Коллоидный журнал

Методами поверхностной реологии и тензометрии определены поверхностные свойства водных дисперсий червеобразных фибрилл овальбумина на межфазной границе вода/воздух. Примеси полипептидов с высокой поверхностной активностью, образующиеся в ходе синтеза фибрилл, влияют на результаты измерений. Очистка дисперсий от примесей приводит к более медленным изменениям поверхностных свойств по сравнению с растворами нативного белка. В то же время стационарная поверхностная упругость примерно в полтора раза ниже, а поверхностное натяжение выше, чем соответствующие значения для растворов нативного овальбумина, что свидетельствует об образовании на поверхности дисперсии непрерывного рыхлого адсорбционного слоя фибрилл. Выводы, сделанные на основе данных поверхностной реологии и тензометрии, подтверждены методом атомно-силовой микроскопии.

Проведена комплексная детализация поверхностных свойств серебряных мембран (содержание металла до 97 масс.%), полученных по принципу самосборки из электрофоретического концентрата наночастиц (~1.7 М), прокаленного при температуре от 250 до 500°С. Повышение температуры термолиза частиц позволяет влиять на характеристики конечной мембраны. Установлено, что среднеквадратичная шероховатость поверхности лицевой и оборотной сторон увеличивается (с 47 до 104 нм и с 119 до 152 нм, соответственно), а пористость снижается (с 52.7 до 28.4 % и с 46.1 до 19.9 %, соответственно). Благодаря серебряной основе и развитой пористой структуре образцы характеризуются низкой механической жесткостью (~481 кПа) и могут быть использованы для последующей модификации с помощью силовой литографии. Независимо от температуры прокаливания, мембраны демонстрируют наличие асимметрии смачивания. Разница значений углов смачивания воды на лицевой и оборотной сторонах мембраны достигает 52°.

Управление термокапиллярной сборкой кластера частиц важно для различных приложений в области создания фотонных кристаллов, для микро- и оптоэлектроники, формирования мембран для биотехнологий и очистки поверхности для лабораторий на чипе. Цель текущей работы заключается в понимании основных механизмов, влияющих на сборку таких кластеров, которые являются объектом нашего исследования. Здесь предложена двумерная математическая модель, описывающая перенос частиц термокапиллярным потоком в неравномерно нагретой ячейке в процессе испарения жидкости. Это позволило нам изучить один из основных механизмов, инициирующих зарождение кластера частиц. Будет ли та или иная частица циркулировать вместе с потоком или остановится в районе нагревателя, положив начало зарождающемуся кластеру, зависит от соотношения силы тяжести и силы вязкого трения. Результаты численных расчетов показали, что для малых концентраций частиц с ростом объемной плотности теплового потока  уменьшается доля частиц, попадающих в кластер. Это связано с тем, что при увеличении  термокапиллярный поток усиливается, что уменьшает вероятность попадания частиц в кластер.

Нековалентные (физические) макропористые криогели поливинилового спирта (КГПВС), формируемые методом замораживания-оттаивания без использования химических сшивающих реагентов, представляют значительный интерес как биомедицинские материалы. Для их безопасного применения в медицине необходимо обеспечить надежную стерильность соответствующих процессов и изделий. В настоящем исследовании КГПВС были приготовлены замораживанием при -20^оС в течение 12 ч водных растворов данного полимера концентрацией 100 г/л и затем размораживанием при нагревании со скоростью 0.03^оС/мин. Далее проведена обработка полученных криогелей 1-4N растворами сильных минеральных кислот (HCl, H₂SO₄, H₃PO₄) с последующей оценкой как характера изменения физико-химических свойств и микроструктуры гелевой матрицы в результате действия этих кислот, так и возможность их использования для стерилизации криогелей ПВС. Показано, что растворы HCl вызывают значительное набухание и размягчение гелевой матрицы вплоть до ее полного растворения в 4N HCl. Напротив, обработка КГПВС водными растворами H₂SO₄ или H₃PO₄ приводит к повышению упругости и термостойкости этих криогелей. Испытания стерилизующих свойств таких кислых растворов по отношению к заключенным в криогель клеткам микроорганизмов (бактерии, дрожжи, мицелиальные грибы) выявили высокую эффективность данного подхода, особенно привлекательную как с точки зрения простоты самой обработки, так и в плане экономической целесообразности в случае использования водных растворов серной кислоты.

Синтезированы магнитные флокулянты на основе наночастиц магнетита Fe₃O₄ и природных полисахаридов (хитозан, яблочный и цитрусовый пектин). Функционализацию магнетита проводили при оптимальном соотношении биополимеров и магнетита в смеси 5:1.  Характеризацию индивидуальных частиц магнетита, полисахаридов, магнитных флокулянтов на их основе осуществляли методом динамического светорассеяния, ИК-спектроскопии и СHN-анализа. Методом ЯМР-релаксометрии показано, что распределение данных систем в биологических средах возможно исследовать при помощи метода магнитно-резонансной томографии. При варьировании концентрации магнитных флокулянтов на основе магнетита и природных полимеров и величины рН среды, рассмотрено их влияние на флокулирующие параметры системы. Среди исследуемых магнитных флокулянтов наибольшим флокулирующим эффектом обладает образец МФК при концентрации 2∙10^-2 г/л.  Отмечено усиление эффективности флокулообразования в суспензии голубой глины с участием МФК в сильнощелочной области рН. При седиментации глины с участием магнитного флокулянта на основе цитрусового и яблочного пектина отмечен мостичный механизм флокуляции, преимущественно нейтрализационный механизм флокуляции реализуется с участием магнитного флокулянта на основе хитозана. Показано, что высокоэффективный многофункциональный флокулянт является селективным для разделения многокомпонентных дисперсных систем.

В данной работе было исследовано влияние 28 различных дисперсионных сред на эффективность жидкофазной ультразвуковой эксфолиации гексагонального нитрида бора для получения нанолистов нитрида бора. На основе данных о коэффициенте поглощения полученных суспензий были определены параметры растворимости Хансена для нанолистов нитрида бора. Определено оптимальное содержание этанола в системе вода/этанол и изучено влияние состава дисперсионной среды, продолжительности эксфолиации и исходной концентрации гексагонального нитрида бора на эффективность ультразвуковой эксфолиации и структурные характеристики получаемых нанолистов. Использование водно-спиртовой смеси с содержанием этанола 33,3 и 66,7 об. % при исходной концентрации нитрида бора 10 г/л позволило достичь выхода нанолистов 8 и 10 % соответственно при латеральных размерах частиц 630-680 нм и толщине не более 25 нм. Описаны условия получения суспензии с очень высокой концентрацией нанолистов нитрида бора 3,3 г/л. За счет высокого выхода и высокой анизометричности полученных наночастиц (25 и более) разработанный процесс может быть успешно использован для изготовления наполнителей и добавок в композиционных материалах, суспензий для печатных и пленочных технологий.

В данной работе исследовано влияние адсорбционной пленки смачивающей жидкости на морфологию поверхности раздела и кинетику равновесия в трехфазной системе твердое тело–жидкость–жидкость в плоской щели. Получены аналитические выражения, описывающие шесть возможных типов межфазных агрегатов при ненулевой толщине адсорбционной пленки. Уравнения описывают площадь поверхности агрегата, допустимые объемные доли несмачивающей фазы и профили плотности. Построение диаграммы стабильности показало, что увеличение толщины адсорбционной пленки сужает область существования агрегата типа «червяк» с формированием разрыва между областями «червяк» и «рулет». Корректность профилей плотности подтверждена на синтетических данных. Молекулярно-динамическое моделирование системы кальцит–вода–н-декан выявило, что начальная адсорбционная пленка воды сокращает время выхода на равновесие в два раза. Наличие начального слоя может приводить систему в локальный минимум с большей энергией, при этом не влияя на форму агрегата. Путем аппроксимации численного профиля плотности аналитическим выражением была показана сходимость толщины адсорбционной пленки к равновесному значению независимо от начальных условий. Таким образом учет адсорбционного слоя критичен для корректного описания форм агрегатов и оптимизации времени моделирования.

В статье представлена новая методика для определения поверхностного натяжения и краевого угла по массиву точек оцифрованного профиля сидящей капли. Главная ее особенность состоит в отказе от использования градиентных методов на всех этапах вычислительного процесса. Проведен сравнительный анализ преимуществ и недостатков методики по отношению к традиционным подходам. Разработан программный комплекс, эффективно реализующий всю совокупность алгоритмов. С его помощью на примере реальных жидкостей проведены вычислительные эксперименты. Анализ их результатов подтверждает корректность и надежность предложенных в работе идей.

Цитратно-сульфатный метод синтеза наночастиц серебра благодаря своей простоте и высокой эффективности мог бы быть использован для массового производства наноматериалов, однако полученные золи серебра сильно загрязнены продуктами реакции. Для решения этой проблемы в данной работе предложена двухстадийная методика глубокой очистки полученных золей серебра от примесей, не приводящей к их агрегации. На первой стадии очистки золи серебра циклически подвергали коагуляции растворами цитрата натрия, декантации и пептизации в деионизованной воде. На второй стадии, оставшиеся растворенные примеси удаляли путем деионизации смесью «слабого» катионита в «H»-форме и анионита в «OH»-форме. По данным просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, атомно-эмиссионной спектроскопии и ИК спектроскопии от стадии к стадии очистки повышается чистота, стабильность и однородность наночастиц по размеру.

Очищенные золи серебра с концентрацией до 250 г/л сохраняют стабильность более месяца и путем упаривания могут быть сконцентрированы до 2145 г/л дисперсий, имеющих низкую вязкость и аддитивную зависимость плотности от концентрации.

На сегодняшний день актуальной проблемой является создание новых пролонгированных форм антиартимических препаратов с улучшенными биофармацевтическими свойствами. В настоящей работе для решения этой проблемы предложен подход к включению антиаритмического малорастворимого препарата аллапинина в твердые липидные наночастицы вариабельного состава. Проведен подбор параметров методики синтеза твердых липидных наночастиц на основе температурной инверсии фаз. Гидродинамические характеристики частиц и их устойчивость к агрегации контролировали с помощью метода динамического рассеяния света. Наилучшими характеристиками обладали системы, полученные при использовании ядра на основе стеариновой кислоты ПАВ Brij 56. Эффективность включения лекарства составила около 100 %. Методом ИК-спектроскопии Фурье показано, что включение аллапинина в ядро частиц дополнительно приводит к образованию нековалентных взаимодействий с полярной частью стеариновой кислоты. Выявлено замедление высвобождения аллапинина за счет включения в частицы в натрий-фосфатном буфере при физиологической температуре 37^оC. Полученные результаты могут служить основой для дальнейшей разработки новой формуляции аллапинина с улучшенными биофармацевтическими свойствами.