Коллоидный журнал

Исследованы особенности синтеза мезопористых частиц-контейнеров (МЧК) из SiO₂ с использованием гибридного темплата, представляющего собой мицеллы антисептика мирамистина с солюбилизированным в них куркумином − гидрофобным биологически активным соединением широкого спектра действия. Определено влияние pH реакционной системы на структурно-морфологические характеристики МЧК и содержание в них биологически активных соединений. Установлено, в частности, что в нейтральной среде формируются сферические МЧК, а в щелочной – стержневидные. Получены количественные данные о кинетике перехода капсулированных соединений из объема частиц-контейнеров в окружающую среду с заданным значением pH. Установлено, что скоростью этого процесса можно дополнительно управлять путем формирования на поверхности МЧК оболочки из биосовместимого полимера полидопамина. На примере синтезированных в щелочной среде МЧК показано, что такие контейнеры проявляют высокую активность в уничтожении как грамположительных, так и грамотрицательных микроорганизмов.

На основе метода статистической теории и микроскопического выражения тензора напряжения для модели двухкомпонентной магнитной жидкости получены аналитические выражения для динамических релаксационного объемного K_r(ω) и сдвигового μ(ω) модулей упругости, учитывающие вклады трансляционного и структурного релаксационных процессов. На основе полученных выражений исследована частотная дисперсия динамических модулей упругости магнитных жидкостей. Показано, что при высоких частотах объемный и сдвиговый модули упругости перестают зависеть от частоты и стремятся к значениями “твердоподобных” модулей упругости K_∞ и μ_∞. Вычислено отношение Kr(ω)/μ(ω) в широком интервале изменения частоты. Полученные значения K_r(ω)/μ(ω) лежат в интервале, соответствующем предсказаниям феноменологической релаксационной теории. Также проведен численный расчет зависимостей модулей упругости магнитных жидкостей от напряженности внешнего магнитного поля и показано, что в согласии с литературными данными изочастотные объемный и сдвиговый модули упругости нелинейно возрастают с увеличением напряженности поля.

Обнаружено, что добавление аммиачной воды к золю золота, полученному методом Даффа, индуцирует укрупнение его частиц. Исследованы особенности кинетики роста таких частиц в щелочных растворах аммиака и гидроксида натрия. С применением модифицированной модели Колмогорова–Джонсона–Мела–Аврами для системы с максимальной концентрацией NH₃⋅H₂O установлен агрегативный механизм роста наночастиц, а для остальных систем – смешанный механизм, включающий также оствальдовское созревание. Показано, что, варьируя концентрацию аммиачной воды и время предварительной выдержки исходного золя, можно управлять размером и степенью дисперсности итоговых частиц, а гидроксид натрия такой способностью не обладает. Высказано предположение о том, что разрушение стабилизирующих ультрамалые частицы фосфиновых комплексов золота с последующим формированием его аммиачных комплексов является наиболее вероятным объяснением воздействия аммиачной воды на золь Даффа.

Теоретически исследовано улавливание аэрозольных наночастиц фильтрами из нановолокон. Рассчитано конвективно-диффузионное осаждение точечных частиц из стоксова потока в модельных фильтрах с упорядоченной структурой с учетом эффекта скольжения газа на волокнах. Показано, что при малых числах Пекле (Pe) диффузионный коэффициент захвата частиц волокном не зависит от числа Кнудсена (Kn) и что при больших числах Пекле (Pe ≫ 1) коэффициент захвата изменяется от η∼Pe^−2/3 при Kn = 0 до η∼Pe^−1/2 при Kn⩾1. Установлены области применимости существующих формул для расчета эффективности осаждения наноаэрозолей. По результатам расчетов построены аппроксимационные формулы для коэффициента захвата в интервалах Pe = 0.1−1000 и Kn=0−1.

Исследованы закономерности адсорбционной иммобилизации папаина сильно- и слабокислыми коллоидными растворами альгината натрия при низкоскоростном режиме перемешивания для обоснования условий получения биополимерных покрытий для очищения и заживления ран. Состояние дисперсной фазы оценено с применением методов электронной сканирующей микроскопии и динамического рассеяния света. Сравнение характеристик вязкого течения растворов проведено в рамках модели Оствальда–де Ваале. Описание сорбционного равновесия с помощью модели Ленгмюра позволило определить термодинамические характеристики взаимодействия и вероятный механизм сорбционного связывания энзима в структуре полимера, который согласуется с результатами анализа ИК-спектров.

Описано влияние тепла фазового перехода на температуру замкнутой многокомпонентной парогазовой метастабильной фазы, на растущие закритические капли и их распределение по размерам на стадии гомогенного образования и роста (стадии нуклеации) закритических капель. Предполагается, что между существенно закритическими каплями и парогазовой средой устанавливается стационарный диффузионный перенос молекул конденсирующихся паров и тепла, при котором как состав капли, так и ее температура остаются уже постоянными и одинаковыми для всех закритических капель. Получена система уравнений, определяющих состав и температуру существенно закритических капель, скорость их роста через начальную температуру и пересыщения паров. Построены выражение для отклонения температуры парогазовой среды от ее начального значения и выражение для функции распределения капель по размерам в зависимости от времени.

Гидрофобность антибактериальных пептидов Galleria mellonella, рассчитанная с помощью алгоритмов HyperChem и SSRCalc аддитивной модели хроматографического разделения, сопоставлена с экспериментальными данными о разделении этих пептидов методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии на SiO₂-С18. Обнаружено, что существуют группы пептидов различного строения и функциональности, для которых удается добиться адекватного описания хроматографического поведения на основе предварительной оценки их гидрофобности. Внутри этих групп возможно предсказание величин удерживания пептидов для их идентификации.

Изучены возможности механохимических методов для разработки перспективных материалов электродов суперконденсаторов состава MeO_x/C (Me = Mo, Mn, V, Bi, Sb, Tb, Cd, Pb; C = графит). Разработаны оптимальные методики механической активации и прессования таблеток. Свойства активированных систем исследованы с помощью комплекса методов: рентгеновской дифракции, адсорбционных методов (определение удельной поверхности по БЭТ, пористости), электронной микроскопии, измерений проводимости и емкости. Показано, что в выбранных условиях активации образуются наноразмерные композиты оксид металла/углерод с высокой удельной поверхностью (до 100 м²/г) и значительной пористостью, при этом химические реакции между компонентами не происходят. Высокие значения удельной поверхности и пористости сохраняются при прессовании таблеток. Наиболее перспективными системами оказались MoO₃/5С, MnO₂/5С и V₂O₅/5С. Сопротивление этих систем составляет десятки и сотни Ом/см. Для системы MoO₃/5С методом циклической вольтамперометрии в электрохимической ячейке при измерениях с электролитом H₂SO₄ получено значение удельной емкости материала 36 мкФ/см2.

Методами термогравиметрии и калориметрии в сочетании с масс-спектроскопией, а также с помощью рентгеновской дифракции исследованы термические превращения в механически активированных системах MoO₃/C, MnO₂/C, Bi₂O₃/C и V₂O₅/C, перспективных в качестве материалов для электродов суперконденсаторов и ионных батарей. Установлено, что кристаллическая структура активированных высокодисперсных нанокомпозитов устойчива до 250–350°C в зависимости от природы оксида. Проанализирована реакционная способность образующегося “слабосвязанного” кислорода в различных оксидах при МА при восстановлении углеродом. В случае МоО₃ и MnO₂ существенное снижение температуры начала восстановления оксидов углеродом обусловлено более низкими температурами разложения оксидов с выделением кислорода в результате активации. Сопоставлено взаимодействие механически активируемых оксидов с углеродом и с алюминием и CO. Оказалось, что присутствие углерода понижает температуру восстановления MnO₂, практически не влияет на скорость реакции в случае МоO₃ и Bi₂O₃ и повышает температуру превращения V₂O₅.

Исследовано влияние заместителя (полярного CH₂CH(OH)CH₃, гидрофобного CH₃, заряженного (CH₂)₄SO⁻₃ (СБ)) в β-циклодекстрине (ЦД) на возникновение дефектов в липосомальном бислое, а также на взаимодействие с ним левофлоксацина (ЛВ) – антибактериального препарата класса фторхинолонов. Методом равновесного диализа показано, что 2-гидроксипропил-β-циклодекстрин вызывает возникновение наибольших дефектов в бислое. ЦД с гидроксипропильным (ГП-ЦД) и метильным (М-ЦД) заместителями усиливают взаимодействие ЛВ с липидным бислоем, о чем свидетельствуют данные спектроскопии кругового дихроизма. Все изученные в работе комплексы ЛВ с производными ЦД адсорбируются на бислое за счет электростатических взаимодействий между фосфатными группами липидов и несущим положительный заряд атомом азота в гетероцикле ЛВ. Усиление адсорбции ЛВ, связанного в комплексы с производными ЦД, на бислое проанализировано также путем измерений ζ-потенциала липосом. По мере увеличения содержания комплексов ЦД-ЛВ в дисперсии липосом, их ζ-потенциал изменяется по-разному вследствие различий в константах диссоциации. комплексов. Несмотря на то, что ГП-ЦД сильнее остальных производных ЦД влияет на состояние липосомальной мембраны за счет большего количества гидроксильных групп, отрицательные значения ζ-потенциала липосом в присутствии комплекса ГП-ЦД−ЛВ лишь ненамного меньше, чем в присутствии свободного ЛВ, что связано с наибольшей константой диссоциации этого комплекса. В то же время комплексы М-ЦД−ЛВ и СБ-ЦД−ЛВ нейтрализуют заряд липосом гораздо эффективнее.

Газовая хроматография является основным методом анализа летучих веществ в пищевых продуктах, в частности добавок, улучшающих их вкусовые качества и внешний вид. Однако пищевые матрицы обычно представляют собой сложные дисперсные системы (эмульсии, гели, пены), прямой газохроматографический анализ которых затруднен. Кроме того, такие матрицы могут вызвать повреждения хроматографической колонки и загрязнение испарителя и детектора, что приведет не только к получению аналитических данных низкого качества (неприемлемая форма пиков, потери по чувствительности), но и к сокращению срока службы и необходимости частого технического обслуживания всей системы. Поэтому для получения надежных результатов и защиты дорогостоящего аналитического оборудования необходимо использовать методы предварительной обработки образцов с целью их очистки от высококипящих природных соединений. В данной работе мы сравнили два принципиально разных подхода к пробоподготовке пищевых эмульсий – жидкость-жидкостную и твердофазную экстракцию – с целью выбора наиболее приемлемого метода как с точки зрения точности и надежности полученных результатов, так и с позиции экономической целесообразности и временных затрат. Исследование выполнено на примере определения содержания этанола, а также качественного анализа примесных спиртов в спиртовой эмульсии шеллака (Е904).

Исследовано влияние концентрации и размера наночастиц магнетита на устойчивость обратных высококонцентрированных эмульсий с дисперсионной средой из стирола и дивинилбензола и структуру пористых полимерных композиционных наноматериалов, полученных при полимеризации дисперсионной среды данных эмульсий. Установлено, что с увеличением концентрации наночастиц магнетита размером 10 и 40 нм в обратных эмульсиях, стабилизированных Span 80, скорость коалесценции капель дисперсной фазы снижалась. При этом эмульсии с наночастицами Fe₃O4 размером 40 нм были более устойчивы, чем эмульсии с наночастицами размером 10 нм, так как энергия десорбции более крупных частиц с межфазной поверхности выше. Структура высокопористых полимерных нанокомпозитов, полученных при полимеризации дисперсионной среды эмульсий, представляла собой сеть взаимосвязанных открытых пор со средним размером примерно 3.4 мкм. Наночастицы магнетита в полимерной матрице присутствовали в виде небольших агрегатов вблизи межфазной поверхности и более крупных агрегатов – в полимерном каркасе.

Выведены формулы для размерной зависимости межфазного натяжения и краевого угла малого сферического сидячего пузырька в изотермических условиях. Показано, что учет размерной зависимости межфазного натяжения может нарушать условие согласованности краевых углов для малых пузырьков и капель. Эта зависимость проявляется в том, что межфазное натяжение у вогнутой поверхности пузырька выше, чем у выпуклой поверхности капли.