Компьютерное моделирование структур межфазных областей в композиционных материалах на основе бактериальной целлюлозы тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукописи

ТОЛМАЧЕВ Дмитрий Алексеевич

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУР МЕЖФАЗНЫХ ОБЛАСТЕЙ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Специальность 02.00.06 — высокомолекулярные соединения

ШВГ 2015

005561621

Санкт-Петербург 2015

005561621

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте высокомолекулярных соединений Российской академии наук

Научный руководитель: Лукашева Наталья Вячеславовна,

кандидат физико-математических наук

Официальные оппоненты: Комаров Павел Вячеславович,

доктор физико-математических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный университет», доцент.

Волков Владимир Владимирович,

доктор химических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение наук Институт Кристаллографии имени A.B. Шубникова, Российской академии наук (ПК РАН), ведущий научный сотрудник.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова».

Защита диссертации состоится •¿Г" 2015 года в/¿''часов на заседании диссертационного совета Д 002.229.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте высокомолекулярных соединений Российской академии наук по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. В.О., д. 31, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения ' науки Институте высокомолекулярных соединений Российской академии наук и на сайте httD://www■macro■ru/council/dis/tolmachev/tolmachev dis.pdf

Автореферат разослан М?.!/??^2015 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор химических наук Виноградова Людмила Викторовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Одной из наиболее перспективных отраслей биологии и медицины является тканевая инженерия, основная задача которой - создание новых биокомпозиционных материалов для восстановления утраченной структуры тканей или органов и их функциональных характеристик. Это относится практически ко всем областям хирургии и, в частности, к костной хирургии, где не прекращаются поиски новых и совершенствование известных остеоппастических материалов. Многие посттравматические дефекты костной ткани, возрастные изменения или патологические состояния не могут быть исправлены путем физиологической регенерации или хирургического вмешательства. Поэтому для восстановления костной ткани необходимы биоматериалы или их синтетические аналоги (матриксы), способные выполнять функции кости. Материал матрикса должен быть биологически совместимым с организмом; обладать кинетикой биологической деградации (резорбции) в организме, согласующейся с кинетикой остеогенеза; должен иметь удовлетворительные механические характеристики. В целом, свойства таких материалов должны быть схожи со свойствами костной ткани. Известно, что костная ткань представляет собой природный нанокомпозит, состоящий из коллагеновой матрицы и минерального наполнителя — кристаллов фосфатов кальция (ФК). Поэтому в качестве оптимальных материалов для матрикса рассматриваются композиты биополимер-ФК. В настоящее время широко используются композиты на основе таких биополимеров как хитозан, коллаген, апьгинат, агароза. Их применение часто ограничено из-за низкой механической прочности используемых биополимеров: либо им присущей (альгинат, агароза), либо приобретаемой в результате обработки, необходимой для их извлечения из природного источника (хитозан, коллаген). В идеале матриксы должны моделировать не только фазовый состав, но и структурную организацию костной ткани на наноуровне. В костной ткани молекулы коллагена формируют высокоупорядоченные нанофибриллярные структуры, обеспечивающие высокие механические характеристики органической составляющей костной ткани. Среди известных органоминеральных композитов в последние годы с наилучшей стороны зарекомендовали себя композиционные материалы на основе бактериальной целлюлозы (БЦ), поскольку целлюлоза, производимая бактериями, обладает не только высокой биосовместимостью и химической чистотой, но и аналогичными коллагену механическими характеристиками, благодаря высокоупорядоченной многоуровневой структурной организации.

Существует несколько подходов к синтезу композиционных материалов на основе БЦ и ФК. Один из подходов опирается на использование механизма адгезии компонентов. Композиционный материал получают путем смешения водных суспензий БЦ и заранее синтезированных кристаллитов ФК (трикальций фосфат, гидроксиапатит). Другой подход основан на имитации биологической минерализации, суть которой заключается в кристаллизации минеральной фазы из водного раствора солей кальция в присутствии органической матрицы (гетерогенная кристаллизация ФК на фибриллах БЦ). При синтезе композиционных материалов на основе БЦ и ФК используют как натавную, так и химически модифицированную БЦ, а, именно, с привитыми на

поверхности фибрилл активными функциональными группами, способными ионизироваться в водной среде.

Для разработки эффективных методов и выбора оптимальных условий синтеза композиционных материалов на основе БЦ и ФК требуется систематическое изучение вопросов, связанных с природой взаимодействий БЦ и ФК, глубокое понимание механизмов образования межфазных областей в композитах как на основе нативной БЦ, так и химически модифицированной. Известные экспериментальные методы имеют ограниченные возможности для исследования состояния веществ на наномасштабном уровне и в нановременных интервалах. Поэтому все более актуальными становятся методы полноатомного компьютерного моделирования, учитывающие специфику взаимодействия органической и минеральной фаз в водной среде и позволяющие получить объективную информацию о процессах, происходящих при синтезе композиционного материала на атомарном уровне, и о структурных и конформационных изменениях в межфазных областях. Работы по моделированию процессов биоминерализации органических матриц стали появляться только в последние годы. В настоящее время отсутствуют работы, посвященные моделированию взаимодействий между кристаллитами ФК и фибриллами БЦ, моделированию процессов минерализации фибрилл БЦ в ионных растворах, а также моделированию структуры химически модифицированной БЦ.

Учитывая обозначенный круг нерешенных проблем, актуальность настоящей работы определяется необходимостью развития углубленных научных представлений о механизмах формирования межфазных областей при синтезе композиционных материалов БЦ-ФК, их структуре на молекулярном уровне, а также о взаимодействии компонентов композиционного материала и степени их связывания путем использования методов компьютерного моделирования.

Цель диссертационной работы заключается в выявлении механизмов формирования межфазных областей в композиционных материалах БЦ-ФК и природы взаимодействий, отвечающих за связывание органической и минеральной фаз, а также роли функциональных групп на поверхности фибрилл БЦ при формировании межфазных структур.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи.

1. Изучить структуру межфазных областей в БЦ-ФК смесовых композитах, синтезируемых при смешивании водных суспензий предварительно синтезированных компонентов - нативной БЦ и кристаллитов ФК разного химического строения и морфологии.

2. Определить природу взаимодействий, отвечающих за адгезию органической и минеральной фаз и степень их связывания в БЦ-ФК смесовых композитах.

3. Исследовать влияние химического строения и морфологии кристаллитов ФК, используемых для получения смесовых композитов, на энергию взаимодействия между фибриллами нативной БЦ и кристаллитами ФК.

4. Определить степень активности поверхности фибриллы нативной БЦ при адсорбции минеральных ионов из водного раствора и выявить возможность нуклеации минеральной фазы на поверхности фибриллы.

5. Исследовать влияние функциональных групп химически модифицированной БЦ на конформации молекул целлюлозы и структуру

поверхности фибриллы БЦ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в ней впервые:

1. С помощью методов компьютерного моделирования исследована структура межфазных областей, формирующихся в смесовых композитах на основе нативной БЦ и кристаллитов ФК, различающихся по химической структуре (гидроксиапатит и витлокит) и морфологии (пластинчатые и стержнеобразные).

2. Установлено, что ассоциация кристаллитов БЦ и ФК при смешивании их водных суспензий является энергетически выгодным процессом, осуществление контактов с поверхностью минерала приводит к конформационным изменениям в молекулах целлюлозы формирующих поверхностный слой фибриллы.

3. Показано, что основной вклад в связывание органического и минерального компонентов в БЦ-ФК композитах вносят электростатические взаимодействия. Степень связывания между органической и минеральной фазами зависит от соотношения положительно и отрицательно заряженных ионов, приходящихся на единицу поверхности кристаллитов ФК, что и обуславливает зависимость степени связывания БЦ с ФК от их химической структуры и морфологии.

4. На основании исследования процессов минерализации фибрилл нативной БЦ в водных растворах хлорида кальция и в ионном растворе с составом, отвечающим составу минерала гидроксиапатита (ГАП), показано, что фибрилла нативной БЦ не способна адсорбировать из раствора ионы кальция, поскольку гидроксильные группы на поверхности не обладают достаточной активностью, чтобы играть роль центров кристаллизации для минеральной фазы. Кристаллизация минерального компонента происходит в растворе, а не на поверхности фибриллы нативной БЦ.

5. Показано, что прививка функциональных групп на поверхности фибрилл БЦ в результате химической модификации не приводит к существенным изменениям как конформаций основной цепи молекул целлюлозы, так и взаимного расположения молекул на поверхности фибриллы.

Практическая значимость работы. Полученные результаты существенно расширяют фундаментальные представления о механизмах формирования композиционных материалов на основе БЦ и ФК в водных средах на наномасштабном уровне. Результаты работы могут быть использованы как для интерпретации имеющихся экспериментальных данных, так и для разработки практических рекомендаций по синтезу композиционных материалов на основе БЦ и ФК с учетом влияния химического строения и морфологии ФК кристаллитов на степень связывания органической и минеральной фаз.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Формирование межфазных областей в смесовых композиционных материалах на основе нативной БЦ и ФК осуществляется в результате адгезии, которая обеспечивается, главным образом, электростатическими взаимодействиями между поверхностями фибрилл БЦ и кристаллитов ФК.

2. Степень связывания органической и минеральной фазы в композиционных материалах на основе нативной БЦ зависит не только от химической структуры, но и от морфологии использованных при синтезе

кристаллитов ФК.

3. Для двух исследованных ФК (витлокит и ГАП) стержнеобразный витлокит является более перспективным для создания композиционных материалов.

4. Нуклеация кристаллов ФК при биоимитационном процессе минерализации нативной БЦ происходит в растворе. Сформировавшиеся в растворе кристаллиты адсорбируются на поверхности фибрилл нативной БЦ.

5. Распределение активных групп на химически модифицированной поверхности фибрилл целлюлозы и ее структура не претерпевают значительных изменений по сравнению со структурой фибрилл нативной целлюлозы.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: VII-VIII International Symposium "Molecular Mobility and Order in Polymer Systems" (St.-Petersburg, Russia, 6-10 June, 2011); XVII International Conference On Crystal Chemistry, X-Ray Diffraction And Spectroscopic Studies Of Minerals (St.-Petersburg, Russia, 20-24 June, 2011, 2-6 June, 2014 г.); VII Санкт-Петербургская конференция молодых ученых с международным участием "Современные проблемы науки о полимерах" (Санкт-Петербург, Россия, 17- 20 октября 2011г.); VIII Национальная конференция РСНЭ - НБИК 2011 г. (Москва, Россия, 14-18 ноября 2011 г.); Computer simulations of advanced materials. International School of the European University Network PCAM (Moskow, Russia 16-21 July 2012); III Международная научная конференция "Наноструктурные материалы-2012", Россия-Украина-Беларусь, НАНО 2012 (Санкт-Петербург, Россия, 19-22 сентября 2012 г.); Шестая Всероссийская Каргинская конференция "Полимеры — 2014" (Москва, Россия, 27-31 января 2014 г.).

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них 4 статьи в журналах и 11 тезисов докладов.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук (ИБС РАН) в лаборатории теории и моделирования полимерных систем по темам: "Наноразмерные полимерные структуры в растворе и твердой фазе" 20112013 гг., "Структура и динамика многокомпонентных полимерных систем: теория и эксперимент" 2014-2016 гг. Работа была поддержана грантами: РФФИ (№ 14-03-32041), а также молодежным грантом «У.М.Н.И.К». в 2012-2014 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Диссертация включает в себя 136 страниц, 55 рисунков, 11 таблиц и 136 источников в списке литературы.

Личный вклад автора состоял в планировании и проведении компьютерного моделирования, включал в себя обработку, анализ и интерпретацию полученных результатов, а также подготовку публикаций и докладов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ содержит общие сведения и анализ представлений о структуре и свойствах ФК и БЦ (как нативной, так и химически модифицированной) и композиционных материалов на их основе. Приведен анализ работ, посвященных получению композиционных материалов различными методами и изучению их структуры. Обсуждены существующие теоретические подходы, позволяющие описать взаимодействие между органической и минеральной компонентами, и рассмотрены публикации, посвященные моделированию органоминеральных систем. Отмечена специфика моделирования взаимодействий между органической и минеральной фазами, а также специфика моделирования химически модифицированной целлюлозы.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ И ПРОЦЕДУРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Данный раздел работы посвящен разработке стартовых структур моделируемых систем, а также выбору оптимальных процедур моделирования. Особое внимание уделено описанию потенциалов взаимодействий между компонентами систем, правильный выбор которых играет ключевую роль в получении достоверных результатов в рамках полноатомного компьютерного моделирования.

Для исследования межфазных структур, образованных кристаллитами ФК и фибриллой нативной БЦ в композиционных материалах, получаемых смешением водных суспензий компонентов, были построены полноатомные модели структур поверхностного слоя фибриллы БЦ и кристаллитов ФК с разным химическим строением (ГАП (Са3(Р04)2ОН) и витлокит (Са2.бМдо.4(Р04)2)) и морфологией (стержнесбразные и пластинчатые). Выбор данных ФК обусловлен тем, что в известных экспериментальных работах, посвященных синтезу смесовых композиционных материалов, использовались именно стержнеобразные и пластинчатые кристаллиты ГАП и витлокита. Для получения оптимизированной геометрии структуры межфазной области использовался метод молекулярной механики. Моделирование было проведено с использованием набора потенциалов взаимодействий Ambers, параметризованного для корректного описания структуры кристаллической целлюлозы и оптимизированного с учетом специфики органоминеральных взаимодействий.

Для моделирования начальных этапов минерализации фибриллы нативной БЦ была построена полноатомная модель фибриллы целлюлозы, окруженной водным раствором солей. Обычно растворы солей, используемые для синтеза композиционных материалов методом биоимитации, по ионному составу аналогичны ФК. В ряде экспериментальных работ БЦ предварительно помещают в раствор CaCI2, поскольку предполагается, что ионы кальция адсорбируются гидроксильными группами и впоследствии служат центрами кристаллизации для ФК. Поэтому были рассмотрены ионные растворы, различающиеся по составу: кальций-фосфатный раствор с составом,

аналогичным ГАП (с перенасыщенной концентрацией С= 2.4 моль/кг) и растворы хлорида кальция с концентрациями ниже, вблизи и выше предела растворимости ((^=1.4 моль/кг, Сг= 6.8 моль/кг и С3=11.5 моль/кг). Известно, что при использовании моделей воды TIP3P и TIP4P-EW одновалентные ионы оказываются по-разному сольватированы, что может оказывать влияние на формирование контактов ионов друг с другом и с поверхностью органической матрицы. Поэтому для систем с CaCI2 было рассмотрено влияние моделей воды TIP3P и TIP4P-EW на результаты моделирования. Моделирование было проведено методом молекулярной динамики (МД) в течении 100 не, при 300 К и атмосферном давлении. Для моделирования фибриллы целлюлозы был использован набор потенциалов CSFF (CHARMM 22), поскольку он параметризован для корректного воспроизведения равновесного распределения поворотных изомеров гидроксильных групп в водном окружении. Для моделирования взаимодействий ионов с фибриллой целлюлозы использовался набор потенциалов того же семейства (CHARMM 27), предназначенный для корректного описания взаимодействий ионов с органическими молекулами.

Исследование влияния функциональных групп химически модифицированной БЦ на конформации цепей, образующих поверхность фибриллы, проводили в два этапа. На первом этапе было проведено исследование влияния химических модификаций на изолированную молекулу целлюлозы. На втором - на конформации молекул, формирующих поверхность фибриллы целлюлозы. В качестве прививок, которые, как правило, замещают первичные гидроксильные группы, обычно используют группы, присутствующие в биологических молекулах, поэтому для исследования конформации изолированной молекулы целлюлозы были рассмотрены такие функциональные группы как-Г\1Н2 (-NH3+), -Н2РОэ (-НР03~, —Р032~), -СН2СООН (-СН2СОСГ), -СООН (-СОСГ) в нейтральном и ионизированном состоянии. Для получения оптимизированной геометрии молекул применялся полуэмпирический квантово-химический метод CNDO.

Результаты предварительного моделирования показали, что конформации основной цепи в большинстве случаев меняются незначительно (на 1-38). Но, при замене первичной гидроксильной группы на объемные фосфатные группы (-Н2Р03 и -НР03"), информационные изменения оказываются более существенными (7-13е). Учитывая этот результат, а также то, что фосфатная группа является наиболее объемной и, предположительно, может привести к значительным структурным изменениям поверхности, влияние химической модификации на структуру поверхности было исследовано на примере целлюлозы, модифицированной фосфатными группами. Этот выбор был обусловлен также тем, что прививка фосфатной группы является наиболее часто используемой химической модификацией. Из экспериментальных исследований известно, что максимальная степень замещения гидроксильных групп не превышает 25%. Поскольку распределение фосфатных групп на поверхности фибриллы не однородно, вероятно, должны существовать области с более высокой плотностью этих групп. Поэтому в данной работе были рассмотрены две системы. Первая представляла собой помещенную в воду фибриллу с 25% степенью замещения гидроксильных групп на поверхности, а вторая система со степенью замещения 100%. Моделирование проводилось методом МД в

течение 50 не при температуре 300 К и атмосферном давлении. Силового поля специально предназначенного для моделирования целлюлозы с привитыми фосфатными группами на данный момент не существует. Но поскольку основную часть фибриллы с химически модифицированной поверхностью составляет нативная целлюлоза, для моделирования был использован набор потенциалов СБЯР (СНАЯММ 22). Известно, что синтез композиционного материала проводят в условиях, при которых фосфатные группы на поверхности целлюлозы находятся в ионизированном состоянии. Поскольку, используемые в данной работе наборы потенциалов взаимодействия не содержат величин зарядов на атомах ионизированных молекул фосфорилированной целлюлозы, для определения необходимого распределения парциальных зарядов была проведена серия квантово-химических расчетов методом Хартри-Фока при использовании различных базисных наборов (6-ЗЮ(с1), 6-31С(с1,р), 6-31+в(с1), 6-31+С(с),р)). Для описания взаимодействий противоионов и фосфатных групп на поверхности фибриллы использовался набор потенциалов СНАИММ 27.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для получения объективной информации о процессах, происходящих при синтезе композиционных материалов на основе БЦ и ФК необходимо изучение природы взаимодействий между компонентами, получение углубленных представлений о механизмах образования межфазных областей в композитах и о структурных и конформационных изменениях в них.

3.1 Межфазные структуры, образованные кристаллитами фосфатов кальция и фибриллой бактериальной целлюлозы

Одна из поставленных в работе задач состояла в изучении межфазных структур, образованных кристаллитами ФК и фибриллами нативной БЦ в композиционных материалах, синтезируемых при смешении водных суспензий предварительно синтезированных компонентов.

На Рисунках 1 а и 1 б представлены энергии межфазных взаимодействий (разница между полной энергии системы и суммой собственных энергий компонент) для систем БЦ-ГАП и БЦ-витлокит при различных ориентациях кристаллической ячейки минерала относительно длинной оси молекул целлюлозы (Рисунок 1 в). Энергии разделены по вкладам: электростатические взаимодействия, Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия, водородные связи. Также представлены изменения собственной энергии целлюлозного слоя в результате его конформационных изменений при взаимодействии с кристаллитами ФК (деформационная энергия). Основной вклад в энергию межфазного взаимодействия вносят электростатические (~60%) и Ван-дер-вапьсовы взаимодействия (35%), как для взаимодействия целлюлозы с ГАП (Рисунок 1 а), так и с витлокитом (Рисунок 1 б). Вклад водородных связей мал (-5%). При формировании наиболее выгодных межфазных контактов молекулы целлюлозы претерпевают конформационные изменения.

а) ГАП-БЦ

40 0 -40 -80 л -120

0-160

1-200 1-240 £-280

■и

Деформационная энергия_

Энергия межфазных взаимодейст вий

в)

-360

|ь1

ГЛ 2 „3 4 Ст ержнеоо равные

б) Витлокнт-БЦ

1

(001) Пластинчатые

|УД|

1 ' 2 3 4 Пластинчатые

„ (010) Стержнеоооразныс

Вклады:

И Электростатика

Невалентные взаимодействия

® Н-свши

Рисунок 1 - Гистограммы энергий взаимодействия (полной энергии, отдельных вкладов в полную энергию и деформационной энергии) для различных межфазных структур ФК-БЦ (ГАП-БЦ (а) и витлокит-БЦ (б)) для всех рассмотренных ориентаций кристаллической ячейки пластинчатых и стержнеобразных кристаллитов ФК (в).

Основной вклад в энергию деформации целлюлозного слоя дают изменения внутримолекулярной энергии. Изменения конформации молекулы целлюлозы характеризуются изменениями двугранных углов вращения, определяющих конформацию основной цепи Ф и 4х (Рисунок 2 в), и двугранных углов вращения, определяющие конформацию первичной гидроксильной группы Те, %. Средние отклонения этих двугранных углов (Ф, Ч>, т6. X) от их значений в исходной структуре поверхности целлюлозы, представлены на гистограммах на Рисунках 2 а и 2 б. Усреднение было сделано по всем ориентациям кристаллитов ФК.

Сравнение результатов, полученных для межфазных структур БЦ-ФК, в случае пластинчатых кристаллитов показывает, что оба типа двугранных углов вращения (тех, которые определяют конформацию основной цепи целлюлозы и тех, которые определяют конформацию гидроксильных групп) в случае витлокита изменяются в меньшей степени, чем в случае ГАП. Это различие, в частности, обусловлено более близким соответствием параметров кристаллических ячеек целлюлозы и витлокита, а именно, периодичность вдоль цепи целлюлозы с = 1.036 нм практически идентична параметрам а = Ь = 1.03 нм витлокита. Однако, для стержнеобразных кристаллитов витлокита изменения ориентации гидроксильных групп (углы т6, х) оказываются более значительными чем в случае ГАП, хотя конформации основных цепей целлюлозы (углы Ф, Ф) при этом изменяются меньше.

ФЪ'Хтб ФТ%т6 а) гт нтннчлтые

8СГ Витлокит

ГАП 'Ф

вП° й

Щ

40°

ш 1

20° ■............... ш 1

1 щ 1

0° й) 11 В шя 1

тб ФТхтб стержнеоОразные

Рисунок 2 - Гистограммы средних отклонений двугранных углов вращения Ф, Ф т6, X от их значений в исходной структуре: для пластинчатых (а) и для стержнеобразных (б) ФК кристаллитов. Фрагмент молекулы целлюлозы с общепринятыми обозначениями атомов и двугранными углами вращения (в).

Связывание двух фаз происходит, в основном, за счет образования контактов между гидроксильными группами на поверхности БЦ, атомы кислорода которых обладают значительным отрицательным парциальным зарядом (—О.бе), и положительно заряженными ионами на поверхности ФК. Разные по своей химической природе и морфологии кристаллы ФК взаимодействуют с БЦ по-разному. При сравнении величин энергий связывания (разница между потенциальной энергией межфазного взаимодействия и энергией деформации целлюлозного слоя) для рассмотренных случаев следует отметить их прямую корреляцию с соотношениями положительных и отрицательных ионов, приходящихся на единицу поверхности ФК. Чем более плотно заселена ионами Са2+ (или Са2+и Мд2+) поверхность ФК, тем больше степень связывания с поверхностным слоем БЦ. Наиболее сильно взаимодействует с БЦ стержнеобразный витлокит, а самая низкая степень связывания у стержнеобразного ГАП (Таблица 1).

При оценке выгодности формирования межфазной области в БЦ-ФК композиционном материале необходимо учитывать, что этот процесс происходит в водной среде. Хотя компоненты и нерастворимы в воде, их поверхности гидратированы. Чтобы сформировать межфазные структуры БЦ-

ФК, необходимо удалить молекулы воды с поверхностей БЦ и ФК. При удалении с поверхности какого-либо компонента молекулы воды теряют энергию контакта, но выигрывают в энтропии. Учет этих вкладов при оценке изменения свободной энергии системы показал, что для всех рассмотренных случаев формирование межфазной области выгодно.

Таблица 1 - Усредненные по всем ориентациям кристаллитов энергии связывания БЦ-ФК (в кДж/(мольхнм2)) и характеристики поверхностей ФК -отношение числа положительных зарядов (МСа) к числу отрицательных зарядов (Ы0), приходящихся на единицу поверхности.

Витлокит

ГАП

>5

Л

5 Ь

V

ГС ^

с

а

а.

е

1\аСа/1Чо=0.63 1 КаСаЛЧо=0.6 Е= -257.9 Е=-241.2

Е=-300.5 Е= 204.8

^Са/]Чо=0.8 I МаСа/Но=0.47

Известно, что конкурентные взаимодействия между отдельными компонентами композиционного материала определяют его структуру. Оценка изменений свободной энергии при связывании поверхностей БЦ и ФК, ФК и ФК, БЦ и БЦ показала, что:

Д<Збц-5ц(-79 кДж/(мольхнм2)) <&вБц-гАп(-149 -=—174 кДж/(мольхнм2)) <

-302 кДж/(мольхнм ))

Приведенная последовательность означает, что кристаллиты ГАП могут адсорбироваться на нанофибриллах БЦ, но в большей степени агрегируют друг с другом. Полученные результаты согласуются с известными данными рентгеноструктурных исследований.

3.2 Нанофибрилла нативной бактериальной целлюлозы в растворах минеральных солей

Структура нанофибриллы нативной бактериальной целлюлозы в воде. Как и для других силовых полей, предназначенных для моделирования целлюлозы в водном окружении, моделирование кристаллической целлюлозы с использованием силового поля С5РР не позволяет воспроизвести кристаллическую структуру целлюлозы, так, чтобы параметры полученной

структуры полностью согласовывались с экспериментальными данными. В результате моделирования объем элементарной ячейки фибриллы увеличивается почти на 20% по сравнению со стартовой структурой, построенной с использованием экспериментальных данных для кристаллической ячейки целлюлозы 1|3. При этом внутри фибриллы реализуется сетка водородных связей, отличная от той, что наблюдалась в эксперименте. Увеличение объема и сформировавшийся тип сетки водородной связей обусловлены параметризацией потенциалов силового поля СБРР, приводящей к такому равновесному распределению поворотных изомеров первичных гидроксильных групп, которое существенно отличается от распределения, характерного для кристаллической структуры 10. Увеличение поперечных размеров фибриллы приводит к некоторому увеличению расстояний между гидроксильными группами соседних цепей на поверхности целлюлозной фибриллы. Но в рамках задачи, решаемой в данной работе, а, именно, выявление способности гидроксильных групп, находящихся на поверхностях фибрилл нативной БЦ, адсорбировать ионы Са2+, такие изменения не существенны. Следует отметить, что конформационные характеристики молекул целлюлозы не только внутри фибриллы, но и в поверхностном слое, практически одинаковы для систем с разными моделями воды.

Минерализация нанофибриллы бактериальной целлюлозы в растворе с ионным составом гидроксиапатита. Работы по моделированию процессов биоминерализации стали появляться только в последние годы, поэтому в число задач, поставленных в данной работе, вошло изучение процессов, происходящих при формировании композиционного материала при минерализации фибриллы нативной БЦ методом биоимитации. Моделирование фибриллы целлюлозы в растворе с ионным составом, аналогичным составу ГАП показало, что ионы, присутствующие в растворе, не адсорбируются поверхностью фибриллы. Фибрилла оказывается окруженной только молекулами воды. Ионы сначала образуют небольшие по размеру (3, 5 ионов) кластеры, объединяющиеся в процессе моделирования в кластеры большего размера, из которых в результате формируется один, не взаимодействующий с фибриллой кластер (Рисунок 3 б).

На основании полученных результатов был сделан вывод о том, что процесс нуклеации кристаллов фосфата кальция в присутствии фибриллы нативной БЦ происходит не на ее поверхности, а в растворе, а затем, уже сформировавшиеся кристаллиты могут адсорбироваться на поверхности фибриллы нативной БЦ (как это было показано нами ранее при моделировании взаимодействия кристаллитов ГАП и БЦ).

Эти результаты можно объяснить тем, что в растворе присутствуют трехвалентные анионы Р043~, и, вероятно, гидроксильные группы на поверхности фибриллы не могут конкурировать с ними за образование контактов с ионами кальция.

Низкая продолжительность моделирования (100 не) позволяет только наблюдать формирование кластера, в структуре которого присутствует лишь ближний порядок, но не переход от аморфной к кристаллической структуре.

Рисунок 3 - Формирование ионных кластеров в ионных растворах в присутствии фибриллы БЦ: стартовая система (а), результат моделирования в течении 100 не фибриллы в ионном растворе состава ГАП (б), результат моделирования в течении 100 не фибриллы в растворе СаС12 (в).

Минерализация нанофибриллы бактериальной целлюлозы в растворе СаС1г. Результаты моделирования фибриллы в растворе СаС12, содержащем одновалентные анионы, показали, что никакой адсорбции ионов Са2+ на поверхности фибриллы не наблюдается. Оказалось, что при низких концентрациях ионы Са2+ вблизи поверхности фибриллы отсутствуют, а с ростом концентрации, в первой координационной сфере гидроксильных групп, хотя и появляются ионы Са2+, их количество не велико (см. Рисунок 4 а). Оценка показывает, что при концентрации С3=11.5 моль/кг в тесном контакте с поверхностью в системе с моделью воды Т1РЗР оказываются всего около двух ионов Са2+ (0.13% от общего количества ионов Са2+) и около четырнадцати ионов Са2+ (0.9% от общего количества ионов Саг+) для систем с моделью воды Т1Р4Р-Е\А/. Ионы Саг+, хоть и в небольшом количестве контактирующие с поверхностью фибриллы, могли бы рассматриваться как центры для последующей кристаллизации ФК, если бы они были адсорбированы поверхностью. На Рисунках 4 б и в приведены потенциалы средней силы для взаимодействий ионов кальция с атомами кислорода гидроксильных групп и с атомами кислорода молекул воды для моделей воды Т1РЗР и Т1Р4Р-Е\Л/, соответственно.

а)

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 расстояние, нм

и М 0.6 расстояние, нм

0.8

Рисунок 4 - Количество ионов Са2+ вблизи атомов кислорода поверхностных гидроксильных групп для трех рассмотренных концентраций (С1=1.4 моль/кг, С2=6.8 моль/кг, С3=11.5 моль/кг) раствора СаС1г в системах с различными моделями воды (а). Потенциалы средней силы для взаимодействий ионов кальция с атомами кислорода гидроксильных групп и с атомами кислорода молекул воды для систем с моделями воды Т1РЗР (б) и Т1Р4Р-Е\А/ (в).

Высота барьера, препятствующего уходу Са2+ от поверхности (~8 квТ) оказалась существенно ниже, чем барьера (-11.5 квТ), препятствующего уходу молекулы воды из первой координационной сферы Са2+. Различие в высотах барьеров свидетельствует о различии во временах жизни контактов ионов кальция с поверхностью и с молекулами воды. Так, оценка показала, что время жизни контакта иона Са2+ с гидроксильными группами более чем в 30 раз меньше, чем время жизни контакта иона Са2+ с молекулами воды. Можно сделать вывод, что присутствие ионов Са2+ у поверхности фибриллы не связано с их адсорбцией, а является исключительно концентрационным эффектом.

Таким образом, экспериментально используемая процедура предварительного выдерживания нативной БЦ в растворе СаС12 не может привести к обогащению поверхностей фибрилл ионами кальция, которые в

дальнейшем могли бы служить центрами для гетерогенной кристаллизации ФК.

Влияние модели воды на результаты моделирования ионных растворов. Использование разных моделей воды (Т1РЗР и Т1Р4Р-Е\Л/) хотя и не сказывается на основном результате, свидетельствующем о том, что гидроксильные группы на поверхности фибриллы не способны адсорбировать ионы Са2+ из раствора, все же приводит к несколько различающимся результатам для процессов, происходящих в растворах СаС12 при разных концентрациях.

Так, например, при концентрации С3=11.5 кг/моль для систем с моделью воды Т1Р4Р-Е\Л/ количество ионов у поверхности оказывается больше, чем для систем с водой Т1РЗР, а средний размер ионного кластера оказывается меньше (7.6 и 7.9 иона для систем с моделью воды Т1Р4Р-Е\Л/ и Т1РЗР соответственно). В системах с концентрацией перенасыщенного раствора основную роль играют как взаимодействия между ионами (в данном случае они одинаковы для всех систем), так и взаимодействия ион-вода. Поскольку ионы СГ сильнее связываются с молекулами воды Т1Р4Р-Е\Л/, чем с молекулами воды Т1РЗР, в системе с этой моделью воды реализуется большее количество контактов СГ-вода, что в свою очередь приводит и к большему количеству свободных ионов Са2+ и к формированию кластеров меньшего размера.

В системах же с низкой концентрацией, как показало моделирование, влияние модели воды сказывается как на скорости формирования ион-ионных контактов (в воде Т1Р4Р-Е\Л/ контакты формируются быстрее), так и на среднем размере ионных кластеров (средний размер кластера в системе с водой Т1РЗР 3.3 иона, а в системе с Т1Р4Р-Е\М 3.9 иона). Поскольку при низких концентрациях основная доля от общего количества частиц приходится на воду, эти различия в результатах обусловлены различиями во взаимодействиях между молекулами воды в системах с разными моделями воды. Так для модели Т1Р4Р-Е\/У, энергетический барьер, который необходимо преодолеть для того, чтобы разорвать контакт между молекулами воды оказывается выше, поэтому скорость формирования ион-ионных контактов в воде Т1Р4Р-Е\'\/ ниже, чем в воде Т1РЗР. В то же время, энергия контакта между молекулами воды Т1Р4Р-Е\Л/ больше, что и приводит к большему среднему размеру кластера.

Параметры потенциалов взаимодействия. Следует отметить, что средний размер кластера (независимо от модели воды) при низкой концентрации раствора оказался больше, чем это должно быть, согласно экспериментальным данным (при концентрации 1.4 моль/кг ионы объединяются только в ионные пары). Причиной такого несоответствия является использование параметров для ионов, заложенных в силовом поле СНАЯММ, оптимизированных только на взаимодействие ионов с биомолекулами и не скорректированных на их поведение в водной среде. Тем не менее, использование параметров, оптимизированных для моделирования ионных растворов, не изменит основного, полученного в данной работе результата, который заключается в том, что целлюлозная матрица не адсорбирует ионы. В этом случае из-за менее глубоких потенциальных ям и

больших расстояний контактов взаимодействия между ионами и органической матрицей должны быть еще более слабыми.

3.3 Структура химически модифицированного поверхностного слоя бактериальной целлюлозы

Основной проблемой для моделирования нанофибриллы целлюлозы с химически модифицированным поверхностным слоем является отсутствие специально разработанных для таких систем силовых полей. Как отмечалось в Главе 2, поскольку основную часть нанофибриллы составляют немодифицированные молекулы целлюлозы в данном моделировании было использовано силовое поле СБРР с поправками, учитывающими пришивку ионизированных фосфатных групп - в первую очередь величины парциальных зарядов на атомах.

Перед моделированием фосфорилированной фибриллы целлюлозы для определения парциальных зарядов на атомах ее молекул была проведена серия квантово-химических расчетов мономерного звена фосфорилированной целлюлозы. Результаты расчетов показали, что величины парциальных зарядов на атомах фосфатной группы значительно различаются в зависимости от использованного в расчетах базисного набора функций. В качестве критериев выбора распределения зарядов для дальнейшего моделирования использовались экспериментальные данные о гидратации фосфатного иона (в виду отсутствия таких данных для фосфорилированной целлюлозы), а также экспериментальные данные о структуре химически модифицированной целлюлозы.

Серия моделирований фосфатного иона в водном окружении методом МД, показала, что во всех рассмотренных случаях (с зарядами на атомах, полученными с использованием различных базисных наборов) результат одинаков, а именно, в первой координационной сфере фосфатного иона находится одинаковое количество молекул воды (примерно 12 молекул, что согласуется с известными экспериментальными данными). Таким образом, оценка степени гидратации фосфатного иона не может быть использована в качестве критерия выбора величин парциальных зарядов.

Из экспериментальных данных известно, что кристаллическая структура фибриллы сохраняется при фосфорилировании. Это означает, что сохраняются внутрифибриллярные водородные связи. Поэтому используемые при моделировании фосфорилированной целлюлозы парциальные заряды на атомах гидроксильных групп, участвующих во внутрифибриллярных водородных связях, стабилизирующих структуру фибриллы (Рисунок 5), должны совпадать с парциальными зарядами, используемыми в силовом поле СБЯР для нативной целлюлозы. Наиболее близкие по своим величинам заряды были получены с использованием базисного набора 6-31+С(с1,р) (Таблица 2). Это позволило сделать выбор в пользу данного распределения для дальнейшего использования в моделировании фосфорилированной фибриллы целлюлозы.

кристаллическую структуру фибриллы, реализующиеся при моделировании с использованием силового поля СЭРР

Таблица 2 - Величины парциальных зарядов гидроксильных групп, участвующих в образовании внутрифибриллярных водородных связей, для фосфорилированной молекулы целлюлозы, полученные с использованием различных базисных наборов.___

6-3 Ю(ф 6-31+С((1) 6-ЗЮ((1,р) 6-31+С(с1,р) С8РТ

ОН2 0.762 0.766 0.664 0.616 0.600

ОНЗ 0.800 0.805 0.693 0.626 0.600

ОНб 0.756 0.811 0.656 0.686 0.660

В результате моделирования методом МД фосфорилированной фибриллы целлюлозы в водном окружении было показано, что конформация основной цепи молекул целлюлозы, формирующих поверхность фибриллы, практически не меняется по сравнению с конформацией молекулы нативной целлюлозы даже при 100% замещении первичных гидроксильных групп (Рисунок 6),

0.04 0.03 0.02 0.01

—-100% замещений —25% замещения -- 0% замещения

0.05 0.04 ОМ-

от 0.01

—-100% замещения —25% замещения —~0% замещения

\ -160-120-30 -40 0 40 т 120 Ш

Л) ф, о

т-Ш-30-40 0 40 80 120 т

Рисунок 6 - Распределения углов Ф (а) и Ф (б) для нативной (сплошная линия) и химически модифицированной (штрихпунктирная линия) целлюлозы.

Конформационная свобода фосфатных групп на поверхности фибриллы оказывается более ограничена по сравнению с гидроксильными группами нативной целлюлозы. Тем не менее, это практически не влияет на распределение функциональных групп на поверхности в целом даже при 100% замещении первичных гидроксильных групп (Рисунок 7).

Рисунок 7 - Парная радиальная функция распределения для атомов Об на поверхности фибриллы: нативной (сплошная серая линия), с 25% замещением (сплошная черная линия) и 100% замещением (пунктирная черная линия) первичных гидроксильных групп (а). Схема поверхности фибриллы целлюлозы с отмеченными характерными расстояниями между атомами Об (б).

Таким образом, фосфорилирование поверхности фибриллы целлюлозы не приводит к существенным изменениям в ее структуре. Поскольку фосфатная группа наиболее объемная и структурированная (из всех рассмотренных групп) и оказывает наибольшее влияние на конформацию изолированной цепочки целлюлозы, можно сделать вывод о том, что модификация поверхности фибриллы другими активными группами также не приведет к изменениям структуры ее поверхности. Таким образом, полученные результаты позволяют в дальнейшем использовать упрощенные (унифицированные) модели химически модифицированных поверхностей нанофибрилл БЦ с распределением активных центров на поверхности, индетичным распределению первичных гидроксильных групп на поверхности нативной фибриллы, и исследовать процессы минерализации при широком варьировании условий синтеза.

ВЫВОДЫ

1. С использованием методов полноатомного компьютерного моделирования определены механизмы формирования межфазных областей в композиционных материалах на основе бактериальной целлюлозы и фосфатов кальция и природа взаимодействий отвечающих за связывание органической и минеральной фаз, а также роль функциональных групп на поверхности фибрилл бактериальной целлюлозы при формировании межфазных структур.

2. Установлено, что в композитах, полученных путем смешения водных суспензий фосфатов кальция и бактериальной целлюлозы, формирование межфазных областей для системы энергетически выгодно, но наиболее выгодным процессом является ассоциация кристаллитов фосфатов кальция. Контакты фосфатов кальция с бактериальной целлюлозы приводят к информационным изменениям в молекулах целлюлозы в поверхностном слое фибриллы.

3. Показано, что основной вклад в связывание органического и минерального компонентов при формировании межфазных областей в композитах на основе бактериальной целлюлозы и фосфатов кальция, получаемых при смешении компонентов, вносят электростатические взаимодействия.

4. В рамках моделирования установлено, что нуклеация кристаллов фосфатов кальция происходит только в растворе, а не на поверхности фибриллы нативной бактериальной целлюлозы, вследствие чего минерализация бактериальной целлюлозы осуществляется сформировавшимися в растворе кристаллитами ФК.

5. Показано, что ионы кальция не могут быть адсорбированы из раствора хлорида кальция поверхностью нативной бактериальной целлюлозы, поскольку взаимодействие ионов с гидроксильными группами на поверхности фибриллы оказалось даже намного слабее, чем их взаимодействие с молекулами воды.

6. Установлено, что способные к ионизации функциональные группы на поверхности химически модифицированной бактериальной целлюлозы не оказывают существенного влияния на конформации цепей целлюлозы и, следовательно, на взаимное расположение функциональных групп.

7. Обнаружена существенная зависимость величин энергии взаимодействия между фосфатами кальция и бактериальной целлюлозой от химического строения (гидроксиапатит, витлокит) и морфологии фосфатов кальция (пластинчатые, стержнеобразные). Показано, что стержнеобразные кристаллиты витлокита наиболее сильно связываются с поверхностью бактериальной целлюлозы, вследствие чего этот минерал может рассматриваться как более перспективный для создания композиционных материалов.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Статьи:

1. Баклагина, Ю.Г. Взаимодействие между наноразмерными кристаллическими компонентами композита на основе целлюлозы Acetobacter xylinum и фосфатов кальция / Ю.Г Баклагина, Н.В. Лукашева, А.К. Хрипунов, В.В. Клечковская, Н.А. Архарова, Д.П. Романов, Д.А Толмачев // Высокомолекулярные соединения Серия А. - 2010. - Т. 52. - № 4. - С. 615-627.

2. Tolmachev, D.A. Interactions Binding Mineral and Organic Phases in Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose and Calcium Phosphate / D.A. Tolmachev, N.V. Lukasheva // Langmuir. - 2012. - V. 28 - N.37 - P. 13473-13484.

3. Толмачев, Д.А. Исследование процесса минерализации нанофибрилл нативной бактериальной целлюлозы в растворах минеральных ионов. Моделирование методом молекулярной динамики / Д.А. Толмачев, Н.В. Лукашева // Высокомолекулярные соединения Серия А. - 2014. - Т. 56. - № 4. - С. 464-477.

4. Романов, Д.П. Нанотекстуры композитов, формируемых при взаимодействии гидроксиапатита с целлюлозой Gluconacetobacter xylinus / Д.П. Романов, А.К. Хрипунов, Ю.Г. Баклагина, А.В. Северин, Д.А. Толмачев, Н.В. Лукашева, В.К. Лаврентьев, А.А. Ткаченко, Н.А. Архарова, В.В. Клечковская //Физика и химия стекла. - 2014. - Т. 40. - № 3. - С. 485-495.

Тезисы докладов:

5. Lukasheva, N.V. Interactions responsible for interface formation in organo-mineral nanocomposite materials for bone implantants / N.V. Lukasheva, J.G. Baklagina V.V. Klechkovskaja, D.A. Tolmachev, D.P. Romanov, A.K. Khripunov // "Molecular Mobility and Order in Polymer Systems". St.-Petersburg. Russia. June 6-10. - 2011. Book of abstracts. - 0-55.

6. Толмачев, Д.А. Расчеты структуры композитного материала на основе фосфатов кальция и бактериальной целлюлозы / Д.А. Толмачев, Н.В. Лукашева. II "XVII International Conference On Crystal Chemistry, X-Ray Diffraction And Spectroscopic Studies Of Minerals". St.-Petersburg, Russia. June 20-24. - 2011. Book of abstracts. - P. 1-10.

7. Tolmachev, D.A. Biomedical Nanocomposite Materials Based On Bacterial Cellulose And Calcium Phosphates. Computer Simulation Of Interfacial Interactions / D.A. Tolmachev, N.V. Lukasheva // "Modern Problems of Polymer Science" 7th St.-Petersburg Young Scien tists Conference. St.-Petersburg, Russia. October 17-20. - 2011. Book of abstracts. - 3-0-02 - P. 87.

8. Толмачев, Д.А. Природа межфазных взаимодествий в биокомпозитных материалах на основе бактериальной целлюлозы и различных фосфатов кальция /Д.А. Толмачев, Н.В. Лукашева, Ю.Г. Баклагина, В.В. Клечковская, Д.П. Романов, А.К. Хрипунов, Е.Ф. Панарин // VIII Национальная конференция «Рентгеновское, Синхронное излучение, Нейтроны и Электроны для исследования наносистем и материалов. Нано-Био-Инфо-Когнитивные технологии» - РСНЭ-НБИК. Москва, Россия. 14-18 ноября. - 2011. Тезисы докладов. - С. 38.

9. Tolmachev, D.A. Interactions between nanoscale crystalline components in hybrid inorganic-organic biomateriais from calcium phosphates and bacterial cellulose, computer simulations of advanced materials / D.A. Tolmachev, N.V. Lukasheva // International School of the European University Network - PCAM «Computer simulation of advanced materials». Moscow, Russia. July 16-21. -2012. Book of abstracts. - P-34. - P.41.

10. Толмачев, Д.А. Изучение межфазных взаимодействий в органо-неорганических биокомпозитных материалах на основе бактериальной целлюлозы и фосфатов кальция: эксперимент и компьютерное моделирование / Д.А. Толмачев, Ю.Г. Баклагина, Н.В. Лукашева // Всероссийская конференция «Актуальные проблемы физики полимеров и биополимеров», посвященная 100-летию со дня рождения М. В. Волькенштейна и А. А. Тагер. Москва, Россия.15-17 октября. - 2012. Тезисы докладов. - Р-77.

11. Толмачев, Д.А. Биомедицинские и нанокомпозитные материалы на основе бактериальной целлюлозы и фосфатов кальция. / Д.А. Толмачев, Н.В. Лукашева, Ю.Г. Баклагина, Д.П. Романов, А.К. Хрипунов // III Международная научная конференция «Наноструктурные материалы - 2012». Россия -Украина — Беларусь. Санкт-Петербург, Россия. 19 - 22 ноября - 2012. Сборник тезисов. - С. 469.

12. Tolmachev, D.A. Simultion of the initial stages of calcium phosphate crystallization on native bacterial cellulose fibrils during the nanocomposite material formation by bio-mimetic synthesis. / D.A. Tolmachev, N.V. Lukasheva // "Modern Problems of Polymer Science" 8lh St.-Petersburg Young Scien tists Conference. St.-Petersburg, Russia. November 12-15. - Book of abstracts. - 3-0-04 - P. 100.

13. Толмачев, Д.А. Компьютерное моделирование межфазных взаимодействий в биомедицинских органоминеральных нанокомпозитах на основе бактериальной целлюлозы и фосфатов кальция / Д.А. Толмачев, Н.В. Лукашева // Шестая Всероссийская Каргинская конференция "Полимеры — 2014". Москва, Россия. 27-31 января. - 2014. Сборник тезисов. - Т. 2.-С. 706.

14. Lukasheva, N.V. Molecular interfacial effects in biomimetic mineralization of native and chemically modified bacterial cellulose nanofibrils / N.V. Lukasheva, D.A. Tolmachev // 8th International Symposium Molecular Order and Mobility in Polymer Systems. St. Petersburg, Russia. June 2-6. - 2014. Book of abstracts. -0-77.

15. Tolmachev, D.A. Nucleation of calcium phosphate regulated by native bacterial cellulose. Assessing the influence of solvation models / D.A. Tolmachev, N.V. Lukasheva // 8th International Symposium Molecular Order and Mobility in Polymer Systems. St. Petersburg, Russia. June 2-6. - 2014. Book of abstracts. - P-143.

Бесплатно

Автореферат отпечатан в ИБС РАН. Ризография. Тираж 100 экз.