Коллоидный журнал

Распространенным подходом к созданию антимикробных полимерных материалов является распределение бактерицидной добавки в объеме материала путем смешения в растворе или расплаве полимера. В работе предложен способ введения сульфата меди (II), обладающего противомикробными свойствами, в пленку из полимолочной кислоты путем силовой импрегнации раствора соли по механизму крейзинга. Установлено, что CuSO₄ равномерно распределяется в объеме полимера в виде частиц размером порядка 100 нм. В процессе структурной модификации поверхность полимерной пленки становится более шероховатой и более гидрофобной. Краевой угол смачивания водой увеличивается с 40 до 60-65º. Введение CuSO₄ не влияет на поверхностные свойства, но оказывает армирующий эффект на полимерную матрицу при испытаниях на растяжение (увеличение прочности при разрыве в 2.5 раза, относительного удлинения при разрыве в 1.4 раза).

Основной компонент легочного сурфактанта дипальмитоил фосфатидилхолин (ДПФХ) позволяет снижать поверхностное натяжение практически до нуля при сжатии поверхности легких, что препятствует коллапсу альвеол на выдохе. В данной работе с помощью методов поверхностной реологии было определено влияние шести липидов, входящих в состав легочного сурфактанта, на динамические поверхностные свойства нанесенного монослоя ДПФХ в широкой области поверхностных натяжений и при различных температурах. Особое внимание было уделено области низких поверхностных натяжений (менее 25 мН/м) при температурах 25 и 35ºС, что близко к физиологическому состоянию на внутренней поверхности легких. Добавление к ДПФХ липидов с близкой молекулярной структурой не оказывало значительного влияния на динамические поверхностные свойства при температуре 25ºС. В то же время при температуре 35ºС позволяло увеличивать поверхностную упругость в области малых поверхностных натяжений. Однако, в этих условиях присутствие в поверхностном слое липидов с ненасыщенными углеводородными радикалами приводило к противоположному эффекту и препятствовало достижению низких поверхностных натяжений при медленном сжатии. Полученные результаты демонстрируют возможность управления свойствами смешанного слоя, который можно рассматривать в качестве модели легочного сурфактанта.

Лекарственное растительное сырье является важным источником биологически-активных веществ (БАВ), которые применяются в фармацевтической, косметической, пищевой и других отраслях промышленности. Плоды софоры японской содержат комплекс БАВ, наибольшее количество из которых составляют флавоноиды.

В работе представлены данные по изучению коллоидных свойств измельченных плодов софоры японской (далее софоры) с целью улучшения извлечения БАВ.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: изучение ζ-потенциала частиц софоры при различном времени контакта частиц с экстрагентом и pH среды; определение изоэлектрической точки (ИЭТ) частиц софоры методом электрофореза; определение точки нулевого заряда (ТНЗ) частиц софоры при помощи потенциометрического титрования; изучение влияние pH среды, размера частиц софоры, температуры, присутствия поверхностно-активных веществ и ионов, природы экстрагента на процесс набухания софоры.

Точка нулевого заряда рНтнз  водной дисперсии софоры составляет 5.8, экстрагируемых флавоноидов – 5.2, что близко по значению с рНиэт . Набухание частиц софоры – ограниченное и сопровождается постепенным разрушением растительной клетки. Адсорбционное равновесие достигается в течение 30 минут. В щелочной области и в присутствии спирта набухание частиц софоры ухудшается, а при воздействии температуры и в присутствии ионов NaI набухание возрастает.

В работе исследована адсорбция додецилсульфата натрия (SDS) и N-лаурилсаркозината (NLS) натрия на активированных углях, полученных из гидролизного лигнина на лабораторной и пилотной установках. В качестве сравнения использовали активированные угли производства ОАО «Сорбент», а также СКТ-3. Количество поверхностно-активных веществ на поверхности активированных углей определяли по их радиоактивности с помощью меченных тритием соединений. Модификацию (гидрофилизацию) поверхности активированных углей осуществляли путем адсорбции сульфоацетата целлюлозы (САЦ) из водных растворов.

Показано, что адсорбция анионных ПАВ выше на активированных углях, полученных из лигнина. Адсорбция в области насыщения составила 1.7 и 1.5 ммоль/г для SDS и NLS на активированных углях, полученных из лигнина, и 0.8 ммоль/г для обоих ПАВ при их адсорбции на углях промышленного производства.

На примере NLS было установлено, что предварительное нанесение САЦ не влияет на величину максимальной адсорбции при больших концентрациях ПАВ, однако снижает его адсорбцию на начальном участке изотермы. Была исследована адсорбция самого САЦ на активированных углях и способность удерживаться на их поверхности в присутствии анионного ПАВ. С помощью меченного тритием САЦ было показано, что изотерма адсорбции САЦ на активированном угле, полученном из лигнина, имеет S-образную форму, начиная с концентрации 0.5 г/л, и достигает максимального значения 25 мг/г. В присутствии NLS происходит десорбция полимера с поверхности угля более чем на 50%.

Слоистые 2D материалы, свойства которых могут радикально отличаться от характеристик трехмерных прекурсоров, имеют огромное теоретическое и прикладное значение. Недавно с использованием простой методики автоклавного синтеза нами получен слоистый 2D материал – аналог природного минерала валлериита, в котором квазимоноатомные Cu-Fe-S листы перемежаются с бруситоподобными. Особенности электронной структуры таких материалов позволяют предлагать их как новый материал для широкого спектра приложений, таких как (электро-)фотокатализ, высокоемкостные источники тока и т.п. В настоящей работе нанокомпозитные материалы получены путем иммобилизации наночастиц золота (НЧЗ) из цитратных гидрозолей на поверхности синтетических валлериитов, различающихся составом гидроксидных слоев, определяющих поверхностную плотность заряда. По данным рентгенофотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), рентгеновского энергодисперсионного микроанализа и картин микродифракции электронов золото, иммобилизованное на нанохлопьях валлериита с латеральными размерами 150-200 нм и толщиной десятки нм, представлено в форме отдельно расположенных сферических металлических НЧ со средним диаметром 11 нм; небольшое число агрегатов указывает на высокое сродство НЧЗ к поверхности минералов. Количество закреплённого золота на поверхности всех синтетических валлериитов одинаково, около 0.2 отн. %, что связано с одновременно протекающей сорбцией свободных цитрат-ионов, находящихся в гидрозолях НЧЗ, которые, как показали измерения дзета-потенциала, заряжают поверхность всех исследованных образцов синтетических валлериитов до примерно одинаковой отрицательной величины -40 мВ. Показано, что, иммобилизация НЧЗ, согласно РФЭС данным, значительно снижает содержание магния и кислорода на поверхности синтетических валлериитов, за счёт разрушения/растворения части бруситного слоя, а также снижается количество Fe³⁺, связанного с OH-группами, и одновременно растёт доля Fe³⁺-O соединений. Сохранение слоистой структуры валлериитов после иммобилизации НЧЗ подтверждено методом ПЭМ.

В работе исследуется устойчивость полимерных покрытий на основе реакционноспособных сополимеров глицидилметакрилата и фторалкилметакрилатов на поверхности текстурированного алюминия и хлопчатобумажной ткани к действию агрессивных сред и механическому воздействию. Получаемые покрытия обеспечивают достижение стабильного во времени гетерогенного смачивания с начальными углами смачивания до 170°, препятствующего проникновению коррозионных сред внутрь иерархической структуры. Показано влияние состава реакционноспособных сополимеров с содержанием атомов фтора в мономерном звене от 3 до 7 на устойчивость полимерных покрытий к длительным контактам со средами различной кислотности, кавитационному воздействию и абразивному истиранию.

Синтезированы новые биамфифильные поверхностно-активные вещества (БПАВ) на основе катиона алкилметилморфолиния и додецилсульфат-аниона (Мор-n(ДС), n = 4, 6, 8, 10). С привлечением методов ИК-спектроскопии, спектроскопии ЯМР ¹Н, масс-спектрометрии, элементного анализа охарактеризована структура биамфифилов. Методами тензиометрии, кондуктометрии, флуоресцентной спектроскопии (с использованием зонда пирена), динамического и электрофоретического рассеяния света проведена оценка агрегационного поведения биамфифилов в водных растворах. Показано, что увеличение длины углеводородного радикала на два углеродных атома у амфифильного катиона приводит к увеличению поверхностной активности ПАВ ~ на 5 единиц и к снижению порога агрегации систем в 1.5–2 раза. Установлено, что происходит формирование агрегатов с гидродинамическим диаметром 20–120 нм в зависимости от длины радикала у катиона алкилметилморфолиния и от концентрации БПАВ. Дзета-потенциал систем находится в диапазоне от -25 до -100 мВ и снижается с увеличением концентрации биамфифилов. Методом спектрофотомерии показана значительная солюбилизационная способность биамфифилов по отношению к гидрофобному красителю Оранж ОТ. Полученные соединения могут представлять интерес для биомедицинского применения и других высокотехнологичных направлений.

Методом обратной суспензионной сополимеризации пара-стиролсульфоната с N,N’-метилен-бис-акриламидом, а также методом криотропного гелеобразования сульфосодержащих акрилатов (3-сульфопропилметакрилат, сульфобетаин метакрилат) получены пористые гидрофильные полиэлектролитные матрицы. Показано, что для полученных полиэлектролитов концентрация сульфонатных групп составляет от 2 до 3 ммоль/г. Морфология, структура поверхностного слоя полиэлектролитных матриц изучены методом растровой электронной микроскопии и ИК-спектроскопии, удельная поверхность и распределение пор по размерам методом БЭТ. Адсорбцию ионов Cu²⁺ исследовали спектрофотометрическим методом. Найдено, что максимальная сорбционная емкость характерна только для полиэлектролитных матриц, содержащих ароматические сульфонатные группы.

Показана связь между структурой микроэмульсий на основе додецилсульфата натрия (SDS) и ди(2-этилгексил)фосфата натрия (Д2ЭГФNa) и эффективностью микроэмульсионного выщелачивания меди. Изучены зависимости удельной электропроводности от объемной доли воды для микроэмульсий, содержащих Д2ЭГФNa или смесь SDS и бутанола, декан, воду и ди-(2-этилгексил)фосфорную кислоту как экстрагент для извлечения меди. С возрастанием объемной доли воды в системе происходит постепенный переход от обратных микроэмульсий с преобладанием изолированных капель к микроэмульсиям с преобладанием динамических кластеров капель (перколированных). Порог перколяции электропроводности составляет примерно 0.18 для микроэмульсий на основе Д2ЭГФNa и 0.20 для микроэмульсий на основе SDS. Зависимость логарифма электропроводности от температуры имеет линейный характер в интервале от 20 до 80°С для микроэмульсий с объемной долей воды ниже (0.13 и 0.07 соответственно) и выше (0.30 и 0.23) порога перколяции; в этом интервале температур рассматриваемые микроэмульсии не меняют своей структуры. При проведении микроэмульсионного выщелачивания на модельной системе с CuO при Т = 80°С показано, что для микроэмульсий с перколированной структурой (с объемной долей воды 0.30 для микроэмульсий Д2ЭГФNa и 0.23 для микроэмульсий SDS) извлечение меди было выше, чем для микроэмульсий с преобладанием изолированных капель (объемная доля воды 0.13 и 0.07 соответственно).

После краткого обсуждения проблемы стабильности и нестабильности дисперсных систем в коллоидной химии, включая идеи и концепции, восходящие к П.А. Ребиндеру, предложена следующая классификация нестабильностей отдельных (свободных) наночастиц: 1) нестабильность по отношению к спонтанному распаду на отдельные молекулы (атомы) или нанокластеры меньшего размера; 2) нестабильность формы; 3) нестабильность интегральной структуры наночастиц; 4) нестабильность мезоскопической структуры; 5) нестабильность физико-химических характеристик наночастиц; 6) нестабильность по отношению к воздействию внешней среды, в том числе химическая нестабильность, включая нестабильность к окислению. В качестве примеров рассмотрены проблемы стабильности изомеров металлических нанокластеров и стабильности биметаллических наноструктур ядро-оболочка. Теоретические концепции, связанные со стабильностью и нестабильностью наночастиц, проиллюстрированы нашими молекулярно-динамическими результатами для изомеров нанокластеров Au и для взаимно инверсных (альтернативных) биметаллических наноструктур ядро-оболочка Co@Au и Au@Co (первый элемент (перед символом @) отвечает центральной области (ядру) частицы, а второй – ее оболочке).

Создание биосовместимых покрытий для ксеногенных материалов, используемых для изготовления протезов сердечных клапанов, является актуальной и, к сожалению, до сих пор не решенной задачей. Необходимо сделать биоматериал, который будет соответствовать по механическим характеристикам клапану человека, обладать антимикробными свойствами, что критически важно в первые дни после операции. С этой целью можно использовать биосовместимые покрытия, и оказалось, что для их создания подходят детонационные наноалмазы. Функционально развитая поверхность наноалмазов позволяет адсорбировать на них антибиотики, они нетоксичны и не вызывают дополнительного кальциноза. В рамках данной работы предложено получение композиционного покрытия, состоящего из наноалмазов, лизоцима и мирамистина, как антимикробных агентов широкого спектра действия. Использование меченных тритием наноалмазов позволило исследовать распределение комплексов наноалмаз-лизоцим при внутривенном введении мышам, которое показало, что большая часть материала остаётся в месте инъекции. Показано, что композит наноалмаз-лизоцим-мирамистин проявляет сильную антимикробную активность, в то время как комплекс наноалмаз-мирамистин не проявляет токсичности по отношению к золотистому стафилококку. Таким образом, композит наноалмаз-лизоцим-мирамистин может быть использован для создания покрытий материала протеза сердечного клапана.

В работе обсуждается модель процесса взаимодействия жидкометаллического теплоносителя (Pb, Pb55Bi(э)) с материалом теплообменника (сталь 316L) в устройстве охлаждения атомного реактора (типа СВБР) в случае, когда эффектом жидкометаллического охрупчивания нельзя пренебречь. Предполагается, что трещина распространяется в результате проникновения жидкого металла-теплоносителя в границы зерен. Расчет свободной энергии смоченной поверхности проведен методом среднего поля в формализме конечно-элементного анализа. Получено растягивающее напряжение S(МПа), необходимое для распространения трещины длиной 50 мкм от дефекта на поверхности теплообменника в виде риски размером 0.15 мм. Расчет выполнен для рабочего интервала температур 900 - 1100К, когда расплав смачивает сталь. S=253÷358 МПа и S=210÷ 369МПа при взаимодействии расплавов Pb55Bi и Pb со сталью 316L соответственно. Результат расчета означает, что возможно разрушение теплообменника с дефектами поверхности из-за эффекта жидкометаллического охрупчивания.

In this paper, we analyze the optical properties and sensitivities of spherical silver nanoparticles (AgNPs) with varying diameters (10–60 nm) in different surrounding medium, including water, ethanol, and chloroform. The investigation focuses on analytically assessing scattering efficiencies (Qsca ), absorption efficiencies (Qabs ), total extinction efficiencies (Qext ), shedding light on how the properties of AgNPs change with the size and surrounding medium of AgNPs. The results show that smaller AgNPs exhibit sharper plasmon resonance peaks at shorter wavelengths, while larger AgNPs display broader peaks in the visible spectrum, showcasing the size-dependent behavior of AgNPs. Additionally, the study calculates the molar attenuation coefficient (ε) and extinction cross section (σext ) for AgNPs, highlighting the differences in absorption properties between small and large particles and their sensitivity to the surrounding medium. The research also discusses the implications of these properties for applications such as plasmonic sensing and sensor design, emphasizing the importance of particle size and surrounding medium in optimizing sensor performance. Moreover, the refractive index sensitivity (S) and the figure of merit (FOM) are introduced as critical parameters for assessing sensor performance, revealing their relationship with particle size, and providing valuable insights into sensor design and optimization.

This work demonstrated the criterion of shear stability of emulsion explosive matrices(EEM), combined with rheology test, interfacial tension test, droplet size test and the crystallization test of emulsion explosive matrices. The shear stability of emulsion explosive matrices was defined as the characteristic refinement time of the droplet size decrease in emulsification process. The constitutive relationship between the characteristic refinement time and droplet size of inner phase droplets was proposed by theoretical analysis and experiments on the emulsification process of emulsion explosive matrices. By analyzing the relationship between rheological properties and characteristic refinement time of emulsion explosive matrices, the relationship model between Bingham coefficient and Dimensionless coefficient was established to characterize the shear stability of emulsion explosive matrices. The effects of shear strength, shear time and shear shape on the stability of emulsion explosive matrices were studied. In addition, there exists a critical value to quantitatively characterize the shear stability of emulsion explosive matrices.