Получение микрокапсул методами послойной адсорбции и электрополимеризации и исследование процесса контролируемого высвобождения закапсулированного вещества тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

003469218

На правах рукописи

Парахонский Богдан Владиславович

ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОКАПСУЛ МЕТОДАМИ ПОСЛОЙНОЙ АДСОРБЦИИ И ЭЛЕКТРОПОЛИМЕРИЗАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ЗАКАПСУЛИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА

01.04.07. - физика конденсированного состояния 02.00.06. - высокомолекулярные соединения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 А ма 2093

Москва 2009

003469218

Работа выполнена на кафедре физики наносистем физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

профессор, член-корреспондент РАН Михаил Валентинович Ковальчук;

кандидат химических наук Татьяна Владимировна Букреева

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Вера Всеволодовна Клечковская; доктор физико-математических наук, профессор Алексей Григорьевич Витухновский

Ведущая организация: Институт синтетических полимерных материалов

им. Н.С. Ениколопова РАН.

Защита состоится 3 июня 2009 года в 15:30 на заседании диссертационного совета Д.501.002.01 в Московском государственном университете по адресу: 119991, ГСП-1, Москва Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова Дом 1, строение 2, Физический Факультет, ауд. ЮФА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан: апреля 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501.002.001 Т.В. Лаптинская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Варьирование и комбинирование функциональных компонентов и оптимизация их пространственной организации в полимерном материале открывают широкие возможности для разработки новых материалов с заданными свойствами. Для практического применения представляет интерес формирование композитных материалов из полимеров и металлических наночастиц, в которых полимерная матрица может стабилизировать частицы, предотвращая их агрегацию, и служить защитной оболочкой от воздействия окружающей среды. Помимо объемных материалов и тонких пленок наночастицы металлов могут быть включены в стенки полимерных капсул. Это позволяет обеспечить такие дополнительные возможности как проводимость при использовании капсул в электрических сенсорах, оптическое и микроволновое поглощение для температурного высвобождения содержимого капсул. Проводимость оболочки капсул также может быть обеспечена путем использования соответствующих полимеров, например, полипиррола. Полипиррол - электропроводящий материал, широко применяемый для создания аккумуляторов нового поколения, солнечных батарей и молекулярных устройств. Получение контейнеров из этого перспективного полимера дает новые возможности для создания функциональных активных покрытий.

Полимерные капсулы способны осуществлять адресную доставку лекарства и затем его активизацию под действием специфического внутреннего или внешнего воздействия. В связи с этим изучение влияния лазерного излучения с различными параметрами на капсулы с нанокомпозитными оболочками представляет большой научный и практический интерес. Цель исследований — разработка способов получения нанокомпозитных полиэлектролитных микроконтейнеров, чувствительных к воздействию лазерного излучения, и проводящих полипиррольных микроконтейнеров; изучение свойств полученных систем и возможности контролировать проницаемость оболочек контейнеров.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1. Обеспечить чувствительность полиэлектролитных микрокапсул к лазерному излучению путем включения в состав их оболочки плазмонно-резонансных наночастиц.

2. При модификации полиэлектролитных капсул с помощью реакции серебряного зеркала исследовать влияние условий проведения реакции на параметры наночастиц серебра.

3. Изучить влияние лазерного излучения различных длин волн на оболочки полиэлектролитных капсул.

4. Исследовать зависимости мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсулы, от массы плазмонно-резонансных наночастиц в оболочке капсул.

5. При электрохимической полимеризации пиррола на поверхности электрода изучить влияние скорости сканирования потенциала на электроде и диапазона изменения потенциала на свойства полипиррольной пленки.

6. Исследовать возможности создания свободных полипиррольных контейнеров и капсулирования в полипиррольные оболочки и высвобождения закапсулированного вещества.

Научная новизна

При получении полимерных контейнеров, чувствительных к лазерному излучению, с использованием реакции серебряного зеркала впервые изучено влияние типа ядра, времени реакции и температуры реакционной смеси на размеры, количество и взаимное расположение наночастиц серебра в оболочке полиэлектролитных нанокомпозитных капсул.

В работе впервые показано, что независимо от способа включения наночастиц золота и серебра в состав оболочки, происходит полное разрушение капсул под воздействием лазерного излучения длиной волны 532 нм и мощностью 100 мВт. При использовании лазера с длиной волны 830 нм при

4

увеличении количества наночастиц для капсул, сформированных на СаС03, наблюдается более резкое уменьшение мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсул, чем для капсул, полученных на ядрах из полистирола.

Впервые для модификации полиэлектролитных оболочек были использованы золотые наностержни в качестве поглощающего элемента оболочки. Показана перспективность использования таких систем в качестве средств доставки лекарств с дистанционным контролем за высвобождением содержимого капсул.

Разработан новый оригинальный способ получения проводящих полимерных микроконтейнеров — метод электрополимеризации пиррола на поверхности стального электрода. Изучена возможность капсулирования веществ в полипиррольные оболочки и высвобождения закапсулированного вещества.

Практическая значимость работы

Разработка методов микрокапсулирования веществ с помощью различных физико-химических подходов имеет важное прикладное значение, связанное с созданием новых химических и биомедицинских технологий, основанных на использовании микрокапсул в качестве реакторов, контейнеров, дозаторов, сенсоров и зондов. Полученные в работе полиэлектролитные капсулы, модифицированные плазмонно-резонансными наночастицами, представляют собой новые композитные материалы с регулируемыми физико-химическими характеристиками. Такие системы перспективны в качестве контейнеров адресной доставки лекарственных веществ с дистанционным контролем за высвобождением содержимого капсул с помощью лазерного излучения. Избирательное воздействие лекарственных препаратов уменьшает развития побочных эффектов, позволяют уменьшить дозу лекарства.

Полученные в работе полипиррольные пленки с микроконтейнерами могут иметь потенциальное применение, например, как емкостной сенсор при

5

создании высокотехнологичных микроэлектронных приборов. Метод электрополимеризации позволяет быстро и дешево получать полиэлектролитные контейнеры. Контроль проницаемости капсул методом изменения рН среды дает возможность использовать их в качестве сенсорных систем, а также допантов защитных антикоррозионных покрытий, обеспечивающих самозалечивание повреждений благодаря контролируемому высвобождению закапсулированного ингибитора коррозии. Положения, выносимые на защиту

Способ управления размерами, количеством и взаимным расположением наночастиц серебра в оболочке полиэлектролитных нанокомпозитных капсул.

Результаты воздействия лазерного излучения на полиэлектролитные нанокомпозитные микрокапсулы в зависимости от типа ядра, типа и количества наночастиц, длины волны и мощности лазерного излучения.

Оригинальный способ получения полипиррольных микроконтейнеров -электрополимеризация пиррола на поверхности стального электрода в присутствии поверхностно активного вещества; капсулирование вещества в полипиррольные оболочки и высвобождение закапсулированного вещества с помощью изменения рН среды. Апробация результатов диссертации

Результаты исследований докладывались на следующих научных конференциях: XIII Всероссийская конференция "Структура и динамика молекулярных систем" (Йошкар-Ола, Россия, 2006); Малый полимерный конгресс 2005 (Москва, Россия, 2005); Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов 2006" (Москва, Россия, 2006); X, XI Международные школы для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофизике (Саратов, Россия, 2006, 2007); Saint-Petersburg International Workshop on NanoBiotechnologies (Санкт-Петербург, Россия, 2007); X Международная школа молодых ученых по твердотельной электронике "Физика и технология микро и наносистем" (Санкт- Петербург, Россия, 2007);

6

16th, 17th Annual Student Conferences: "Week of Doctoral Students 2007", "Week of Doctoral Students 2008" (Prague, Czech Republic); III Международная конференция по коллоидной химии и физико-химической механике (Москва, Россия, 2008).

Опубликованность результатов диссертационной работы

Результаты выполненного исследования изложены в 3 статьях в рецензируемых научных журналах, в 3 статьях в рецензируемых сборниках научных трудов и в 7 материалах и тезисах конференций. Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, а также списка литературы, включающего 141 источников. Диссертация изложена на 129 страницах, включая 37 рисунков и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулирована цель и определены основные задачи исследования, кратко изложена научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава содержит обзор литературы по получению и свойствам полимерных капсул. В первой части рассмотрены существующие методы создания капсул, особое внимание уделено электрохимическому способу получения капсул из полипиррола и свойствам полипиррольных пленок. Следующая часть содержит подробное описание свойств капсул, полученных методом послойной адсорбции полиэлектролитов. Третья часть посвящена наночастицам металлов - описаны оптические свойства плазмонно-резонансных наночастиц и их агрегатов; рассмотрены методы включения таких частиц в оболочку капсул. Также в этой части обсуждается изменение проницаемости оболочки нанокомпозитных капсул методом лазерного воздействия.

Во второй главе перечислены использованные в работе материалы и физико-химические методы исследования. Описываются метод получения микросферолитов СаС03, способы создания полимерных контейнеров: послойная адсорбция полиэлектролитов и электрополимеризация пиррола; способы модификации оболочек полиэлектролитных капсул наночастицами. В работе были использованы наночастицы четырех типов:

• сферические наночастицы золота, средний диаметр 18 нм (Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН);

• золотые наностержни, средняя ширина 15-20 нм, осевое соотношение 3 (Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН)

• наночастицы золота ядро-оболочка — смесь наночастиц золота диаметром 10 нм и наночастиц диаметром 40 нм с ядром из сульфида золота и золотой оболочкой (Центр нанонауки Мюнхенского университета Людвига Максимилиана, Германия);

• наночастицы серебра диаметром 4-18 нм (химический факультет Белорусского государственного университета).

Для воздействия лазерного излучения на полиэлектролитные капсулы была собрана лабораторная установка, схема которой представлена на рис.1. Фокусировка объектива на исследуемом объекте происходит одновременно с фокусировкой пучка лазера. Процессы, происходящие с капсулами, фиксируются на видеокамеру и обрабатываются компьютером; высвобождение закапсулированного люминесцентного красителя под действием лазерного излучения контролируется оптическим микроскопом с флуоресцентной приставкой.

Рисунок 1. Схема установки

дистанционного

разрушения

полиэликтролитных

микрокапсул.

4

5

1) полупроводниковый лазер; 2) линза; 3) дихроическое зеркало; 4) объектив; 5) предметный столик; 6) источник белого света; 7) конденсер; 8) камера; 9) компьютер.

Третья глава посвящена получению и исследованию полиэлектролитных капсул, модифицированных плазмонно-резонансными наночастицами, и изучению дистанционного вскрытия оболочек воздействием лазерного излучения.

Полиэлектролитные капсулы

Исследование полиэлектролитных капсул, модифицированных с помощью реакции серебряного зеркала

Восстановление металлических ионов на полиэлектролитной оболочке капсулы является простым и эффективным способом включения наночастиц металлов в стенки капсул. При проведении реакции серебряного зеркала в присутствии полиэлектролитных капсул обнаружено, что оболочки, полученные на полистирольных (ПС) и СаС03-ядрах, существенно отличаются. Методом АСМ показано, что оболочка, сформированная на ПС-ядре, на воздухе представляет собой пленку, в которой просматриваются наночастицы серебра. Диаметр высохшей капсулы соответствует диаметру полистирольного ядра. Капсула, полученная на ядре СаС03, в высохшем виде по диаметру примерно вдвое меньше диаметра соответствующего ядра, высота ее составляет

170-200 нм, изображение морфологии поверхности не позволяет визуализировать отдельные наночастицы.

Наблюдаемые отличия можно объяснить следующим образом. При проведении реакции серебряного зеркала в присутствии капсул происходит адсорбция ионов серебра и формирование наночастиц на поверхности оболочки капсул, а также образование наночастиц в объеме раствора с последующей адсорбцией их на капсулах. Микросферолиты СаС03 имеют большое количество пор диаметром 20-70 нм, и адсорбция ионов серебра и образовавшихся в растворе наночастиц происходит не только на поверхности сферы, но и в объемах пор. Поэтому после растворения ядра оболочка напоминает рыхлую полимерную губку, в структуру которой включены наночастицы металла. При высыхании капсулы оболочка усаживается, а наночастицы серебра погружаются внутрь полимерной матрицы. В отличие от частиц карбоната кальция, ПС-ядра имеют достаточно гладкую поверхность, на которой формируется плотный слой полиэлектролитов. Благодаря этому образование и адсорбция из раствора наночастиц серебра происходит на поверхности оболочки. Плотность оболочки настолько велика, что усадки полой капсулы на воздухе практически не наблюдается.

Методом просвечивающей электронной микроскопии исследовали зависимость размера полученных наночастиц серебра, их количества и взаимного расположения в оболочке капсул от времени реакции и температуры реакционной смеси (рис. 2). В результате анализа ПЭМ-изображений с помощью программы "Image J" были определены средний размер наночастиц и фактор заполнения оболочки капсул Fs (табл. 1). Фактор заполнения определяется как отношение суммы всех поперечных сечений п металлических наночастиц на поверхности капсулы i, к площади поверхности капсулы Sc:

я

F, = —

Рисунок 2. Влияние времени и температуры реакции серебряного зеркала на образование наночастиц серебра в оболочке полиэлектролитных капсул, сформированных на ПС-ядрах. ПЭМ-изображения капсул с наночастицами, полученными при различном времени прохождения реакции: (а) - 10 мин, (б) - 30 мин, (в) - 60 мин, при 25°С; (г) при времени реакции 5 мин и температуре 50°С.

Таблица 1. Средний размер наночастиц и фактор заполнения оболочки капсулы

наночастицами в зависимости от параметров реакции серебряного зеркала.

Температура, °С 25 50

Время реакции, мин 10 30 60 3

Средний размер, нм (точность определения 2 нм) 62 70 - 400

0.25 0.31 0.80 0.24

Для полых капсул, сформированных на ПС-ядрах и подвергнутых реакции серебряного зеркала, при увеличении времени реакции от 10 до 30 мин увеличивается количество наночастиц при незначительных изменениях их среднего размера (табл. 1); наблюдается частичная агрегация частиц (рис 2а, б). За 60 мин оболочка капсулы практически полностью покрывается слоем наночастиц серебра (рис. 2в) и расчет распределения по размерам затруднен.

При проведении реакции серебряного зеркала при температуре 50°С на полиэлектролитных капсулах образуются частицы серебра субмикронных размеров (рис. 2г). Таким большим частицам при высыхании сложно удержаться на поверхности капсулы, происходит их десорбция с оболочки. Увеличение размера полученных наночастиц серебра связано с тем, что при повышении температуры снижается пресыщение раствора и процесс роста частиц начинает преобладать над зародышеобразованием.

При использовании в качестве ядер капсул микросферолитов СаС03 с возрастанием времени реакции серебряного зеркала происходит увеличение количества наночастиц в оболочке. Размер капсул в водной среде соответствует размеру ядер, использованных при получении капсул. Из ПЭМ-изображений капсул, полученных на основе ядер СаС03 размером 4.5±0.5 мкм, видно (рис 3), что при высыхании полой капсулы наблюдается существенная усадка ее оболочки (в 1.5-2 раза). Нечеткое изображение наночастиц объясняется тем, что они находятся внутри полимерной матрицы оболочки. При увеличении времени реакции до 70 мин количество наночастиц серебра увеличивается настолько, что капсулы становятся непрозрачными для электронного пучка (рис. 36). Нечеткое изображение наночастиц, а также их агрегация вследствие усадки оболочки уменьшают точность оценки размеров наночастиц методом просвечивающей электронной микроскопии. Для исследования распределения частиц по размерам использовали метод малоуглового рентгеновского рассеяния, который позволяет определить реальные размеры наночастиц непосредственно в водной среде.

Рисунок 3. Влияние времени протекания реакции серебряного зеркала на образование наночастиц серебра в оболочке полиэлектролитных капсул, сформированных на ядрах СаСОз. ПЭМ-изображения капсул с наночастицами, полученными при комнатной температуре и различном времени прохождения реакции: а) 45 мин; б) 70 мин.

Методом малоуглового рентгеновского рассеяния было установлено распределение по размерам наночастиц серебра в полиэлектролитной оболочке, сформированной на СаС03-ядрах при комнатной температуре и времени реакции серебряного зеркала 45 мин. Полученные данные были обработаны с помощью программы прямого моделирования структуры полидисперсных систем наночастиц, которая позволяет оценивать распределение объемных долей фракций по размерам частиц заданной формы (в данном случае -сферической) в многофракционных полидисперсных системах. Было показано, что реакция серебряного зеркала приводит к формированию в полиэлектролитной оболочке капсул полидисперсных металлических частиц, большинство которых (80%) имеет диаметр до 70 нм. Это обусловлено пористой структурой ядер СаС03 - основная площадь адсорбирующей поверхности находится внутри пор, соответственно, в основном там образуются и адсорбируются наночастицы и их размер ограничен размером пор.

Исследование капсул с наночастицами золота и серебра, включенными в состав оболочки адсорбцией из золя

Системы с контролируемым содержанием монодисперсных наночастиц металла, отделенных друг от друга полимерным материалом оболочки, можно получить адсорбцией соответствующих частиц из предварительно синтезированного золя. Преимуществом данного подхода является возможность использования достижений современной нанотехнологии плазмонно-резонансных частиц с заданными свойствами.

При адсорбции сферических наночастиц золота на полиэлектролитную оболочку в световой микроскоп наблюдали красно-коричневое окрашивание полученных микрочастиц. Данные ПЭМ показывают, что на оболочку капсулы, сформированной на ядре СаС03, адсорбируется большее количество наночастиц золота, чем при использовании ядер из полистирола. Это обусловлено пористой структурой ядра СаСОэ - наночастицы золота, наряду с макромолекулами полиэлектролита, адсорбируются в порах. Методом АСМ показано, что при увеличении количества наночастиц золота развитая поверхность ядра с нанесенными слоями (ПАА/ПСС)4ПАА становится все более гладкой, что связано с заполнением пор наночастицами.

Изучение дистанционного вскрытия лазером нанокомпозитных полиэлектролитных капсул

Для исследования воздействия лазерного излучения на микрокапсулы,

оболочки которых включают наночастицы серебра и золота, были получены

спектры поглощении соответствующих наночастиц. Спектр поглощения

гидрозоля наносфер золота имеет одну резонансную полосу поглощения при

520 нм, обычную для золотых сферических наночастиц в воде. Полоса

поглощения золя серебра в области 380-500 нм соответствует общей

осцилляции электронного газа в частицах размером несколько нанометров

(плазмонное поглощение). Наностержни имеют два максимума поглощения -

при 520 и 660 нм, обусловленные поперечным и продольным плазмонными

14

резонансами. Спектр поглощения гидрозоля смешанных наночастиц Аи и Аи28/Аи имеет две резонансные полосы поглощения - полосу при 520 нм, обычную для золотых сферических наночастиц в воде, и полосу при 830 нм, обусловленную структурой ядро/оболочка.

Рисунок 5. Воздействие лазера с длиной волны 532 нм на полую полиэлектролитную капсулу (ПС-ядро, диаметр 10 мкм) с серебром, полученным реакцией серебряного зеркала в оболочке (время реакции 60 мин). Фотография капсулы: (а) сразу после помещения в лазерный пучок; (б) - при выдержке 15 с под лазерным пучком.

Так как длина волны зеленого лазера 532 нм находится как вблизи пика поглощения наночастиц серебра, так и пика наночастиц золота, наиболее эффективным будет использование именно этого лазера для разрушения оболочек полиэлектролитных капсул. Действительно, под воздействием лазерного излучения длиной волны 532 нм и мощностью 100 мВт происходит полное разрушение капсул (рис. 5) независимо от способа помещения наночастиц металлов в оболочку капсулы. Однако для работы с биологическими объектами наиболее подходящими длинами волн является диапазон 700-1000 нм, в котором поглощение тканей, биологически-активных соединений и воды минимально. В связи с этим был взят ИК-лазер с длиной волны 830 нм регулируемой мощностью до 90 мВт.

Исходя из спектров экстинкции гидрозолей, пику выбранного ИК-лазера соответствует длинноволновый пик поглощения золотых наночастиц

ядро/оболочка. Для наночастиц серебра коэффициент поглощения в этой области также достаточно велик, несмотря на то, что длина волны лазера находится вне основного пика поглощения наночастиц.

В работе приведены примеры результатов воздействия лазерного излучения на капсулы с различными наночастицами. Показано, что при изменении мощности лазерного излучения результатом воздействия на оболочку нанокомпозитных полиэлектролитных капсул может быть легкая деформация, сильная деформация или полное разрушение.

При воздействии лазера на капсулу, наполненную люминесцентным красителем, проницаемость капсулы для красителя достигается при мощностях, меньших, чем мощность лазера, необходимая для деформации. Это объясняется тем, что под воздействием лазерного излучения в оболочке капсулы могут образовываться наноразмерные трещины, через которые происходит выход красителя. При этом форма капсулы не претерпевает существенных изменений.

Воздействие излучения ИК-лазера мощностью 900 кВт/см2 не приводит к разрушению капсул, содержащих большое количество металлического серебра. Возможно, это связано с тем, что плотный слой серебряных частиц держит форму капсулы, не давая ей разрушиться. В случае меньшего количества частиц наблюдается разрушение капсул, причем при плотности мощности лазерного излучения меньше 900 кВт/см2.

Получены зависимости мощности лазерного излучения, необходимой для изменения проницаемости капсулы, от количества наночастиц серебра и золота в оболочке. Для капсул с частицами серебра не для всех концентраций наночастиц удалось изменить проницаемость капсул с помощью воздействия ИК-лазера в отличие от зеленого лазера. При 10'12 г серебра на капсулу деформируются лишь 10% капсул. Разрушение оболочки наблюдается при 2.8х10'12 г серебра на капсулу. Увеличение концентрации до 4.4><10"12 г на капсулу приводит к резкому снижению (до 500 кВт/см2) плотности мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсулы.

16

Масса наночастиц х10"12 г/капсула

Рисунок 6. Зависимость минимальной мощности лазерного излучения, приходящейся на 10 мкм2, необходимой для разрушения капсулы, от массы золота в оболочке капсул, сформированных на различных темплатах: ПС - 1; СаСОз-2.

Минимальная мощность лазерного излучения, необходимая для разрушения капсулы, зависит не только от количества наночастиц в ее оболочке, но и от природы ядра, на поверхности которого сформирована капсула (рис. 6). С увеличением массы золота от 3.2х10'12 до 9.6х10"12 г/капсулу необходимая для разрушения мощность лазерного излучения снижается практически одинаково для капсул, полученных на СаСОз- и ПС-ядрах. При дальнейшем увеличении количества наночастиц для капсул, сформированных на СаСОз, наблюдается более резкое увеличение чувствительности к лазерному воздействию, чем для капсул, полученных на ядрах из полистирола. По-видимому, при низких концентрациях наночастиц не происходит формирования их пространственных агрегатов в оболочках, то есть имеет место двумерное распределение наночастиц, которое не зависит от структуры ядра. При повышении концентрации наночастиц в оболочках на СаСОз происходит образование трехмерных агрегатов золота, поглощение которых значительно выше поглощения как отдельных наночастиц, так и их двумерных агрегатов.

Для дистанционного высвобождения закапсулированного материала путем воздействия лазерного излучения перспективным является использование золотых наностержней в качестве поглощающего элемента оболочки. Величина и положение пика плазмонного резонанса этих наночастиц

17

зависит от осевого соотношения их размеров и задается на стадии синтеза. Описанный в работе способ формирования нанокомпозитных капсул позволяет получить практически изолированные наностержни в составе оболочки и таким образом сохранить их индивидуальные оптические свойства в составе композиционной структуры. Это означает, что подобные наноструктуры могут быть настроены на оптически адресное освобождение капсулированного лекарственного препарата с помощью лазерного импульса с длиной волны в максимуме продольного резонанса поглощения и в окне прозрачности биотканей.

Четвертая глава посвящена созданию полипиррольных микроконтейнеров методом электрохимической полимеризации пиррола.

Формирование полипиррольных контейнеров происходило на поверхности электрода при сканировании потенциала с различным количеством циклов и с различной скоростью сканирования как в присутствии, так и без ПАВ - р-нафталинсульфокислоты (БНСК), которая стабилизирует газовые пузыри. Диапазон потенциала сканирования выбрали таким образом, чтобы избежать формирования водородных пузырей, возникающих в результате восстановления воды, и переокисления получившихся полипиррольных контейнеров и закапсулированного материала. Чтобы убрать растворенный кислород, раствор деаэрировали с помощью азота. Механизм синтеза полипиррольных контейнеров представлен на схеме (рис. 7).

Во время первого цикла генерируются кислородные пузыри вместе с олигомерами пиррола. Затем, изменяя направления сканирования на противоположное (т.е. меняя знак прикладываемого потенциала), на кислородные микропузыри наносится первый слой полипиррола. В течение последующих циклов приложения потенциала к электродам происходит рост полипиррольной пленки и растворение кислорода из внутренней части контейнера. Следовательно, толщину пленки и содержание объема контейнера

можно контролировать, контролируя количество окисленного пиррола. Это можно осуществить, варьируя число сканов, скорость сканирования и концентрацию раствора пиррола. На последней стадии заполненные полипиррольные контейнеры отделяли от электрода с помощью ультразвука.

Формирование пузырей с газом

Стальной электрод

Электрохимическая ячейка

пузыри кислорода пузыри водорода

I ^ 0.5 ст ^ _

а б

Молекулы БНСК

0.5М пиррол

0.5М раствор БНСК в воде

Формирование полипиррольных контейнеров

изменение знака потенциала

стабилизированные пузыри кислорода

л

• >

. N

, ' '■:'. V

г

1+ -1

; Гл

е

отделение контейнеров ультразвуком

н.о

ж

полипиррол

Рисунок 7. Схема получения полипиррольных контейнеров: (а-в) формирование газовых пузырей, (г-е) рост полипиррольной пленки, (ж) отделение полипиррольных контейнеров.

Первый фактор, определяющий размер контейнеров и их качество - это скорость сканирования электрическим потенциалом. Низкая скорость сканирования (0.02 В/с) ведет к ускорению роста полипиррольной оболочки и, как результат, заполнению внутренности контейнера и заключению контейнера в полипиррольную пленку, растущую на поверхности электрода. Это приводит к трудностям отделения контейнеров от электрода с помощью ультразвука. Увеличение скорости сканирования (0.2 В/с) помогает избежать захвата контейнеров полипиррольной пленкой и делает возможным формирование полых полипиррольных контейнеров. В этом случае присутствуют два типа микроконтейнеров: большие микроконтейнеры размером 250 мкм с концентрацией 103 1/см2 и маленькие контейнеры размером меньше 20 мкм и концентрацией 107 1/см2. Дальнейшее увеличение скорости сканирования до 0.5 В/с приводит к отрицательному результату - получаются поломанные или открытые микроконтейнеры с тонкими стенками из-за того, что только небольшое количество полимеризованного пиррола нанеслось на поверхность кислородных пузырей до отделения микропузырей от электрода. Таким образом, оптимальная скорость сканирования для получения полипиррольных контейнеров - 0.2 В/с.

Рисунок 8. СЭМ-изображения полипиррольных контейнеров, полученных электрополимеризацией (скорость сканирования 0.2 В/с, 15 циклов) из 0.5М раствора пиррола и 0.5М раствора БНСК.

Следующий параметр, влияющий на электрополимеризацию, а тем самым, на формирование контейнеров - это число циклов окисления. Значительное количество полипиррольных контейнеров со средним размером 2.3 мкм были получены после 10 циклов полимеризации. После 15 и 20 циклов средний размер микроконтейнеров увеличивался до 4 мкм. Последующее увеличение числа циклов до 30 приводит к уменьшению размера контейнеров до 2.3 мкм вместе с уменьшением концентрации контейнеров в 10 раз. После 30 циклов полимеризации сформированные контейнеры оказываются включенными в толстую полипиррольную пленку. Наблюдаемые изменения можно объяснить двумя процессами: формированием полипиррольной пленки вокруг кислородных шариков и ростом полипиррольной пленки на электроде. И большие (>20 мкм), и маленькие (<10 мкм) кислородные микропузыри формируются на электроде во время первого цикла; число маленьких микропузырьков значительно больше по сравнению с числом больших. При небольшом числе окислительных циклов основная часть полипиррола адсорбируется на поверхности микропузырей, формируя большое количество полипиррольных контейнеров маленького размера. Увеличение продолжительности окисления полипиррола приводит к увеличению толщины полипиррольной пленки на поверхности электрода. Полученная пленка закрывает уже сформированные полипиррольные контейнеры своей матрицей и поглощает их без возможности дальнейшего отделения ультразвуком.

С помощью кривых циклической вольтамперометрии было показано, что полипиррольные пленки с микроконтейнерами обладают более сильными окислительными свойствами, чем обычные пленки полипиррола, перенесенные на такой же электрод. Это обусловлено тем, что площадь поверхности полипиррольной пленки с контейнерами гораздо больше, чем площадь обычной пленки. Плотность поверхностного заряда полипиррольной пленки с микроконтеинерами (0.2 Кл/см2) в 40 раз больше, чем заряд плоской полипиррольной пленки.

Изучение проницаемости полипиррольных контейнеров проводили с использованием красителя родамина 6Ж (рис. 9). Интенсивность флуоресценции красителя, наблюдаемая в конфокальный микроскоп, позволяет исследовать проницаемость капсул при различных значениях рН среды.

Рисунок 9. КЛСМ-изображения полипиррольных микроконтейнеров с родамином 6Ж при различных значениях рН среды: а) рН=1, б) рН=5 и в) рН=7.

Полипиррольная оболочка проницаема для родамина в сильнокислой среде (рис. 9а). Родамин диффундирует во внутреннюю часть микроконтейнера и при дальнейшем увеличении рН может быть закапсулирован внутрь. Закрытое состояние полипиррольной оболочки для низкомолекулярного красителя видно на рис. 96, где краситель не может проникнуть через оболочку. Дальнейшее смещение рН в щелочную область инициирует высвобождение захваченного красителя и переводит контейнеры в открытое состояние (рис. 9в). Переключение между открытым и закрытым состояниями полипиррольных оболочек обратимо и может быть повторено несколько раз без нарушение целостности и свойств оболочки: рН<3 - проницаемое состояние, 3<рН<7 - закрытое, рН>7 - проницаемое. Наблюдаемый эффект может быть объяснен тем, что полипиррол (РРу) существует в виде РРу (А ) в кислой среде и в виде РРу(ОНГ) в щелочной среде, что вызывает расширение полимерной матрицы и, соответственно, обеспечивает проницаемость оболочки контейнера для молекул красителя.

Основные результаты и выводы

1. Показано, что капсулы с наночастицами, включенными в состав оболочки фотовосстановлением серебра, реакцией серебряного зеркала, адсорбцией стабилизированных наночастиц серебра и золота из золя эффективно поглощают лазерное излучение. Это обусловлено явлением плазмонного резонанса.

2. Разработан способ модификации полиэлектролитных капсул наночастицами серебра с помощью реакции серебряного зеркала. Показано, что размеры, количество и взаимное расположение наночастиц серебра на оболочке капсул определяются типом ядра, временем реакции, температурой реакционной смеси.

3. Обнаружено, что при адсорбции наночастиц из золя их концентрация в капсуле больше в случае оболочек, сформированных на микросферолитах СаС03, чем на частицах полистирола. Показано, что это обусловлено более развитой поверхностью ядер СаС03.

4. Обнаружено, что происходит полное разрушение всех полученных нанокомпозитных капсул под воздействием лазерного излучения на длине волны вблизи пика поглощения наночастиц серебра и золота (532 нм) и мощностью 100 мВт.

5. Получены зависимости мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсулы, от массы золота в оболочке капсул. Показано, что более резкий характер этих зависимостей наблюдается для капсул, сформированных на СаСОз, чем для капсул, полученных на ядрах из полистирола. Это обусловлено разным распределением частиц в этих объектах.

6. Продемонстрировано, что для дистанционного высвобождения закапсулированного материала путем воздействия лазерного излучения перспективным является использование золотых наностержней в качестве поглощающего элемента оболочки.

7. Впервые электрохимической полимеризацией пиррола на поверхности стального электрода получены полипиррольные микроконтейнеры. Показано что размер контейнеров и толщина полипиррольной оболочки варьируются скоростью сканирования потенциала на электроде и диапазоном изменения потенциала.

8. Предложен метод отделения полипиррольных контейнеров от поверхности электрода и полипиррольной пленки воздействием ультразвука, что позволяет получать суспензии полипиррольных микроконтейнеров.

9. Впервые показано, что полипиррольная оболочка отделенных микроконтейнеров практически не проницаема для низкомолекулярных красителей при 3<рН<7, а в сильнокислой среде (рН<3) и щелочной (рН>7) имеет высокую проницаемость. Все это обеспечивает эффективное капсулирование низкомолекулярных веществ изменением рН среды.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Скиртач А.Г., Суша А.С., Сухорукое Г.Б. Получение полиэлектролитных капсул с наночастицами серебра и золота в оболочке и дистанционное разрушение таких капсул воздействием лазерного излучения. - Кристаллография. 2006. Т. 51. № 5. С. 920-926.

2. Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Марченко И.В., Хлебцов Б.Н., Хлебцов Н.Г., Дементьева О.В., Савватеев М.Н., Фейгин Л.А., Ковальчук М.В.. Полиэлектролитные микрокапсулы с наночастицами серебра и золота в составе оболочки, полученные на ядрах карбоната кальция и полистирола. - Российские нанотехнологии. 2008. Т. 3. № 1-2. С. 88-96.

3. Parakhonskiy В., Andreeva D., Mohwald Н., Shchukin D. Hollow Polypyrrole Containers with Regulated Uptake/Release Properties - Langmuir, 2009. v. 25 (8), p. 4780-4786.

4. Парахонский Б.В., Букреева T.B., Скиртач А.Г., Сухоруков Г.Б. Полиэлектролитные микрокапсулы, чувствительные к воздействию лазерного

24

излучения. -: Сборник тезисов докладов и сообщений ХШ Всеросийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем», - Уфа: ИФМК УНЦ РАН, 2006. С.17

5. Parakhonskiy B.V., Bukreeva T.V., Parakhonskiy G.V, Skirtach A.G., Sukhorukov G.B., Khlebtsov N.G., Feigin L.A., Kovalchuk M.V. Permeability adjustment of polyelectrolyte micro- and nanocapsules by laser irradiation - Proc. SPIE. 2007. v. 6536. p. 653605.

6. Parakhonskiy B.V., Bukreeva T.V. A study of Laser Irradiation Influence on the Stable of Polyelectrolyte Micro- and Nanocapsules - WDS'07 Proceedings of Contributed Papers, 2007, Part III, p. 118-122.

7. Парахонский Б.В. Разрушение нанокомпозитных оболочек полиэлектролитных микрокапсулметодом лазерного воздействия. Тезисы докладов конференции: Малый полимерный конгресс Москва, Россия 2005. С. 118.

8. Парахонский Б.В., Букреева Т.В., Скиртач А.Г., Сухорукое Г.Б. Полиэлектролитные микрокапсулы, чувствительные к воздействию лазерного излучения. - Структура и динамика молекулярных систем: Сб. статей. Вып. XIII, Ч. II. - Уфа: ИФМК УНЦ РАН, 2006. С. 103.

9. Parakhonskiy B.V., Bukreeva T.V., Parakhonskiy G.V, Skirtach A.G., Sukhorukov G.B., Feigin L.A., Kovalchuk M.V. Nanoengineered multifunctional polyelectrolyte capsules: preparation and prospective application - Abs. Saint-Petersburg International Workshop on NanoBiotechnologies. Санкт-Петербург, Россия 2006 С. 38.

10. Парахонский Б.В, Букреева Т.В, Дистанционное вскрытие полиэлектролитных капсул воздействием лазерного излучения -X Международная школа молодых ученых по твердотельной электронике "Физика и технология микро и наносистем". Санкт- Петербург, Россия. С. 5556.

11. Парахонский Г.В., Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Кошкин A.B., Петров Н.Х. Полиэлектролитные капсулы, наполненные циановыми красителями. Международная школа молодых ученых по твердотельной электронике "Физика и технология микро и наносистем". Санкт- Петербург, Россия. С. 56-57.

12. Парахонский Б.В., Марченко И.В., Букреева Т.В., Плотников Г.С. Фейгин JI.A. Модификация оболочек полиэлектролитных капсул наночастицами серебра и золота и разрушение нанокомпозитных капсул воздействием лазерного излучения. - Тезисы докладов III Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике. Москва, Россия, 2008. С. 53.

13. Парахонский Г.В., Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Петров Н.Х. Изучение свойств карбоцианиновых красителй внутри полиэлектролитных капсул.Тезисы докладов III Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике. Москва, Россия, 2008. С. 58.

Подписано в печать 23.04.09 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 844 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Список сокращений.

Введение.

Глава 1 Получения и свойства полимерных капсул.

1.1 Способы формирования полимерных микро- и наноконтейнеров.

1.1.1 Физические методы капсулирования.

1.1.1.1 Напыление в псевдосжиженном слое.

1.1.1.2 Микрокапсулирование экструзией.

1.1.1.3 Микрокапсулирование путем конденсации паров

1.1.2 Химические методы капсулирования.

1.1.2.1 Микрокапсулирование поликонденсацией.

1.1.2.2 Метод полимеризации.

1.1.2.3 Электрохимический способ получения капсул из полипиррола и свойства полипиррольных пленок.

1.1.2.4 Дубление мембран микрокапсул.

1.1.2.5 Аэрозольный метод капсулирования.

1.1.3 Физико-химические методы капсулирования.

1.1.3.1 Методы эмульгирования.

1.1.3.2 Микрокапсулирование в расплавы.

1.1.3.3 Высушивание распылением.

1.1.3.4 Методы, основанные на простой и сложной коацервации.

1.2 Получение и свойства полиэлектролитных капсул.

1.2.1 Метод полислойной адсорбции.

1.2.2 Формирование капсул методом послойной адсорбции полиэлектролитов.

1.2.3 Ядра для создания полиэлектролитных капсул.

1.2.4 Изменение проницаемости оболочек капсул под действием условий окружающей среды.

1.2.4.1 рН чувствительность.

1.2.4.2 Влияние ионной силы раствора и растворителя

1.2.4.3 Влияние температуры.

1.2.5 Модификация оболочек капсул.

1.3 Плазмонно-резонансные наночастицы в составе оболочки полиэлектролитных капсул.

1.3.1 Наночастицы с плазмонным резонансом.

1.3.2 Оптические свойства наночастиц металлов.

1.3.2.1 Свойства монодисперсных частиц.

1.3.2.2 Оптические свойства агрегатов частиц.

1.3.3 Способы включения наночастиц в состав оболочки капсул.

1.3.3.1 Адсорбция наночастиц.

1.3.3.2 Синтез наночастиц в оболочке или объеме капсулы

1.3.4 Дистанционное управление проницаемостью пол и электролитных оболочек с помощью воздействия лазерного излучения

Варьирование и комбинирование функциональных компонентов и оптимизация их пространственной организации в полимерном материале открывают широкие возможности для дизайна и разработки новых материалов с заданными, улучшенными или новыми уникальными свойствами. Большой интерес представляет исследование процесса формирование композитных материалов из полимеров и металлических наночастиц, в которых полимерная матрица может стабилизировать частицы, предотвращая их агрегацию, и служить защитной оболочкой от воздействия окружающей среды. Помимо объемных материалов и тонких пленок наночастицы металлов могут быть включены в стенки полимерных капсул. Это позволяет обеспечить такие дополнительные возможности, как проводимость при использовании капсул в электрических сенсорах, оптическое и микроволновое поглощение для температурного высвобождения содержимого капсул. Проводимость оболочки капсул также может быть обеспечена путем использования соответствующих полимеров, например, полипиррола. Полипиррол - электропроводящий материал, широко используемый для создания аккумуляторов нового поколения, солнечных батарей, электрокатализаторов, молекулярных устройств. Получение контейнеров из этого перспективного полимера дает новые возможности для создания функциональных активных покрытий.

Полимерные капсулы способны осуществлять адресную доставку лекарства и затем его активизацию под действием специфического внутреннего или внешнего воздействия. В настоящее время ведутся разработки по использованию в этих целях СВЧ- или лазерного излучений, однако для микрокапсул эта задача до сих пор не решена. В связи с этим изучение влияния лазерного излучения с различными параметрами на капсулы с нанокомпозитными оболочками представляет большой научный и практический интерес.

Цель и задачи работы

Цель исследований - разработка способов получения нанокомпозитных полиэлектролитных микроконтейнеров, чувствительных к воздействию лазерного излучения, и проводящих полипиррольных микроконтейнеров; изучение свойств полученных систем и возможности контролировать проницаемость оболочек контейнеров.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

Обеспечить чувствительность полиэлектролитных микрокапсул к лазерному излучению путем включения в состав их оболочки плазмонно-резонансных наночастиц.

При модификации полиэлектролитных капсул с помощью реакции серебряного зеркала исследовать влияние условий проведения реакции на параметры наночастиц серебра.

Изучить влияние лазерного излучения различных длин волн на оболочки полиэлектролитных капсул.

Исследовать зависимости мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсулы, от массы плазмонно-резонансных наночастиц в оболочке капсул.

При электрохимической полимеризации пиррола на поверхности электрода изучить влияние скорости сканирования потенциала на электроде и диапазона изменения потенциала на свойства полипиррольной пленки.

Исследовать возможности создания свободных полипиррольных контейнеров и капсулирования в полипиррольные оболочки и высвобождения закапсулированного вещества.

Научная новизна работы

При получении полимерных контейнеров, чувствительных к лазерному излучению, с использованием реакции серебряного зеркала, впервые изучено влияние типа ядра, времени реакции и температуры реакционной смеси на размеры, количество и взаимное расположение наночастиц серебра в оболочке полиэлектролитных нанокомпозитных капсул. Управление параметрами наночастиц серебра позволяет регулировать оптические свойства системы и, соответственно, может повысить эффективность дистанционного воздействия лазерного и микроволнового излучений для локального или полного разрушения оболочек нанокомпозитных капсул с целью высвобождения закапсулированного материала.

В работе впервые показано, что независимо от способа включения наночастиц золота и серебра в состав оболочки, происходит полное разрушение капсул под воздействием лазерного излучения длиной волны 532 нм и мощностью 100 мВт. При использовании лазера с длиной волны 830 нм при увеличении количества наночастиц для капсул, сформированных на СаС03, наблюдается более резкое уменьшение мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсул, чем для капсул, полученных на ядрах из полистирола.

Впервые для модификации полиэлектролитных оболочек были использованы золотые наностержни в качестве поглощающего элемента оболочки. Показана перспективность использования таких систем в качестве средств доставки лекарств с дистанционным контролем за высвобождением содержимого капсул.

В работе разработан новый оригинальный способ получения проводящих полимерных микроконтейнеров — метод электрополимеризации пиррола на поверхности стального электрода. Изучена возможность капсулирования веществ в полипиррольные оболочки и высвобождения закапсулированного вещества.

Практическая значимость работы

Разработка методов микрокапсулирования веществ с помощью различных физико-химических подходов имеет важное прикладное значение, связанное с созданием новых химических и биомедицинских технологий, основанных на использовании микрокапсул в качестве реакторов, контейнеров, дозаторов, сенсоров и зондов. Полученные в работе полиэлектролитные капсулы, модифицированные плазмонно-резонансными наночастицами, представляют собой новые композитные материалы с регулируемыми физико-химическими характеристиками. Такие системы перспективны в качестве контейнеров адресной доставки лекарственных веществ с дистанционным контролем за высвобождением содержимого капсул с помощью лазерного излучения. Избирательное воздействие лекарственных препаратов уменьшает развития побочных эффектов, позволяют уменьшить дозу лекарства и, следовательно, стоимость курса лечения.

Полученные в работе полипиррольные пленки с микроконтейнерами могут иметь потенциальное применение, например, как емкостной сенсор при создании высокотехнологичных микроэлектронных приборов. Метод электрополимеризации позволяет быстро и дешево получать полиэлектролитные контейнеры. Контроль проницаемости капсул методом изменения рН среды дает возможность использовать их в качестве сенсорных систем, а также допантов защитных антикоррозионных покрытий, обеспечивающих самозалечивание повреждений благодаря контролируемому высвобождению закапсулированного ингибитора коррозии.

Апробация результатов диссертации

Результаты исследований, включенных в диссертационную работу, докладывались на следующих научных конференциях:

XIII Всероссийские конференции "Структура и динамика молекулярных систем" (Йошкар-Ола, Россия, 2006). Малый полимерный конгресс 2005 (Москва, Россия, 2005) Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов 2006" (Москва, Россия, 2006)

X, XI Международные школы для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофизике (Саратов, Россия, 2006; 2007) Saint-Petersburg International Workshop on NanoBiotechnologies (Санкт-Петербург, Россия, 2007)

X Международная школа молодых ученых по твердотельной электронике "Физика и технология микро и наносистем" (Санкт- Петербург, Россия, 2007)

16th, 17th Annual Student Conferences: "Week of Doctoral Students 2007", "Week of Doctoral Students 2008" (Prague, Czech Republic)

III Международная конференция по коллоидоной химии и физико-химической механике (Москва, Россия, 2008). Опубликованность результатов диссертационной работы Результаты выполненного исследования изложены в 3 статьях в рецензируемых научных журналах, в 3 статьях в рецензируемых сборниках научных трудов и в 7 материалах и тезисах конференций.

Основные результаты и выводы

Показано, что капсулы с наночастицами, включенными в состав оболочки фотовосстановлением серебра, реакцией серебряного зеркала, адсорбцией стабилизированных наночастиц серебра и золота из золя эффективно поглощают лазерное излучение. Это обусловлено явлением плазмонного резонанса.

Разработан способ модификации полиэлектролитных капсул наночастицами серебра с помощью реакции серебряного зеркала. Показано, что размеры, количество и взаимное расположение наночастиц серебра на оболочке капсул определяются типом ядра, временем реакции, температурой реакционной смеси.

Обнаружено, что при адсорбции наночастиц из золя их концентрация в капсуле больше в случае оболочек, сформированных на микросферолитах СаС03, чем на частицах полистирола. Показано, что это обусловлено более развитой поверхностью ядер СаСОз.

Обнаружено, что происходит полное разрушение всех полученных нанокомпозитных капсул под воздействием лазерного излучения на длине волны вблизи пика поглощения наночастиц серебра и золота (532 нм) и мощностью 100 мВт.

Получены зависимости мощности лазерного излучения, необходимой для разрушения капсулы, от массы золота в оболочке капсул. Показано, что более резкий характер этих зависимостей наблюдается для капсул, сформированных на СаСОз, чем для капсул, полученных на ядрах из полистирола. Это обусловлено разным распределением частиц в этих объектах.

Продемонстрировано, что для дистанционного высвобождения закапсулированного материала путем воздействия лазерного излучения перспективным является использование золотых наностержней в качестве поглощающего элемента оболочки.

Впервые электрохимической полимеризацией пиррола на поверхности стального электрода получены полипиррольные микроконтейнеры. Показано, что размер контейнеров и толщина полипиррольной оболочки варьируются скоростью сканирования потенциала на электроде и диапазоном изменения потенциала.

Предложен метод отделения полипиррольных контейнеров от поверхности электрода и полипиррольной пленки воздействием ультразвука, что позволяет получать суспензии полипиррольных микроконтейнеров.

Впервые показано, что полипиррольная оболочка отделенных микроконтейнеров практически не проницаема для низкомолекулярных красителей при 3<рН<7, а в сильнокислой среде (рН<3) и щелочной (рН>7) имеет высокую проницаемость. Все это обеспечивает эффективное капсулирование низкомолекулярных веществ изменением рН среды.

Благодарности

Автор выражает благодарность своим научным руководителям: профессору доктору физико-математических наук М.В. Ковальчуку и кандидату химических наук Т.В. Букреевой за возможность проведения работы под их внимательным руководством и за их всестороннюю поддержку; проф. д.ф.-м.н. JI.A. Фейгину за своевременные и полезные дискуссии при обсуждении результатов и помощь при написании данной работы; к.х.н. Д.Г. Щукину, к.х.н. Д. Андреевой и к.ф.-м.н. А.Г. Скиртачу за подачу новых идей и неоценимые консультации в проведении экспериментов; проф. Г.Б. Сухорукову за помощь при постановке работ с полиэлектролитными капсулами; зав. лаборатории малоуглового рассеяния к.х.н. В.В. Волкову за помощь в проведении и обработке рентгеновских экспериментов; сотрудникам лаборатории электронной микроскопии ИК РАН за исследование образцов методами ТЭМ и СЭМ; сотрудникам ИФХЭ РАН, ИБФРМ РАН и БГУ за предоставленные наночастицы серебра и золота; к.х.н. Д.В. Володькину за неоценимую помощь и консультации по освоению методики синтеза ядер СаС03; к.х.н. Д.А. Горину за помощь в освоении методики получения полиэлектролитных капсул и исследовании образцов методом конфокальной микроскопии;

И.В. Марченко за помощь в проведении экспериментов с использованием реакции серебряного зеркала; проф. д.ф.-м.н. Н.Г. Хлебцову за консультации по оптике наночастиц; к.х.н. Т.Н. Бородиной за помощь в написании обзорной главы.

1.Г. Коллоидная химия в технологии микрокапсулирования. (Ред. Т.В. Мамонтова) 4.1. - Свердловск: Изд-во Урал. Ун-та, 1991, 171 с.

2. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006, 589 с.

3. Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004, 334 с.

4. Солодовник В.Д. Микрокапсулирование. (Ред. Г.М. Медников) М.: Химия, 1980,216 с.

5. Айсина Р.Б., Казанская Н.Ф. Микрокапсулирование физиологически активных веществ и их применение в медицине. М.: Итоги науки и техники, 1986, Сер. Биотехнология, т.6, с. 6 - 52.

6. Lameiro М.Н., Lopes A., Martins L.O., Alves P.M., Melo E. Incorporation of a model protein into chitosan-bile salt microparticles. Int. J. Pharm., 2006, v. 312, № l,p. 119-130.

7. Grenha A., Seijo В., Remunan-Lopez C. Microencapsulated chitosan nanoparticles for lung protein delivery. — Eur. J. Pharm. Sci., 2005, v.25, № 4-5, p. 427-437.

8. Lambert G., Fattal E., Couvreur P. Nanoparticulate systems for the delivery of antisense oligonucleotides. Adv. Drug. Deliv. Rev., 2001, v. 47, № 1, p. 99 -112.

9. De Rosa G., Quaglia F., La Rotonda M., Besnard M., Fattal E. Biodegradable microparticles for the controlled delivery of oligonucleotides. Int. J. Pharm., 2002, v. 242, № 1-2, p. 225 - 228.

10. Hattori Y., Maitani Y. Folate-linked lipid-based nanoparticles for targeted gene delivery. Curr. Drug. Deliv., 2005, v. 2, № 3, p. 243 - 252.

11. Lu L., Yaszemski M.J., Mikos A.J. TGF-B1 Release from Biodegradable Polymer Microparticles: Its Effects on Marrow Stromal Osteoblast Function. -The Journal of Bone and Joint Surgery, 2001, v. 83, p. 82 92.

12. Sommerville G.R. USA Patent 3 015 128, 1962.

13. Luzzi L., Palmieri A. An overview of pharmaceutical applications./ In. Biomedical applications of microencapsulation (F. Lim, Ed.). Florida: CRC Press, 1984. p. 1 - 18.

14. Chang T.M.S. Artificial Cell Biotechnology for Medical Applications. -Blood Purif., 2000, v. 18, p. 91 96.

15. Lim F. Microencapsulation of living cells and tissues-theory and practice/ In: Biomedical application of microencapsulation (F. Lim ed.). Florida: CRC Press, 1984, p. 137- 154

16. Чанг T.M.C. Полимеры в медицине (Ред. Платэ Н.А.) Пер. с англ. М.: Мир. 1969, 240 с.

17. Chang T.M.S. Enzymes Immobilized by Microencapsulation Within Spherical Ultrathin Polymeric Membranes. J. Macromol. Sci. A., 1976, v. 10, I 1-2, p. 245 - 258.

18. Speiser P. Microencapsulation by coacervation, spray encapsulation and nanencapsulation/ In: Drugs and Pharmaceutical Science (Ed. Nixon J.R.) N.Y.: Marcel Dekker, 1976, p. 1 - 20.

19. Diaz A. F., Kanazawa К. K. Gardini G. P. Electrochemical polymerization of pyrrole. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1979, p. 635 - 636.

20. Gamier F. Les polymeres conducteurs. La Recherche. Novembre 1987, №. 193, p. 1306- 1312.

21. Parthasarathy R.V., Menon V.PMartin., C.R. Unusual Gas-Transport Selectivity in a Partially Oxidized Form of the Conductive Polymer Polypyrrole. -Chem. Mater., 1997, v. 9, p. 560.

22. Kesting R. E., Fritzsche A. K. Polymeric gas separation membranes. New York: Wiley, 1993,416 р.

23. De Jesus M.C., Weiss R.A., Chen Y. The development of conductive composite surfaces by a diffusion-limited in situ polymerization of pyrrole in sulfonated polystyrene ionomers. Polym. Sci.: part B: Polym. Phis., 1997, v. 35, p. 347.

24. Lopez Cascales J., Fernandez A .J., Otero T.F. Characterization of the reduced and oxidized polypyrrole/water interface: A molecular dynamics simulation study. J. Phys. Chem. В., 2003, v. 107, p. 9339-9343.

25. Andreeva D. V., Gorin D. A., Shchukin D. G., Sukhorukov G. B. Magnetic Microcapsules with Low Permeable Polypyrrole Skin Layer Macromol. Rapid Commun., 2006, v. 27,№ 12, p. 931 - 936.

26. Robbis R.C., Thomas J.J., Cadle R.D. Aerosol particle encapsulation by simultaneous condensation and polymerization J. Coll. Sci., 1963, v. 18, № 5, p. 483 -485.

27. Langer G., Yamate G. Encapsulation of liquid and solid aerosol particles to form dry powders. J. Coll. Interface Sci., 1969, v. 29, № 3, p. 450-455.

28. Vert M., Schwach G., Engel R., Coudane J. Something new in the field of PLA/GA bioresorbable polymers. J. Control. Release, 1998, v. 53, p. 85-92.

29. Kim C.K., Yoon Y.S., Kong J.Y. Preparation and evaluation of flurbiprofen dry elixir as a novel dosage form using a spray-drying technique. Int. J. Pharma, v. 120, p. 21 -31.

30. Green B.K., Schleicher L. Oil-containing microscopic capsules and method of making them/ USA Patent 2800457, 1957.

31. Her R.K. Multilayers of Colloidal Particles. J. Colloid Interface Sci., 1966, v. 21 (6), p. 569 - 575.

32. Lee H., Kepley L.J., Hong H.G., Akhter S., Mallouk Т.Е. Adsorption of Ordered Zirconium Phosphonate Multilayer Films on Silicon and Gold Surfaces. -J. Phys. Chem., 1988, v. 92 (9), p. 2597 2601.

33. Decher G., Hong J.D., Schmitt J. Buildup of Ultrathin Multilayer Films by a Self-Assembly Process. 3. Alternating Adsorption of Anionic and Cationic Polyelectrolytes on Charged Surfaces. Thin Solid Films, 1992, v. 210 (1-2), p. 831 - 835.

34. Decher G.; Schlenoff J.B. Multilayer Thin Films: Sequential Assembly of Nanocomposite Materials. Wiley-VCH, Weinheim, 2003, p. 14 - 69.

35. Gao M.Y., Richter В., Kirstein S., Mohwald H. Electroluminescence studies on self-assembled films of PPV and CdSe nanoparticles. J. Phys. Chem. B, 1998, v. 102, №21, p. 4096-4103.

36. Gao M.Y., Gao M.L., Zhang X., Yang Y., Yang В., Shen J.C. Constructing Pbl2 Nanoparticles into a Multilayer Structure Using the Molecular Deposition (Md) Method. J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1994, v. 24, p. 2777 - 2778.

37. Feldheim D.L., Grabar K.C., Natan M.J., Mallouk Т.Е. Electron transfer in self-assembled inorganic polyelectrolyte/metal nanoparticle heterostructures. J. Amer. Chem. Soc., 1996, v. 118, № 32, p. 7640 - 7641.

38. Schmitt J., Decher G., Dressick W.J., Brandow S.L., Geer R.E., Shashidhar R. and Calvert J.M. Metal nanoparticle/polymer superlattice films: Fabrication and control of layer structure. Adv. Mater., 1997, v. 9, № 1, p. 61 - 66.

39. Kotov N.A. Layer-by-layer self-assembly: The contribution of hydrophobic interactions. Nanostructured Materials, 1999, v. 12, p.789 - 796.

40. Donath E., Sukhorukov G. В., Caruso F, Davis S., Mohwald H. Novel hollow polymer shells by colloid-templated assembly of polyelectrolytes. Angewandte Chemie-International Edition, 1998, v. 37, N 16, p. 2202 - 2205.

41. Decher G., Hong J.D. Buildup of Ultrathin Multilayer Films by a Self-Assembly Process. 1. Consecutive Adsorption of Anionic and Cationic Bipolar Amphiphiles on Charged Surfaces. Makromol. Chem. Macromol. Symp., 1991, v. 46, p. 321 - 327.

42. Mayya S., Schoeler В., Caruso F. Preparation and organization of nanoscale polyelectrolyte-coated gold nanoparticles. Adv. Funct. Mater., 2003, v. 13, p. 183.

43. Qiu X., Leporatti S., Donath E., Mohwald H. Studies on the drug release properties of polysaccharide multilayers encapsulated ibuprofen microparticles. — Langmuir, 2001, v. 17, p. 5375.

44. Shenoy D.B., Antipov A.A., Sukhorukov G.B., Mohwald H. Layer-by-Layer Engineering of Biocompatible, Decomposable Core-Shell Structures — Biomacromolecules, 2003, v. 4, p. 265.

45. Baumler H., Neu В., Voigt A., Mitlohner R., Leporatti S., Gao C.Y., Donath E., Kiesewetter H., Mohwald H., Meiselman H. J. Biological cells as templates forhollow microcapsules. Journal of Microencapsulation, 2001, v. 18 № 3, p. 385 -395.

46. Dejugnat л., Sukhorukov G.B. pH-Responsive properties of hollow polyelectrolyte microcapsules templated on various cores. Langmuir. 2004. v. 20. p. 7265 - 7269.

47. Antipov A.A., Shchukin D., Fedutik Y., Petrov A.I., Sukhorukov G.B., Mohwald H. Carbonate microparticles for hollow polyelectrolyte capsules fabrication. Colloid. Surf.: Physicochem. Eng. Aspects, 2003, v. 224, p. 175 -184.

48. Colfen H., Qi L. A Systematic Examination of the Morphogenesis of Calcium Carbonate in the Presence of a Double-Hydrophilic Block Copolymer. Chem. Eur. J., 2001, v. 7, № l,p. 106-116.

49. Guo J., Severtson S.J. Application of Classical Nucleation Theory To Characterize the Influence of Carboxylate-Containing Additives on СаСОз 163 Nucleation at High Temperature, pH, and Ionic Strength. Ind. Eng. Chem. Res., 2003, v. 42, p. 3480 - 3486.

50. Naka K., Chujo Y. Control of Crystal Nucleation and Growth of Calcium Carbonate by Synthetic Substrates. Chem. Mater., 2001, v. 13, p. 3245 - 3259.

51. Colfen H. Precipitation of carbonates: recent progress in controlled production of complex shapes. Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 2003, v. 8, p. 23-31.

52. Meldrum F.C., Hyde S.T. Morphological influence of magnesium and organic additives on the precipitation of calcite. J. Crystal Growth, 2001, v. 231, p. 544558.

53. Orme C.A., Noy A., Wierzbicki A., McBride M.T., Grantham M., Teng H.H. Formation of chiral morphologies through selective binding of amino acids to calcite surface steps. Nature, 2001, v. 411, p. 775 - 779.

54. Manoli F., Dalas E. Spontaneous precipitation of calcium carbonate in the presence of ethanol, isopropanol and diethylene glycol. J. Crystal Growth, 2000, v. 218, p. 359-364.

55. Raz S., Weiner S. and Addadi L. Formation of high magnesian calcites via an amorphous precursor phase: possible biological implications. Adv. Mater., 2000, v. 12, p. 38-42.

56. Shen F.H., Feng Q.L., Wang C.M. The modulation of collagen on crystal morphology of calcium carbonate. J. Crystal Growth, 2002, v. 242, p. 239 - 244.

57. Yang L., Guo Y., Ma X., Hu Z., Zhu S., Zhang X., Jiang K. Cooperativity between pepsin and crystallization of calcium carbonate in distilled water. J. Inorg. Biochem., 2003, v. 93, p. 197 - 203.

58. Hardikar V.V., Matijevic E. Influence of ionic and nonionic dextrans on the formation of calcium hydroxide and calcium carbonate particles. Colloids Surf. A, 2001, v. 186, p. 23-31.

59. Naka K., Tanaka Y., Chujo Y. Effect of anionic starburst dendrimers on the crystallization of СаСОз in aqueous solution: size control of spherical vaterite particles. Langmuir, 2002, v. 18, p. 3655 - 3658.

60. Colfen H. and Antonietti M. Crystal Design of Calcium Carbonate Microparticles Using Double-Hydrophilic Block Copolymers. Langmuir, 1998, v. 14, p. 582-589.

61. Kitamura M. Crystallization and Transformation Mechanism of Calcium Carbonate Polymorphs and the Effect of Magnesium Ion. J. Colloid Interface Sci., 2001, v. 236, p. 318 -327.

62. Sukhorukov G.B, Volodkin V.D., Gunther A.M., Alexander I. Petrov A.I., Shenoy D. В., Mohwald H. Porous calcium carbonate microparticles as templates for encapsulation of bioactive compounds. J. Mater. Chem., 2004, v. 14, p. 2073 -2081.

63. Sukhorukov G. В., Donath E., Moya S., Susha A.S., Voigt A., Hartmann J., Mohwald H. Microencapsulation by means of step-wise adsorption of polyelectrolytes. Journal of Microencapsulation, 2000, v. 17(2), p. 177 - 185.

64. Sukhorukov G. В., Brumen M., Donath E, Moehwald H Hollow polyelectrolyte shells: Exclusion of polymers and donnan equilibrium. Journal of Physical Chemistry B, 1999, v. 103 (31), p. 6434 - 6440.

65. Sukhorukov G. В., Antipov A. A, Voigt A, Donath E, Mohwald H. pH-controlled macromolecule encapsulation in and release from polyelectrolyte multilayer nanocapsules. Macromolecular Rapid Communications, 2001, v. 22 (1), p. 44-46.

66. Sukhorukov G.B., Donath E., Davis S., Lichtenfeld H., Caruso F, Popov V, Mohwald H. Stepwise polyelectrolyte assembly on particle surfaces: a novel approach to colloid design. Polymers for Advanced Technologies, 1998, v. 9 (10-11), p. 759-767.

67. Lvov Y., Antipov A. A., Mamedov A, Mohwald H, Sukhorukov G.B. Urease encapsulation in nanoorganized microshells. Nano Letters, 2001, v. 1, № 3, p. 125- 128.

68. Kohler K., Shchukin D. G., Mohwald H, Sukhorukov G.B.Thermal behavior of polyelectrolyte multilayer microcapsules. The effect of odd and even layer number. Journal of Physical Chemistry B, 2005, v. 109 (39), p. 18250 - 18259.

69. Shchukin D.G., Dong W.F, Sukhorukov G.B. Spatially confined tungstate ion polymerization in microcapsules. Macromolecular Rapid Communications, 2003, p. 24 (7), p. 462 - 466.

70. Wang D. Y., Caruso F. Polyelectrolyte-coated colloid spheres as templates for sol-gel reaction. Chemistry of Materials, 2002, v. 14, № 5, p. 1909 - 1913.

71. Shchukin D. G., Radtchenko I. L., Sukhorukov G.B. Synthesis of nanosized magnetic ferrite particles inside hollow polyelectrolyte capsules. Journal of Physical Chemistry B, 2003, v. 107 (1), p. 86 - 90.

72. Shchukin D. G., Sukhorukov G.B., Mohwald H- Biomimetic fabrication of nanoengineered hydroxy apatite/poly electrolyte composite shell. Chemistry of Materials, 2003, v. 15 (20), p. 3947 - 3950.

73. Sukhorukov G.B. Novel Methods to Study Interfacial Layers, (Eds. D. Mobius, R Miller), Elsevier Science B.V., 2001, p. 384 396.

74. Губин С. П., Кокшаров Ю. А., Хомутов Г. Б., Юрков Г. Ю. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства. Успехи химии, 2005, т. 74, с. 539 - 574.

75. Kiml D.K., Zhangl Y., Voit2 W., Rao2 IC.V., J. Kehr3, Bjelke4 В., Muhammedl M. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles for bio-medical applications. - Scripta mater., 2001, v. 44, p. 1713 — 1717.

76. Kurth D.G., Osterhout R. In situ analysis of metallosupramolecular coordination polyelectrolyte films by surface plasmon resonance spectroscopy. -Langmuir, 1999, v. 15, p. 4842 4846.

77. Lu Z, Prouty M. D, Guo Z, Golub VO, Kumar CS, Lvov Y. M. Magnetic switch of permeability for polyelectrolyte microcapsules embedded with Co@Au nanoparticles. — Langmuir, 2005, v. 21, p. 2042 2050.

78. Kelly K.L., Coronado E., Zhao L. L., Schatz George C. The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment. -J. Phys. Chem. B, 2003, v. 107, p. 668 677.

79. Daniel M.-Ch., Astruc D. Gold Nanoparticles: Assembly, Supramolecular Chemistry, Quantum-Size-Related Properties, and Applications toward Biology, Catalysis, and Nanotechnology. Chem. Rev, 2004, v. 104, p. 293 - 346.

80. Willner I. Baron R., Willner В., Growing metal nanoparticles by enzymes. -Adv. Mat., 2007, v. 18, № 9, p. 1109 1120.

81. Yonzon C. R., Zhang X., Zhao J., Van Duyne R. P. Surface-Enhanced Nanosensors. — Spectroscopy, 2007, v. 22, p. 42-56.

82. Хлебцов H. Г., Богатырев В. А., Дыкман JI. А., Хлебцов Б. Н. Золотые наноструктуры с плазмонным резонансом для биомедицинских исследований. Российские нанотехнологии, 2007, т. 2, № 3-4, с. 69-86.

83. Rosi N.L., Mirkin С.А. Nanostructures in biodiagnostics. Chem. Rev. 2005, v. 105, p. 1547- 1562.

84. Huang X., Jain P.K., El-Sayed I. H., El-Sayed M. A. Determination of the Minimum Temperature Required for Selective Photothermal Destruction of Cancer Cells with the Use of Immunotargeted Gold Nanoparticles. Lasers Med. Sci., 2007, v. 82, p. 412-417.

85. Khlebtsov B.N., Zharov V.P., Melnikov A.G., Tuchin V.V., Khlebtsov N.G. Optical amplification of photothermal therapy with gold nanoparticles and nanoclusters. Nanotechnology, 2006, v. 17, p. 5167 - 5179.

86. Kneipp K., Kneipp H., Kneipp J. Surface-enhanced raman scattering in local optical fields of silver and gold nanoaggregates: From single-molecule raman spectroscopy to ultrasensitive probing in live cells. Acc. Chem. Res., 2006, v. 39, p .443.

87. Huang Y., Duan X., Lieber C.M. Logic Gates and Computation from Assembled Nanowire Building Blocks. Science, 2001, v. 291, p. 630.

88. Khlebtzov B.N., Melnikov A.G., Khlebtzov N.G. Multipole plasmons in gold nanorods: scaling properties and dependence on the particle size, shape, orientation, and dielectric environment. -Proc SPEE, 2007, v. 6536, p. 653603-1 -653603-13.

89. Paynev E. K., Shuford K.L., Park S., Schatz G.C., Mirkin C.A. Multipole Plasmon Resonances in Gold Nanorods. J. Phys. Chem. B, 2006, v. 110, p. 2150 -2154.

90. Cho J., Caruso F. Investigation of the Interactions between Ligand-Stabilized Gold Nanoparticles and Polyelectrolyte Multilayer Films. Chem. Mater., 2005, v. 17, p. 4547-4553.

91. Jiang C., Markutsya S., Tsukruk V. V. Collective and Individual Plasmon Resonances in Nanoparticle Films Obtained by Spin-Assisted Layer-by-Layer Assembly. Langmuir, 2004, v. 20 (3), p. 882 - 890.

92. Kreibig U., Vollmer M. Optical properties of metal clusters. Springer, Berlin, 1994.

93. Rechberger W., Hohenau A., Leitner A., Krenn J. R., Lamprecht, В., Aussenegg F. R. Optical properties of two interacting gold nanoparticles. Optic communications, 2003, v. 220, p. 137 - 141.

94. Kreibig U., Quinten M., Shoenauer D. Optical properties of many-particle systems. Phisica Scripta, 1986, v. 13, p. 84 - 92.

95. Жигмонди P. Коллоидная химия. Киев: Изд-во УНИСА, 193 с.

96. Radtchenko I.L., Giersig М., Sukhorukov G.B. Inorganic particle synthesis in confined micron-sized polyelectrolyte capsules. Langmuir, 2002, v. 18, p. 8204.

97. Antipov A., Sukhorukov G., Fedutik Yu., Hartmann J., Giersig M., Mohwald H. Fabrication of a Novel Type of Metallized Colloids and Hollow Capsules.- Langmuir, 2002, v. 18, p. 6687 6693.

98. Shchukin D. G., Radtchenko I. L., Sukhorukov G. Photoinduced reduction of silver inside microscale polyelectrolyte capsules. Chemphyschem, 2003, v. 4 (10), p. 1101 - 1103.

99. Shchukin D.G, Ustinovich E, Sviridov D.V, Lvov Y.M, Sukhorukov G.B. Photocatalytic microreactors based on Ti02-modified polyelectrolyte multilayer capsules. Photochemical & Photobiological Sciences, 2003, v. 2 (10), p. 975 -977.

100. Yin Y., Li Z., Zhong Z., Gates В., Xia Y. Venkateswaran S. Synthesis and characterization of stable aqueous dispertions of silver nanoparticles through the Tollens process. Journal of Material Chemistry, 2002, v. 12, p. 522 - 527.

101. Yu D., Wing-Wah Yam V. Hydrothermal — induced assembly of colloidal silver spheres into various nanoparticles on the basis of HTAB-modified silver mirror reaction. J. Phys. Chem, 2005, v. 109, p. 5497 - 5503.

102. Hozumi A., Inagaki M., Shirahata N. Spatially defined silver mirror reaction on a micropatterned aldehyde-terminated self-assembled monolayer.- Applied Surface Science, 2006, v. 252, p. 6111 6114.

103. Ролдугин В. И. Квантоворазмерные металлические коллоидные системы. Успехи химии, 2000, т. 69 (10), с. 899 - 919.

104. Shchukin D. G., Zheludkevich М., Yasakau К., Lamaka S., Ferreira MGS, Mohwald H. Layer-by-layer assembled nanocontainers for self-healing corrosion protection. Adv. Mater., 2006, v. 18, p. 1672 - 1678.

105. Shchukin D.G., Sukhorukov G.B. Nanoparticle Synthesis in Engineered Organic Nanoscale Reactors. Adv. Mater., 2004, v. 16, p. 671 - 682.

106. Yang X., Han X., Zhu Y. (PAH/PSS)5 microcapsules templated on silica core: Encapsulation of anticancer drug DOX and controlled release study. -Colloids and Surfaces A, 2005, v. 264, p. 49 54.

107. Zhao Q., Zhang S., Tong W., Gao Ch., Shen J. Polyelectrolyte microcapsules templated on poly(styrene sulfonate)-doped СаСОЗ particles for loading and sustained release of daunorubicin and doxorubicin. European Polymer Journal, 2006, v. 42, p. 3341.

108. Skirtach A.G., Antipov A.A, Shchukin D. G., Sukhorukov G. B. Remote activation of capsules containing Ag nanoparticles and IR dye by laser light. -Langmuir, 2004, v. 20, p. 6988 6992.

109. Radt В., Smith T.A., Caruso F. Optically Addressable Nanostructured Capsules. Adv. Mater, 2004, v. 16, p. 2184 - 2189.

110. Gorin D.A., Shchukin D.G., Koksharov Yu A., Portnov S. A., Kohler K., Taranov I.V., Kislov V.V., Khomutov G.B., Mohwald H., Sukhorukov G.B. Nanostructures and nanoparticles: fabrication, properties, and applications. Pros. SPIE;v. 6536, p. 24 - 34.

111. Горин Д.А., Щукин Д.Г., Михайлов А.И., Кёлер К., Сергеев С.А., Портнов С.А., Таранов И.В., Кислов В.В., Сухоруков Г.Б. Влияние микроволнового излучения на полимерные микрокапсулы с неорганическими наночастицами. Письма в ЖТФ, 2006, т. 32, с. 45.

112. Shchukin D.G., Gorin D.A., Moehwald Н. Ultrasonically induced opening of polyelectrolyte microcontainers. Langmuir, 2006, v. 22, № 17, p. 7400 -7404.

113. Skirtach A., Javier A., Kreft O. ,Kohler K., Alberola A.P., Mohwald, H., Parak W. J., Sukhorukov G.B. Laser-induced release of encapsulated materials inside living cells. Angew. Chem., 2006, v. 45, p. 4612 - 4617.

114. Skirtach A.G., Dejugnat C., Braun D. Susha A.S., Rogach A.L., Parak W.J., Mohwald H., Sukhorukov G.B. The role of metal nanoparticles in remote release of encapsulated materials. Nano Letters, 2005, v. 5, № 7, p. 1371 - 1377.

115. Pitsilides С. M., Joe E.K., Wei X. Anderson R.R., Lin C.P. Selective cell targeting with light-absorbing microparticles and nanoparticles. Biophysical journal., 2003, v. 84, p. 4023 - 4032.

116. Skirtach A. G., Dejugnat C., Braun D., Susha A. S., Rogach A. L., Sukhorukov G. B. Nanoparticles Distribution Control by Polymers: Aggregates versus Nonaggregates. J. Phys. Chem. C, 2007, v. 111, p. 555 - 564.

117. Дыкман JI. А., Богатырев В. А. Наночастицы золота: получение, функционализация, использование в биохимии и иммунохимии. Успехи химии, 2007, т. 76 (2), с. 199 - 213.

118. Zhou H.S., Honma I., Komiyama H., Haus J.W. Controlled synthesis and quantum-size effect in gold-coated nanoparticles. Phys. Rev. B, 1994, v. 50, p. 12052 - 12056.

119. Potapenko L.T., Chevchenko G.P., Sviridov D.V. -Physics, Chemistry and Applications of Nanostructures. Rev. and Short Notes to Nanomeeting-99. Minsk, 1999, p. 239.

120. Volodkin D.V., Petrov A.I., Prevot M., Sukhorukov G.B. Matrix Polyelectrolyte Microcapsules: New System for Macromolecule Encapsulation. -Langmuir, 2004, v. 20, p. 3398- 3406.

121. Sukhorukov G.B., Donath E., Lichtenfeld H., Knippel E., Knippel M., Budde A., Mohwald H. Layer-by-layer self assembly of polyelectrolytes on colloidal particles. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 1998, v. 137, p. 253- 266.

122. Svergun D.I. Determination of the regularization parameter in indirect-transform methods using perceptual criteria. J. Appl. Cryst. 1992, v. 25. p. 495503

123. Алексеева A.B., Богатырев B.A., Хлебцов Б.Н., Мельников А.Г., Дыкман JI.A., Хлебцов Н.Г Золотые наностержни: синтез и оптические свойства. Коллоидный журнал, 2006, т. 68, с. 725 - 744.

124. Hirsch L.R., Gobin A.M., Lowery A. R., Tam F., Drezek R.A., Halas N.J., West J.L. Metal Nanoshells. Ann. Biomed. Eng., 2006, v. 34, p. 15 - 22.

125. Liz-Marzan L.M. Tailoring surface plasmons through the morphology and assembly of metal nanoparticles. Langmuir, 2006, v. 22 (1), p. 32 - 41.

126. Link S., El-Sayed M. A. Simulation of the optical absorption spectra of gold nanorods as a function of their aspect ratio and the effect of the medium dielectric constant.- J. Phys. Chem. В., 2005, v .109, p. 10531-10532.

127. Khlebtsov N.G., Mel'nikov A.G., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Alekseeva A.V., Trachuk L.A., Khlebtsov B.N. Can the light scattering depolarization ratio of small particles be greater than 1/3? J. Phys. Chem. В., 2005, v. 109, p. 13578 - 13584.

128. Johnson P. В., Christy R. W. Optical Constants of the Noble Metals. Phys. Rev. B, 1972, v. 6, p. 4370-4379.

129. Li Y., Qian R. Stability of conducting polymerfrom the electrochemical point of view. Synt. Met., 1993, v. 53, p. 149 - 154.

130. Li J., Qian R. Studies on the chemical compensation of conducting polypyrrole by NaOH solution. Synth. Met., 1988, v. 26, p. 139 - 151.

131. Pei Q., Qian R. Protonation and deprotonation of polypyrrole chain in aqueous solutions. Synth. Met., 1991, v. 45, p. 35 - 48.

132. Inganas O., Erlandsson R., Nylander C., Lundstrijm I. Proton modification of conducting polypyrrole. J. Phys. Chem. Solids, 1984, v. 45, p. 427 - 432.