Супрамолекулярные системы на основе ПАВ и полимеров: закономерности самоорганизации и применение в процессах инкапсулирования гидрофобных зондов и квантовых точек

В ходе выполнения проекта сформированы новые смешанные композиции на основе катионных геминальных ПАВ, отличающиеся структурой головной группы (12-6-12 и 12-6-12 (ОН)) и длиной спейсерного фрагмента (12-4-12), в присутствии слабого (ПАК) и сильного (ПСС) полиэлектролитов (ПЭ), при различной фиксированной концентрации ПЭ и рН. Показано, что для всех представленных ПАВ добавка ПАК (в отсутствие буфера, при рН 4) заметно снижает ККМ амфифилов на несколько порядков (от 1 до 0,08 мМ). Однако, несмотря на более высокую агрегирующую способность смешанных систем ПАВ-ПЭ, солюбилизирующая способность амфифилов (в отношении красителя Судан I) в присутствии ПАК уменьшается. Вероятно, ПАК, встраиваясь в агрегаты ПАВ, разрыхляет их, что затрудняет удерживание молекул красителя в полости агрегатов. Варьирование природы головной группы ПАВ (12-6-12 и 12-6-12 (ОН)) в смешанных системах ПАВ-ПАК не привело к заметным отличиям в агрегирующей и солюбилизирующей способности, как это было показано ранее для аналогов с гексадецильным угловодородным радикалом. Однако варьирование длины спейсерного фрагмента (12-6-12 и 12-4-12) привело к более выраженному синергетическому эффекту взаимодействия компонентов. Установлено, что, в отличие от добавки слабого ПЭ ПАК, добавка сильного ПЭ ПСС в раствор 12-6-12 (ОН) приводит к увеличению ККМ индивидуального раствора ПАВ. Это говорит о том, что варьируя природу ПЭ, можно регулировать концентрационные пороги существования агрегатов ПАВ до желаемой величины. Методом динамического светорассеяния определены гидродинамические диаметры смешанных систем ПАВ-ПЭ, которые уменьшаются с увеличением концентрации ПАВ. Такого рода компактизация агрегатов характерна для систем ПАВ-ДНК, поэтому подобные системы можно отнести к их упрощенной модели. Полученные результаты говорят о том, что при создании полимер-коллоидных систем можно варьировать множество факторов (структура головной группы, длина спейсера, концентрация, природа, рН раствора), получая новые системы с заданными и контролируемыми свойствами. На втором этапе проекта осуществлен синтез квантовых точек (КТ) CdTe в водном растворе в присутствии гидрофильного лиганда меркаптопропионовой кислоты (МПК), молекулы которой декорируют поверхность образующихся КТ. Меркаптогруппа МПК при этом связывается с поверхностными атомами кадмия, а карбоксильная группа обеспечивает растворимость в воде. Далее полученные КТ CdTe/МПК были стабилизированы ПАВ - цетилтриметиламмоний бромидом (ЦТАБ). Установлено, что существуют определенные концентрационные диапазоны ЦТАБ, при которых наблюдается формирование прямых и обратных поверхностных мицелл, определяющих степень стабилизации частиц. На основе полученного комплекса КТ CdTe-МПК - 10 мМ ЦТАБ сформированы трехслойные полиэлектролитные капсулы методом послойного осаждения противоположно заряженных полиэлектролитов ПАК и ПЭИ. Предложенный метод не требует применения вспомогательных матриц и позволяет формировать стабильные капсулы в нанометровом диапазоне с контролируемой флуоресценцией квантовых точек. Показано изменение гидродинамического диаметра, дзета-потенциала и интенсивности флуоресценции капсул, содержащих КТ, с нанесением каждого последующего слоя полиэлектролита. Получены первичные данные по высвобождению КТ из полиэлектролитных капсул, и оценена их стабильность во времени. Показано, что полученные полиэлектролитные капсулы удерживают КТ в течение одной недели, далее происходит их постепенная диффузия через оболочку капсул в окружающую среду. Таким образом, используя полиэлектролитные капсулы, можно обеспечивать пролонгированное высвобождение и защиту живого организма от токсического действия квантовых точек, что делает их применение актуальным в биотехнологии и медицине.