Наночастицы селена, стабилизированные амфифильными молекулярными щетками с различной степенью полимеризации боковых цепей: спектральные и структурно-морфологические характеристики

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Амфифильные молекулярные щетки, или графт-сополимеры (графт-СП), с гидрофобной полиимидной основной цепью и гидрофильными боковыми цепями полиметакриловой кислоты (ПМАК), при высоких значениях степени полимеризации m боковых цепей и плотности их прививки можно потенциально использовать в качестве наноконтейнеров при адресной доставке лекарственных препаратов/агентов. В настоящей работе в качестве загружаемого агента использовали наночастицы селена в нуль-валентной форме (Se0), обладающие комплексом уникальных свойств: фотоэлектрическими, полупроводниковыми, каталитическими и биомедицинскими. Широким спектром методов (УФ / видимая спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, динамическое / электрофоретическое рассеяние света, атомно-силовая и просвечивающая электронная микроскопия) было проведено сравнительное исследование свободных графтсополимеров (с варьируемой степенью полимеризации гидрофильных боковых цепей ПМАК) и графтсополимеров, загруженных наночастицами селена. Показано влияние топологии графт-СП на структурно-морфологические и спектральные характеристики как свободных амфифильных молекулярных щеток, так и щеток, загруженных наночастицами селена.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. В. Валуева

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Author for correspondence.
Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

И. В. Иванов

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. Я. Волков

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

М. Э. Вылегжанина

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

Л. Н. Боровикова

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. А. Кутин

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. В. Якиманский

Институт высокомолекулярных соединений РАН

Email: svalu67@mail.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Narumi A., Matsuda T., Kaga H., Satoh T. et al. // Polymer. 2002. V. 43. P. 4835.
  2. Zhao W., Fonsny P., FitzGerald P., Warr G.G. et al. // Polym. Chem. 2013. V. 4. P. 2140.
  3. Wang J., Yao K., Wang C., Tang C. et al. // J. Mater. Chem. B. 2013. V. 1. P. 2324.
  4. Tripathy J., Mishra D.K., Yadav M., Behari K. // Carbohyd. Polym. 2010. V. 79. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.07.026
  5. Akbulut H., Endo T., Yamada S., Yagci Y. // J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 2015. V. 53. P. 1785. https://doi.org/10.1002/pola.27621
  6. Liang M., Jhuang Y.J., Zhang C.F., Tsai W.J. et al. // Eur. Polym. J. 2009. V. 45. P. 2348. https://doi.org/10.1016/j. eurpolymj.2009.05.008
  7. Fu G.D., Kang E.T., Neoh K.G., Lin C.C. et al. // Macromolecules. 2005. V. 38. P. 7593. https:// doi.org/10.1021/ma0506435
  8. Rodchenko S., Amirova A., Milenin S., Ryzhkov A. et al. // Eur. Polym. J. 2020. V. 140. P.110035. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2020.110035
  9. Zhao W., Fonsny P., Fitzgerald P., Warr G.G. et al. // Polym. Chem. 2013. V. 4. P. 2140. https://doi.org/10.1039/C3PY21038C
  10. Wang J., Yao K., Wang C., Tang C. et al. // J. Mater. Chem. B. 2013. V. 1. P. 2324. https://doi.org/10.1039/C3TB20100G
  11. Lee H., Pietrasik J., Sheiko S.S., Matyjaszewski K. // Prog. Polym. Sci. 2010. V. 35. P. 24. https://doi.org/10.1016/j. progpolymsci.2009.11.002
  12. Chang H.-Y., Lin Y.-L., Sheng Y.-J., Tsao H.-K. // Macromolecules. 2012. V. 45. P. 4778. https://doi.org/10.1021/ma3007366
  13. Lian X., Wu D., Song X., Zhao H. // Ibid. 2010. V. 43. P. 7434. https://doi.org/10.1021/ma101452h
  14. Senaratne W., Andruzzi L., Ober C.K. // Biomacromolecules. 2005. V. 6. P. 2427. https://doi.org/10.1021/bm050180a
  15. Peng S., Bhushan B. // RSC Adv. 2012. V. 2. P. 8557. https://doi.org/10.1039/C2RA20451G
  16. Vatankhah-Varnosfaderani M., Daniel W.F.M., Everhart M.H. et al. // Nature. 2017. V. 549. P. 497.
  17. Pakula T., Zhang Y., Matyjaszewski K. et al. // Polymer. 2006. V. 47. № 20. P. 7198.
  18. Nese A., Lebedeva N.V., Sherwood G., Averick S. et al. // Macromolecules. 2011. V. 44. № 15. P. 5905.
  19. Xu H., Sun F.C., Shirvanyants D.G. et al. // Adv. Mater. 2007. V. 19. № 19. P. 2930.
  20. Banquy X., Burdynska J., Lee D.W. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. № 17. P. 6199.
  21. Xu B., Feng C., Hu J. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 10. P. 6685.
  22. Sun G., Cho S., Clark C., Verkhoturov S.V. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 11. P. 4203.
  23. Sheiko S.S., MoÈller M. // Chem. Rev. 2001. V. 101. P. 4099.
  24. Sheiko S.S., Sumerlin B.S., Matyjaszewski K. // Prog. Polym. Sci. 2008. V. 33. P. 759.
  25. Sheiko S.S., Prokhorova S.A., Beers K.L. et al.// Macromolecules. 2001. V. 34. P. 8354.
  26. Das A., Petkau-Milroy K., Klerks G. et al. // ACS Macro. Lett. 2018. V. 7. P. 546. https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.8b00168
  27. Hansen N.M.L., Gerstenberg M., Haddleton D.M., Hvilsted S. // J. Polym. Sci. Pol. Chem. 2008. V. 46. P. 8097. https://doi.org/10.1002/pola.23107
  28. Валуева С.В., Вылегжанина М.Э., Митусова К.А. и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 4. С. 3. https://doi.org/10.31857/S1028096021040154 [Valu- eva S.V., Vylegzhanina M.E., Mitusova K.A. et al. // J. of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. V. 15. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1134/S1027451021020336]
  29. Валуева С.В., Суханова Т.Е., Вылегжанина М.Э., Мелешко Т.К. // ЖТФ. 2020. Т. 90, вып. 9. С. 1462. https://doi.org/10.21883/JTF.2020.09.49676.11-20 [Valueva S.V., Sukhanova T.E., Vylegzhanina M.E., Meleshko T.K. // Tech. Phys. 2020. V. 65. № 9. P. 1403. https://doi.org/10.1134/S1063784220090273]
  30. Валуева С.В., Вылегжанина М.Э., Митусова К.А., Якиманский А.В. // Матер. Объединенной конференции «Электронно-лучевые технологии и рентгеновская оптика в микроэлектронике» («КЭЛТ-2021»). 13–17 сентября 2021. Черноголовка, Россия. М.: ООО «Футурис Принт», 2021. С. 180–182.
  31. Wang S.F., Lu L.C., Gruetzmacher J.A. et al. // Macromolecules. 2005. V. 38. P. 7358. https://doi.org/10.1021/ma050884c
  32. Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Mitusova K.A. et al. // J. of Sur. Invest.: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. V. 15. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1134/S1027451021020336
  33. Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Borovikova L. N. et al. // Ibid. 2023. V. 17. № 1. P. 150. https://doi.org/10.1134/S102745102301024X
  34. Sukhanova T.E., Valueva S.V., Vylegzhanina M.E. et al. Selenium: Dietary Sources, Properties and Role in Human Health. Nova Science Publishers, Inc. New York. USA. 2015. C. 6. P. 159.
  35. Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Коренева В.В. и др. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 1. С. 1329.
  36. Валуева С.В., Суханова Т.Е., Матвеева Н.А. и др. // Сб. статей Второй междунар. научно-практической конф. «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине» (PhysioMedi). 26‒28 октября 2011. Санкт-Петербург, Россия. С. 130.
  37. Meleshko T.K., Ivanov I.V., Kashina A.V. et al. // Polym. Sci. Ser. B. 2018. V. 60. № 1. P. 35. https://doi.org/10.1134/S1560090418010098
  38. Yakimansky A.V., Meleshko T.K., Ilgach D.M. et al. // J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2013. V. 51. P. 4267. https://doi.org/10.1002/pola.26846
  39. Meleshko T.K., Ivanova A.S., Kashina A.V. et al. // Polym. Sci. Ser. B. 2017. V. 59. P. 674. https://doi.org/10.1134/S1560090417060045
  40. Бусев А.И. Колориметрические (фотометрические) методы определения неметаллов. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. 467 с.
  41. Voronin D.V., Kozlova A.A., Verkhovskii R.A. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. P. 2323. https://doi.org/10.3390/ijms21072323
  42. Bollhorst T., Rezwan K., Maas M. // Chem. Soc. Rev. (Review Article). 2017. V. 46. P. 209. https://doi.org/10.1039/C6CS00632A
  43. Sperling R.A., Parak W.J. // Phil. Trans. R. Soc. A. 2010. V. 368. P. 1333. https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0273
  44. Akagi T., Watanabe K., Kim H., Akashi M. // Langmuir. 2010. V. 26. № 4. P. 2406. https://doi.org/10.1021/la902868g
  45. Elsabahy M., Karen L. // J. Chem. Phys. 2017. V. 147. 020901. https://doi.org/10.1063/1.4990501
  46. Elsabahy M., Karen L. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. № 7. P. 2545. https://doi.org/10.1039/c2cs15327k

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The scheme of synthesis of graft-SP (PI-priv-PMAC) by the ATRP method

Download (112KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Diffractograms of samples: a – linear PI (1) and linear PMAC (curve 2); b – graft-SP with grafted PMAC side chains with varying degrees of polymerization m, equal to 60 (1), 65 (2), 120 (3), 125 (4), 180 (5), 250 (6) and 270 (7)

Download (279KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Optical absorption spectra of: a – free amphiphilic molecular brushes (graft-SP), b – graft-SP loaded with LF selenium Se0; with varying degrees of polymerization of m side chains of PMAC: 1 – 60, 2 – 65, 3 – 120, 4 – 125, 5 – 180, 6 – 250, 7 – 270

Download (162KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of the optical density values Dmax (a) and Dmax* (b) at λ = λmax (λmax= 245 nm) on the parameter m for free (a) and loaded (b) brushes; c – dependence of the reduced value Dn on m (where Dn=D/D265) for loaded LF selenium amphiphilic molecular brushes

Download (169KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Absorption spectra of free brushes (1) and corresponding brushes loaded with LF selenium (2), with variation of parameter m: 65 (a), 125 (b), 180 (c), 250 (g)

Download (202KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. AFM images (in the mode of contrast of lateral forces) of the surface of thin films obtained from aqueous solutions of free (a–g) and loaded with low–frequency Se0 (d-z) amphiphilic molecular brushes (graft-SP), with varying degrees of polymerization of m side chains PMAC: 65 (a, d), 125 (b, e), 180 (c, f), 250 (g, h)

Download (579KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. AFM images (topography, 3D) and the surface profile of a thin film obtained from selenium-containing nanodispersion Se0/graft-SP (m = 180)

Download (281KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Micrograph of selenium-containing nanodispersion Se0/graft-SP (m = 180)

Download (241KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences