Самосборка мягких наноструктур в растворах амфифилов и управление их физико-химическими свойствами

Проведено моделирование пор в бислоях, образованных смесью двух ПАВ (неионное, катионное, анионное) в водносолевом растворе согласно предложенной молекулярно-термодинамической модели свободной энергии агрегации. Составлен прогноз полиморфных превращений агрегатов, образованных смесью ПАВ, при различных соотношениях длин углеводородных хвостов и размеров полярных голов. Определены оптимальные сочетания ПАВ, составы агрегата и интервалы концентрации соли, при которых происходят образование пор в бислое и его превращение в пространственную сетку. Определена оптимальная геометрия пор, и сопоставлен модельный прогноз с экспериментальными данными о порах (размер и условия возникновения) для смесей катионных и анионных ПАВ. Выявлены: области вероятного образования пор, не исследованные экспериментально; основные ограничения модели. На основе разложения свободной энергии по кривизне приведено описание микроэмульсий вода - масло - ПАВ. Оценены константы упругости поверхности агрегатов микроэмульсии в системах вода/n-алкан/алкилполигликолиевый эфир (CnEm) по данным о молекулярных параметрах ПАВ и экспериментальным данным о ККМ, и предсказана морфология микроэмульсий. Результаты сопоставлены с литературными экспериментальными данными о константах упругости и морфологии и результатами МД-моделирования. Синтезирован и охарактеризован ряд соединений на основе 1-алкил-3-метилимидазолия и аминокислот [Cnmim][AA] (n = 10, АА = Val {L-валин}, Leu {L-лейцин}, Lys {L-лизин}, Ala {L-аланин}, Ser {L-серин}, Thr {L-треонин}; n = 12, AA = Leu, Lys, Ser; n = 14, AA = Lys). Определены по данным кондуктометрии и тензиометрии значения ККМ, рассчитаны степени связывания противоионов и энергия мицеллообразования Гиббса. Полученные результаты указывают на влияние строения аниона аминокислотных ионных жидкостей (АИЖ) на их агрегативные свойства. При наличии гидроксильной группы аминокислотного остатка АИЖ характерны более низкие значения ККМ и более высокие степени связывания противоионов по сравнению со структурными аналогами. Наименьшие значения ККМ обнаружены для лейцинатов (анион лейцина, наиболее гидрофобный в изученном ряду), наибольшие - для аланинатов (наименьший по размеру анион); при этом степени связывания практически не отличаются. Для ряда лейцинатов получены данные о молярных коэффициентах распределения L-триптофана между мицеллой и окружением (Km/w) при рН = 11, которые растут в ряду [C8mim][Leu] < [C10mim][Leu] < [C12mim][Leu]. При этом сопоставление с Km/w для пролината [C12mim][Pro] свидетельствует о более эффективной солюбилизации L-триптофана агрегатами АИЖ на основе лейцина (фактор 2,7). Впервые обнаружена первичная биологическая активность полученных АИЖ против грамотрицательных бактерий - Escherichia Coli (ATCC 25922), грамположительных бактерий - Staphylococcus Aureus (ATCC 6538) и грибков Candida Albicans. При этом не обнаружено прямой взаимосвязи биологической активности АИЖ с их агрегативными характеристиками. Биологическая активность исследуемых АИЖ определяется в большей мере спецификой противоионов, чем способностью к мицеллообразованию (как предполагалось ранее). Приготовлен пористый прозрачный гидрогель поливинилового спирта в смешанном растворителе вода - глицерин (20 вес. %), в водной микрофазе которого распределены наночастицы сажи, стабилизированные ионным ПАВ (SDBS). По данным сканирующей электронной микроскопии поры размера около 1 мкм однородно распределены по объему материала. Образцы материала демонстрируют параметры оптического ограничения, не уступающие таковым для жидких суспензий наноуглерода. Обнаружено уменьшение просветления по сравнению с водной суспензией наноуглерода при частотах повторения лазерных импульсов в пределах до 10 Гц.