ИСТИНА

Данный проект направлен на: 1) разработку научных подходов к получению стабилизированных наночастиц благородных металлов с использованием доступных и дешевых биосовместимых полимеров – сополимеров малеиновой кислоты (МК-сополимеров); 2) детальное поэтапное исследование процесса формирования наноструктуры, начиная с изучения структуры полимеров-стабилизаторов, различающихся по гидрофобно-гидрофильному балансу, и, далее, металлополимерных комплексов и восстановленных структур полимер/наночастица металла; 3) изучение структурообразования интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК) МК-сополимеров с хитозаном и золей серебра, имеющих такой ИПЭК в качестве стабилизирующей оболочки; 4) компьютерное моделирование конформационного поведения МК-сополимеров с разным гидрофобно-гидрофильным балансом. В результате проведенных исследований будут сформулированы основные закономерности стабилизации наночастиц благородных металлов (серебра и золота) сополимерами малеиновой кислоты и выявлено влияние химической структуры МК-сополимеров (в частности, гидрофобно-гидрофильного баланса) и внешних условий (pH, температуры, различных добавок) на структурообразование в растворах полимеров, структуру и стабильность золей благородных металлов.

В данном проекте проведено детальное исследование структуры сополимеров малеиновой кислоты (МК-сополимеров) с гидрофобным сомономером этиленом (ЭМК) и гидрофильным – N-винилпирролидоном (ВМК), комплексов полимер-ион серебра или ион золота и золей МК-сополимер/Ag0 и МК-сополимер/Au0 методами динамического и статического рассеяния света (ДРС и СРС) и просвечивающей электронной микроскопии. Определены размеры и типы надмолекулярных и внутримолекулянных структур в зависимости от химического строения и молекулярных характеристик исходных полимеров и внешних условий (pH среды, ионной силы, соотношения реагентов). Получение наночастиц (НЧ) серебра или золота, стабилизированных МК-сополимерами, состоит из 2 стадий: формирование полимерной соли металла и восстановление полимерной соли с помощью NaBH4. Методы ДРС и СРС показали агрегацию в разбавленных растворах МК-сополимеров, комплексах полимер-ион металла и гидрозолях серебра и золота. Агрегаты в растворах МК-сополимеров являются мицеллами типа ядро–полиэлектролитная корона. Показано, что диапазон pH мицеллизации зависит от гидрофобности сомономера. Основной движущей силой агрегации является образование водородных связей и гидрофобные взаимодействия. Установлено, что комплексообразование ионов металла происходит как внутри индивидуальных макромолекул, так и внутри полимерных агрегатов. В результате частицы гидрозоля металла представляют собой унимерные мицеллы типа ядро–корона с НЧ металла в ядре и полиэлектролитной оболочкой, стабилизированные стерически и электростатически, и кластеры. Выявлены закономерности формирования интерполиэлектролитных комплексов (ИПЭК) хитозана (ХЗ) как со свободными МК-сополимерами, так и входящими в оболочку наночастиц серебра. В случае ИПЭК ХЗ/ЭМК и ХЗ/золь ЭМК/Ag0 образуются стехиометрические нерастворимые комплексы при любом соотношение полиионов. При участии свободного ВМК или золя ВМК/Ag0 образуются нестехиометричные ИПЭК (состав соответствует соотношению полиионов). При соотношениях ХЗ/ВМК < 0.3 или ХЗ/золь ВМК/Ag0 < 0.25 можно получить растворимый ИПЭК, выше – нерастворимый. Методом компьютерного моделирования проведено исследование конформационного поведения и ассоциативных свойств МК-сополимеров в разбавленном растворе различной ионной силы. С помощью специального потенциала учитывали наводимые растворителем внутрицепные гидрофобно-гидрофильные взаимодействия. Показано, что с увеличением эффективного отталкивания карбоксильных групп ЭМК глобулы макромолекул приобретают более вытянутую форму, а ВМК в растворах различной ионной силы формируют вытянутые цилиндрические конформации либо конформации типа «ожерелье». В растворе ЭМК (за исключением предельного случая неэкранированного кулоновского взаимодействия между заряженными группами) и в растворе незаряженных сополимеров ВМК наблюдали агрегаты в небольшом количестве. Моделирование комплексов ЭМК и ВМК с серебром показало формирование мицелл типа ядро (серебро)–оболочка (полимер). В случае более гидрофильного сополимера ВМК, оболочка мицеллы более разреженная, чем для ЭМК.