V. 43. P. 4835.
  2. Zhao W., Fonsny P., FitzGerald P., Warr G.G. et al. // Polym. Chem. 2013. V. 4. P. 2140.
  3. Wang J., Yao K., Wang C., Tang C. et al. // J. Mater. Chem. B. 2013. V. 1. P. 2324.
  4. Tripathy J., Mishra D.K., Yadav M., Behari K. // Carbohyd. Polym. 2010. V. 79. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.07.026
  5. Akbulut H., Endo T., Yamada S., Yagci Y. // J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 2015. V. 53. P. 1785. https://doi.org/10.1002/pola.27621
  6. Liang M., Jhuang Y.J., Zhang C.F., Tsai W.J. et al. // Eur. Polym. J. 2009. V. 45. P. 2348. https://doi.org/10.1016/j. eurpolymj.2009.05.008
  7. Fu G.D., Kang E.T., Neoh K.G., Lin C.C. et al. // Macromolecules. 2005. V. 38. P. 7593. https:// doi.org/10.1021/ma0506435
  8. Rodchenko S., Amirova A., Milenin S., Ryzhkov A. et al. // Eur. Polym. J. 2020. V. 140. P.110035. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2020.110035
  9. Zhao W., Fonsny P., Fitzgerald P., Warr G.G. et al. // Polym. Chem. 2013. V. 4. P. 2140. https://doi.org/10.1039/C3PY21038C
  10. Wang J., Yao K., Wang C., Tang C. et al. // J. Mater. Chem. B. 2013. V. 1. P. 2324. https://doi.org/10.1039/C3TB20100G
  11. Lee H., Pietrasik J., Sheiko S.S., Matyjaszewski K. // Prog. Polym. Sci. 2010. V. 35. P. 24. https://doi.org/10.1016/j. progpolymsci.2009.11.002
  12. Chang H.-Y., Lin Y.-L., Sheng Y.-J., Tsao H.-K. // Macromolecules. 2012. V. 45. P. 4778. https://doi.org/10.1021/ma3007366
  13. Lian X., Wu D., Song X., Zhao H. // Ibid. 2010. V. 43. P. 7434. https://doi.org/10.1021/ma101452h
  14. Senaratne W., Andruzzi L., Ober C.K. // Biomacromolecules. 2005. V. 6. P. 2427. https://doi.org/10.1021/bm050180a
  15. Peng S., Bhushan B. // RSC Adv. 2012. V. 2. P. 8557. https://doi.org/10.1039/C2RA20451G
  16. Vatankhah-Varnosfaderani M., Daniel W.F.M., Everhart M.H. et al. // Nature. 2017. V. 549. P. 497.
  17. Pakula T., Zhang Y., Matyjaszewski K. et al. // Polymer. 2006. V. 47. № 20. P. 7198.
  18. Nese A., Lebedeva N.V., Sherwood G., Averick S. et al. // Macromolecules. 2011. V. 44. № 15. P. 5905.
  19. Xu H., Sun F.C., Shirvanyants D.G. et al. // Adv. Mater. 2007. V. 19. № 19. P. 2930.
  20. Banquy X., Burdynska J., Lee D.W. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. № 17. P. 6199.
  21. Xu B., Feng C., Hu J. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 10. P. 6685.
  22. Sun G., Cho S., Clark C., Verkhoturov S.V. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 11. P. 4203.
  23. Sheiko S.S., MoÈller M. // Chem. Rev. 2001. V. 101. P. 4099.
  24. Sheiko S.S., Sumerlin B.S., Matyjaszewski K. // Prog. Polym. Sci. 2008. V. 33. P. 759.
  25. Sheiko S.S., Prokhorova S.A., Beers K.L. et al.// Macromolecules. 2001. V. 34. P. 8354.
  26. Das A., Petkau-Milroy K., Klerks G. et al. // ACS Macro. Lett. 2018. V. 7. P. 546. https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.8b00168
  27. Hansen N.M.L., Gerstenberg M., Haddleton D.M., Hvilsted S. // J. Polym. Sci. Pol. Chem. 2008. V. 46. P. 8097. https://doi.org/10.1002/pola.23107
  28. Валуева С.В., Вылегжанина М.Э., Митусова К.А. и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 4. С. 3. https://doi.org/10.31857/S1028096021040154 [Valu- eva S.V., Vylegzhanina M.E., Mitusova K.A. et al. // J. of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. V. 15. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1134/S1027451021020336]
  29. Валуева С.В., Суханова Т.Е., Вылегжанина М.Э., Мелешко Т.К. // ЖТФ. 2020. Т. 90, вып. 9. С. 1462. https://doi.org/10.21883/JTF.2020.09.49676.11-20 [Valueva S.V., Sukhanova T.E., Vylegzhanina M.E., Meleshko T.K. // Tech. Phys. 2020. V. 65. № 9. P. 1403. https://doi.org/10.1134/S1063784220090273]
  30. Валуева С.В., Вылегжанина М.Э., Митусова К.А., Якиманский А.В. // Матер. Объединенной конференции «Электронно-лучевые технологии и рентгеновская оптика в микроэлектронике» («КЭЛТ-2021»). 13–17 сентября 2021. Черноголовка, Россия. М.: ООО «Футурис Принт», 2021. С. 180–182.
  31. Wang S.F., Lu L.C., Gruetzmacher J.A. et al. // Macromolecules. 2005. V. 38. P. 7358. https://doi.org/10.1021/ma050884c
  32. Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Mitusova K.A. et al. // J. of Sur. Invest.: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. V. 15. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1134/S1027451021020336
  33. Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Borovikova L. N. et al. // Ibid. 2023. V. 17. № 1. P. 150. https://doi.org/10.1134/S102745102301024X
  34. Sukhanova T.E., Valueva S.V., Vylegzhanina M.E. et al. Selenium: Dietary Sources, Properties and Role in Human Health. Nova Science Publishers, Inc. New York. USA. 2015. C. 6. P. 159.
  35. Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Коренева В.В. и др. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 1. С. 1329.
  36. Валуева С.В., Суханова Т.Е., Матвеева Н.А. и др. // Сб. статей Второй междунар. научно-практической конф. «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине» (PhysioMedi). 26‒28 октября 2011. Санкт-Петербург, Россия. С. 130.
  37. Meleshko T.K., Ivanov I.V., Kashina A.V. et al. // Polym. Sci. Ser. B. 2018. V. 60. № 1. P. 35. https://doi.org/10.1134/S1560090418010098
  38. Yakimansky A.V., Meleshko T.K., Ilgach D.M. et al. // J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2013. V. 51. P. 4267. https://doi.org/10.1002/pola.26846
  39. Meleshko T.K., Ivanova A.S., Kashina A.V. et al. // Polym. Sci. Ser. B. 2017. V. 59. P. 674. https://doi.org/10.1134/S1560090417060045
  40. Бусев А.И. Колориметрические (фотометрические) методы определения неметаллов. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. 467 с.
  41. Voronin D.V., Kozlova A.A., Verkhovskii R.A. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 2323. https://doi.org/10.3390/ijms21072323
  42. Bollhorst T., Rezwan K., Maas M. // Chem. Soc. Rev. (Review Article). 2017. V. 46. P. 209. https://doi.org/10.1039/C6CS00632A
  43. Sperling R.A., Parak W.J. // Phil. Trans. R. Soc. A. 2010. V. 368. P. 1333. https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0273
  44. Akagi T., Watanabe K., Kim H., Akashi M. // Langmuir. 2010. V. 26. № 4. P. 2406. https://doi.org/10.1021/la902868g
  45. Elsabahy M., Karen L. // J. Chem. Phys. 2017. V. 147. 020901. https://doi.org/10.1063/1.4990501
  46. Elsabahy M., Karen L. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. № 7. P. 2545. https://doi.org/10.1039/c2cs15327k

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема синтеза графт-СП (ПИ-прив-ПМАК) методом ATRP

Скачать (112KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограммы образцов: а – линейный ПИ (1) и линейная ПМАК (кривая 2); б – графт-СП с привитыми боковыми цепями ПМАК с различной степенью полимеризации m, равной 60 (1), 65 (2), 120 (3), 125 (4), 180 (5), 250 (6) и 270 (7)

Скачать (279KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Оптические спектры поглощения: а – свободных амфифильных молекулярных щеток (графт-СП), б – графт-СП, загруженных НЧ селена Se0; при варьировании степени полимеризации m боковых цепей ПМАК: 1 – 60, 2 – 65, 3 – 120, 4 – 125, 5 – 180, 6 – 250, 7 – 270

Скачать (162KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости величины оптической плотности Dmax (а) и Dmax* (б) при λ = λmax (λmax= 245 нм) от параметра m для свободных (а) и загруженных (б) щеток; в – зависимость приведенной величины Dn от m (где Dn=D/D265) для загруженных НЧ селена амфифильных молекулярных щеток

Скачать (169KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры поглощения свободных щеток (1) и соответствующих щеток, загруженных НЧ селена (2), при варьировании параметра m: 65 (а), 125 (б), 180 (в), 250 (г)

Скачать (202KB)
Метаданные
7. Рис. 6. АСМ-изображения (в режиме контраста латеральных сил) поверхности тонких пленок, полученных из водных растворов свободных (а–г) и загруженных НЧ Se0 (д–з) амфифильных молекулярных щеток (графт-СП), при варьировании степени полимеризации m боковых цепей ПМАК: 65 (а, д), 125 (б, е), 180 (в, ж), 250 (г, з)

Скачать (579KB)
Метаданные
8. Рис. 7. АСМ-изображения (топография, 3D) и профиль поверхности тонкой пленки, полученной из селенсодержащей нанодисперсии Se0/графт-СП (m = 180)

Скачать (281KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Микрофотография селенсодержащей нанодисперсии Se0/графт-СП (m = 180)

Скачать (241KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024