Монодисперсные полимерные частицы с функциональными группами для создания трехмерно-упорядоченных матриц (стр. 6 )

Таблица 11

Синтез частиц с молекулярными отпечатками нафталина в оболочке

опыт №	Мономеры, мас.%	Темплат / mобол, мас.%	Растворитель / mобол, мас.%	D, нм	PDI	Удельная поверхность, м2/г
Условия синтеза оболочки: mяд:mобол – 70:30
Г1	ДМЭГ – 100	нафталин – 10	–	421	0.021	18.0
Условия синтеза оболочки: mяд:mобол – 80:20
Г3	ДМЭГ – 100	нафталин – 1	циклогексанол – 200	440	0.028	14.6

На стадии формирования оболочки в мономерную смесь вводили 10 (Г1) и 1 мас.% (Г3) нафталина. Для создания соизмеримого межцепного пространства в оболочке частиц Г3, которое необходимо для вымывания из нее молекул темплата после синтеза, в качестве порогена использовали циклогексанол. Количество сформированных молекулярных отпечатков в оболочке частиц определяли, изучая адсорбцию нафталина из этанола. Оказалось, что максимально достигнутые величины адсорбции соотносятся пример­но так же, как и загрузка нафталина в качестве темплата в процессе синтеза частиц. При этом частицы сравнения, полученные в отсутствие нафталина в реакционной смеси, не были способны адсорбировать его из спиртовых растворов (рис. 28). Это свидетельствует о перспективности создания на основе полученных частиц сенсорных материалов для определения нафталина в окружающей среде.

Таким образом, в ходе выполнения работы получены функциональные монодисперсные частицы на основе сополимеров стирола и метилметакрилата с N-винилформамидом, метакриловой кислотой и люминофорсодержащими мономерами, которые демонстрируют способность к самосборке. Введение люминофоров в объем и поверхностный слой полученных частиц позволило сформировать на их основе люминесцирующие трехмерно упорядоченные структуры, которые проявляют фотонно-кристаллические свойства, а при локализации группировок люминофоров в поверхностном слое частиц − сенсорные материалы с оптическим откликом на аналит. Применение метода молекулярного импринтинга при формировании оболочки частиц обеспечило создание в ней сайтов молекулярного распознавания ряда летучих органических веществ. Кроме того, частицы сополимеров стирола и метилметакрилата с N-винилформамидом с амфотерной поверхностью, содержащей карбоксильные и аминогруппы, проявили способность к ковалентному связыванию флуоресцеин изоцианата и модельного белка и были использованы в качестве флуоресцентных частиц для исследования функциональной активности лейкоцитов периферической крови при помощи проточной цитофлуориметрии. Полученные результаты открывают новые возможности для конструирования современных наноматериалов на основе монодисперсных полимерных частиц для нужд оптоэлектроники, хемосенсорики и иммуноанализа.

ВЫВОДЫ

1.  Методом одностадийной эмульсионной сополимеризации метилметакрилата и стирола с N-винилформамидом впервые получены нано - и субмикронные монодисперсные частицы, которые после гидролиза их поверхности несут на ней карбоксильные и аминогруппы, соотношение которых можно варьировать, изменяя состав реакционной смеси и условия синтеза. Образование межчастичных связей с участием амино - и карбоксильных групп способствует самосборке частиц с формированием трехмерно-упорядоченных структур.

2.  Установлено, что амфотерная поверхность частиц сополимеров стирола и метилметакрилата с N-винилформамидом обеспечивает ковалентное связывание флуоресцеин изотиоцианата и биолиганда белковой природы для оптической регистрации результатов биоспецифических реакций в поверхностном слое частиц.

3.  Люминофорсодержащие частицы, способные к самосборке в трехмерно-упорядоченные матрицы, получены как путем ионного обмена катионов люминофоров (Родамин 6Ж и СКС-16) в поверхностном слое частиц сополимеров стирола с метакриловой кислотой, так и безэмульгаторной эмульсионной сополимеризацией стирола с метакриловой кислотой и метакрилоксиэтилтиокарбамоил

4.  Впервые сформированы молекулярные отпечатки летучих органических соединений (ацетон, спирты С1–С4, бензол, толуол, нафталин) в оболочке монодисперсных частиц с полиароматической и полиметакрилатной основой путем применения метода молекулярного импринтинга в процессе затравочной эмульсионной сополимеризации с участием сшивающих агентов, порогена и люминофорсодержащих сомономеров на основе Родамина Б или Нильского красного.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

Статьи :

1  Yakimansky A. V, Menshikova A. Yu, Shevchenko N. N., Shabsels B. M., Bazhenova A. G., Sel'kin A. V., Sazonov S. K., Vedernikov A. I., Gromov S. P., Sazhnikov V. A., Alfimov M. V. From polymeric nanoparticles to dye-containing photonic crystals: synthesis, self-assembling, optical features, and possible applications // Polymers for Advanced Technologies, 2009. V. 20. № 6. P. 581–588.

2  Menshikova A., Evseeva T., Shevchenko N., Shabsels B., Yakimansky A., Ivanchev S. Monodisperse particles based on copolymers of methyl methacrylate or styrene with N-vinylformamide // Macromol. Symp. 2009. V. 281. № 1. P. 61-68.

3  , , , , Иванчев биолигандов на основе сополимеров метилметакрилата с N-винилфорамидом или глицидилметакрилатом // Коллоидный журнал, 2011. Т. 73. № 1. С. 62-68.

4  , , , Шевченко полимерные частицы с молекулярными отпечатками нафталина в оболочке: синтез и адсорбционные свойства // Журн. прикладн. химии, 2011. Т. 84. № 9. С. 1517-1525.

5  , , ., , Алфимов монодисперсные частицы с группировками люминофора в оболочке для молекулярного распознавания низших спиртов // Высокомолекулярные соединения. Б, 2012. Т. 54. № 1. С. 93-101.

6  , , , , Меньшикова фотонно-кристаллических структур на основе люминофор-содержащих полимерных частиц // Сборник «Опалоподобные структуры», Санкт-Петербург, 2010, С. 203-206.

Тезисы докладов:

7  Yakimansky A. V., Menshikova A. Yu., Shevchenko N. N., Shabsels B. M., Bazhenova A. G., Sazonov S. K., Vedernikov A. I., Gromov S. P., Sazhnikov V. A., Alfimov M. V. From polymeric nanoparticles to dye-containing photonic crystals: synthesis, self-assembling, optical features, and possible applications // 17-th Inter. Symp. on Fine Chemistry and Functional Polymers & IUPAC. 17-21 Oct. 2007. J. Fudan University (Natural Science), 2007. V. 46. N 5. P. 628.

8  Menshikova A. Yu., Evseeva T. G., Shevchenko N. N., Shabsels B. M. Core-shell approach to various morphology of monodisperse cross-linked polymeric particles // Abstracts of 6th International Symposium Molecular Order and Mobility in Polymer Systems, St. Petersburg, June 2-6, 2008, P229.

9  Menshikova A. Yu., Evseeva T. G., Shevchenko N. N., Shabsels B. M., Ivanchev S. rface structure and functionality of monodisperse polymeric particles // Abstracts of III International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechanics IC-CCPCM'2008, Moscow, Russia, June 24 - 28, 2008, HL05.

10  Menshikova A., Evseeva T., Shevchenko N., Shabsels B., Ivanchev S. Monodisperse particles based on copolymers of methyl methacrylate or styrene with N-vinylformamide // Abstracts of 48th Microsymposium Polymer Colloids: From Design to Biomedical and Industrial Applications Prague, July 20-24, 2008, PC 46.

11  , , , Меньшикова частицы сополимеров стирола или метилметакрилата с N-винилформамидом // В сб. тезисов ХV Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» Казань, 30 июня – 4 июля, 2008. Вып. 15. С. 69.

12  Шевченко А. Ю, , , Якиманский полимерные частицы, модифицированные циклодекстри­нами и люминофорами // Материалы международной конференции «Органичес­кая нанофотоника», Санкт-Петербург, Россия. 21-28 июня 2009. С.174.

13  , , , , Якиманский взаимодействия органических соединений с люминофор-содержащей полимерной матрицей спектральными методами // Материалы V Всероссийской Каргинской конф. «Полимеры–2010» Москва, июнь. 2010. С5-150.

14  , , Монодисперсные частицы на основе сополимеров стирола и метилметакрилата с N-винилформамидом // Материалы V Всероссийской Каргинской конф. «Полимеры–2010» Москва, июнь. 2010. С1-190.

15  , , Панкова сополимеров стирола или метилметакрилата с N-винилформамидом для био - и нанотехнологии // Материалы V Всероссийской Каргинской конф. «Полимеры–2010» Москва, июнь. 2010. С3-114.

16  Menshikova A. Yu., Pankova G. A., Evseeva T. G., Shevchenko N. N., Shabsels B. M. Monodisperse сore-shell polymeric particles: synthesis and application // Abstracts of 7th International Symposium Molecular Order and Mobility in Polymer Systems, St. Petersburg, June 6-12, 2011, P-139.

Патенты

17  , , , Якиманский получения монодисперсного синтетического полимерного латекса с аминогруппами на поверхности частиц. Патент РФ № 000, приоритет от 01.01.2001.

18  , , , Якиманский для получения монодисперсного синтетического полимерного латекса. Патент РФ № 000, приоритет от 01.01.2001.

Бесплатно

Автореферат отпечатан в ИВС РАН. Ризография.

Тираж 100 экземпляров