Структурообразование в объеме гидрогеля, индуцированное взаимодействием с низкомолекулярными амфифильными соединениями тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукописи

ГРИГОРЬЕВ Тимофей Евгевньевич

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В ОБЪЕМЕ ГИДРОГЕЛЯ, ИНДУЦИОВАННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ С НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ АМФИФИЛЬНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

Специальность 02 00 06 — высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

00316-7308

Москва- 2008

Работа выполнена на кафедре физики полимеров и кристаллов физического факультета Московского Государственного Университета им М В Ломоносова

Научный руководитель доктор физико-математических наук

Махаева Елена Евгеньевна

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук

Василевская Валентина Владимировна

доктор химических наук

Сергеев Владимир Глебович

Ведущая организация Институт синтетических полимерных материалов им Ениколопова Н С РАН

Защита состоится 14 мая 2008 г в 16 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д 501 002 01 в Московском государственном университете им MB Ломоносова по адресу 119991, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, ауд сам

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

Автореферат разослан 42- апреля 2008 г Ученый секретарь

диссертационного совета *

кандидат физико-математических наук^^^^^^^___Лаптинская Т В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Одним из методов получения новых функциональных полимерных материалов является комплексообразование макромолекул с амфифильными соединениями различной природы

Выяснение основных закономерностей взаимодействия полимерных макромолекул различной природы с низкомолекулярными амфифильными соединениями является актуальной задачей физики полимеров Перспективными объектами исследований являются биосовместимые композитные системы на основе полимеров природного происхождения, в том числе способные образовывать полимерные гели физической природы Например, каррагинаны - сульфатные анионные полисахариды В солевых растворах макромолекулы каррагинанов претерпевают ион - индуцированный конформационный переход клубок - двойная спираль, дальнейшая ассоциация спиралей приводит к образованию физического геля Спирали каррагинана воспроизводят три основные физические характеристики ДНК - отрицательный заряд, высокую плотность заряда и двуспиральную конформацию Взаимодействие гелей каррагинана с биологическими амфифильными соединениями (аминокислотами, липидами) можно рассматривать как модельную систему поведения ДНК в присутствии лигандов Исследование электростатических комплексов ДНК является важной задачей современной биофизики С прикладной точки зрения актуальность исследования комплексообразования гелей с амфифильными соединениями обусловлена использованием полисахаридов в качестве стабилизаторов (вязкости, прозрачности), загустителей, для защиты и контроля процессов обмена в клетках живых организмов, для направленной доставки лекарств и т д

Исследование комплексов синтетических полимеров с органическими соединениями (красителями, ионами металлов, поверхностно активными^

веществами) интересны как с точки зрения фундаментальных исследований (например, изучение коллапса полиэлектролитного геля, индуцированного взаимодействием с противоположно заряженным поверхностно активным веществом), так и с позиций прикладных разработок Взаимодействие полимеров с красителями и ионами металлов подробно рассматривалось в последние десятилетия, что создало базу для изучения механизмов формирования и структуры более сложных многокомпонентных комплексов полимеров, органических соединений и ионов металлов

Цель работы - исследование взаимодействия гидрогелей с низкомолекулярными амфифильными соединениями изучение влияния природы полимерных цепей и типа сшивки на структурообразование в объеме гидрогеля

В задачи работы входило исследовать взаимодействие

> природного полианиона к-каррагинана, образующего физические гели, с аминокислотами фенилаланином и лизином,

~> к-каррагинана с катионным ПАВ цетилтриметиламмоний бромидом,

> синтетических химически сшитых полианионных гелей полиметакриловой кислоты с ионами железа и ферроином,

> синтетического химически сшитого неионного геля на основе сополимера Ы-винилкапролактама и №-винилимидазола с ионами железа и ферроином

Научная новизна результатов.

Проанализировано связывание аминокислот фенилаланина и лизина гелями к-каррагинана Определены константы связывания лизина спиральной и клубковой формами полисахарида Показано наличие предпочтительного связывания молекул лизина спиральной конформацией к-каррагинана Показано, что связывание фенилаланина молекулами каррагинана не влияет на конформацию полисахаридных цепей

Установлено, что связывание ионов цетилтриметиламмония спиралями к-каррагинана приводит к образованию новой упорядоченной структуры

Доказано формирование трехкомпонентных полимер-ион металла-органический реагент, комплексов в объеме геля Формирование трехкомпонентных комплексов наблюдается как в полиэлектролитном геле полиметакриловой кислоты, так и в неионном геле на основе сополимера N-винилкапролактама и N-винилимидазола

Практическая значимость работы.

Полученные в работе результаты имеют значение для понимания молекулярного механизма взаимодействия спиральных макромолекул с биологически совместимыми амфифильными соединениями и могут быть использованы для выделения различных веществ из растворов, для создания биологических микрореакторов, лекарств направленного действия, активных пищевых добавок, стабилизаторов физико-химических свойств в пищевой и косметической промышленности

Результаты исследования взаимодействия синтетических гелей с органическими красителями (в том числе электрохромными), могут быть применены в нелинейной оптике, флуоресцентных, фотохромных, фоторефрактивных системах, при создании активных элементов индикаторов, различных химических сенсоров

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции студентов и аспирантов "Ломоносов" (Москва, 2003, 2004, 2007), на конференциях студентов и аспирантов по физике и химии полимеров и тонких органических пленок (Тверь, 2003, Солнечногорск, 2004) Третьей всероссийской Каргинской конференции (Москва, Россия, 2004), Малом полимерном конгрессе, (Москва, Россия, 2005), на международной конференции "European Polymer Congress" (Москва, 2005), на третьей Санкт-

Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2007)

Публикации.

Содержание диссертации полностью отражено в 2 статьях, опубликованных в реферируемых научных журналах, и тезисах к 9 докладам

Личный вклад автора.

Автор принимал участие в постановке задач диссертационной работы Большинство экспериментальных данных, приведенных в диссертационной работе, получены автором Измерения методом атомно-силовой микроскопии были выполнены в лаборатории зондовой микроскопии кафедры физики полимеров и кристаллов Физического Факультета МГУ имени М В Ломоносова студентами Гаврилко Д Ю и Колесовым Д В Измерения методом малоуглового рассеяния рентгеноских лучей проведены в лаборатории малоуглового рассеяния Института Кристаллографии имени А В Шубникова РАН вед инж Дембо К А, анализ рентгеноструктурных данных выполнен с н с , к б н Штыковой Э В Помощь в очистке к-каррагинана оказывал заведующий лабораторией растительных полисахаридов Института Органической химии им Н Д Зелинского РАН Усов А И

Структура и объем работы.

Диссертационная работа изложена на 103 страницах печатного текста и включает 31 рисунок, 12 таблиц Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы (90 наименований)

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность научного исследования, определена цель и структура работы

Глава I содержит обзор основных экспериментальных результатов по теме диссертации Рассматриваются модели гелеобразования к-каррагинана и

факторы, влияющие на структурообразование, современные исследования, посвященные взаимодействию гелей и растворов полисахаридов с амфифильными веществами (белками, ПАВ, молекулами лекарств) Также рассмотрены взаимодействия синтетических химически сшитых полимерных сеток с органическими красителями, ионами металлов - образование комплексов, влияние комплексообразования на конформационное состояние геля

В главе II описаны объекты исследования, методики очистки полимеров, синтеза полимерных гелей, методики приготовления физических гелей к-каррагинана, образцов для калориметрических, микроскопических и рентгенострукурных измерений Также изложены основы методов измерений высокочувствительной дифференциальной сканирующей калориметрии (ВЧ-ДСК), атомно-силовой микроскопии (АСМ), малоуглового рассеяния рентеновских лучей (МУРР), спектрофотометрии Термодинамические параметры конформационного перехода к-каррагинана определяли методом ДСК, скорость сканирования 1 К/мин Сруктурные характеристики сеток физических гелей каррагинана, адсорбированных на поверхности слюды, определяли методом АСМ, измерения проводились в полуконтактном режиме Структурные характеристики комплексов каррагинан-ПАВ исследовались методом МУРР Степень абсобции амоникислоты фенилаланина, ионов железа и ферроина определяли по данным спектрофотометрии

Глава III содержит оригинальные экспериментальные результаты проведенных исследований

Взаимодействие к-каррагинана с аминокислотами

Влияние фенилаланина на конформационное состояние к-каррагинана исследовалось путем изучения абсорбции аминокислоты из раствора гелем, анализа изменения термодинамических параметров перехода двойная спираль-клубок каррагинана при взаимодействии с фенилананином и исследования структурных изменений полисахаридных сеток, адсорбированных на

поверхности в присутствии фенилаланина Фенилаланин, так же, как и лизин, является амфолитным соединением Степень ионизации и знак заряда фенилаланина меняется при изменении рН среды Изоэлектрическая точка фенилаланина р1 равна 5 91 рН среды варьировали в пределах 4<рН<10

Инкубация гелей к-каррагинана в растворах фенилаланина и КС1 приводит к абсорбции аминокислоты гелями во всем исследованном диапазоне концентраций и рН Во всем исследованном диапазоне рН коэффициент распределения фенилаланина (отношение молярных концентраций фенилаланина в геле и в растворе) к > 1(рис 1) Следовательно, сродство фенилаланина к гелю наблюдается как в кислой, так и щелочной средах Это указывает на наличие специфических взаимодействий молекул фенилаланина со звеньями каррагинана При этом в кислой среде абсорбция фенилаланина выше, чем в нейтральной и щелочной средах Этот эффект можно объяснить наличием электростатического притяжения между положительно заряженными молекулами фенилаланина (протонированными в кислой среде) и отрицательно заряженными звеньями каррагинана

Методом ДСК были определены основные термодинамические параметры конформационного перехода спираль-клубок («плавление» геля) в гелях каррагинана в присутствии фенилаланина при различных рН температура конформационного перехода Т\ (температура середины перехода), энтальпия перехода А(Н (площадь под графиком зависимости избыточной теплоемкости от температуры), ширина перехода Т (ширина пика на термограмме на полувысоте) Анализ численных значений параметров перехода показывает табл 1 Видно, что фенилаланин не влияет на параметры конформационного перехода во всем исследованном диапазоне рН Следовательно, отсутствует влияние фенилаланина на спиралеобразование молекул к-каррагинана Это предположение подтвердили и исследования сеток каррагинана, адсобированных на поверхности, выполненные методом АСМ

рН т./с л1 н, Дж/г Л( Т, °С

20 44 0 35 36

25 45 2 34 39

30 46 1 34 39

3 5 45 7 36 38

40 46 7 36 3 8

63 45 7 35 38

Средние значения 45 5 ± 1 4 35 ±1 3 8 ± 0 2

Без фенил-ананина рН6 5 45 0 37 37

Рис 1 Зависимость коэффициента распределения фенилаланина от рН внешнего раствора

Таблица 1 Термодинамические параметры перехода спираль-клубок к-каррагинана в присутствии фенилаланина 48 мМ

Исследование взаимодействия к-каррагинана с лизином выполнено методом ДСК Изоэлектрическая точка лизина р1 равна 10 54 Исследование было проведено при рН 6 5, то есть в условиях, когда к-каррагинан заряжен отрицательно, а лизин (лиганд) - положительно

При всех исследуемых концентрациях лизина и к-каррагинана на термограммах наблюдается ассиметричный пик избыточной теплоемкости (рис 2), характерный для конформационного перехода двойная спираль-клубок С увеличением концентрации лизина наблюдается смещение пика теплоемкости, связанного с конформационным переходом, в область более высоких температур

'— L=0 — L=12 MM

Рис 2 Термограммы к-каррагинана при

различных

концентрациях лизина (Ь) скарр = 05 мг/мл, Ска = 30 мМ Скорость сканирования

1 К / мин

'Kapp

30

40

50

60

т, °с

Анализ взаимодействия к-каррагинана с лизином проводили с помощью модели связывания лигандов на независимых идентичных центрах (модель Ленгмюра) В рамках этой модели

где Л^Е(Т0) - избыточная свободная энергия при температуре перехода свободного полисахарида (Ь=0), и Дbgh - свободные энергии связывания лиганда с клубковой и спиральной конформациями, Кс и - константы связывания лиганда с клубковой и спиральной конформациями, пс и пь - число центров связывания, приходящихся на удвоенный моль повторяющихся единиц полисахарида в клубковой и спиральной конформации, соответственно

Путем аппроксимации экспериментальных данных теоретической зависимостью, избыточной свободной энергии перехода двойная спираль -клубок к-каррагинана от концентрации лизина , были вычислены константы

A,gE(T0) = Abgh- Abgc Abgc = - ncRTln(l + KCL) Abgh==-nhRTln(l + KhL)

связывания Кс и Kh В случае лизина Кс = (0 8 ± 0 5) л/моль и Kh = (1 9 ± О 6) л/моль

Отношение Kh / Кс для лизина равно 2 46, что указывает на предпочтительное связывание лизина со спиральной конформацией к-каррагинана

Аналогичные измерения были проведены для связывания ионов Li+ в качестве системы сравнения (взаимодействия только электростатические) В случае LxCl Кс = (0 56 ± 0 18) л/моль и Kh = (1 06 ± 0 21) л/моль

Отношение Kh / Кс для LiCl равно 1 89, что указывает на предпочтительное связывание LiCl со спиральной конформацией к-каррагинана

Величины констант связывания Кс для лизина и ионов лития сопоставимы, что отражает неспецифический (в основном, электростатический) характер связывания обоих лигандов клубковой формой к-каррагинана В то же время, константа связывания Kh для лизина заметно больше константы связывания Kh для ионов лития Это различие отражает вклад неэлектростатических факторов в энергетику связывания лизина спиральной формой к-каррагинана К таким факторам, в частности, можно отнести частичное обобществление протона при образовании ионной пары между сульфатной группой полисахарида и протонированной аминогруппой лизина

Взаимодействие к-каррагинана с катионным ПАВ цетилтриметиламмоний бромидом(ЦТАБ)

Связывание молекул катионного ПАВ (ЦТАБ) и индуцированное данным взаимодействием структурирование геля к-каррагинана исследовалось методами ДСК, АСМ и МУРР

Были определены термодинамические параметры перехода двойная спираль - клубок к-каррагинана в зависимости от концентрации ПАВ

На рис 3 показаны термограммы второго сканирования к-каррагинана, полученные при различных концентрациях ПАВ Можно заметить, что при концентрацях ЦТАБ выше 04 мМ термограмма становится бимодальной, причем с ростом концентрации ПАВ происходит уменьшение площади первого пика и увеличение площади второго Тот факт, что температуры первого и второго переходов изменяются незначительно при изменении концентрации ПАВ, и температура первого пика совпадает с температурой пика свободного ("нативного") полисахарида, позволяет сделать вывод о наличии в каррагинане двух типов последовательностей остатков, характеризующимися разными температурами плавления "нативная" и лигандированная

С =1 мг/мл, 1-=1 4 мМ

карр

Рис 3 Термограммы к-каррагинана при различных концентрацях ЦТАБ(Ь) Скарр = 05 мг/мл, СКс1 = 30 мМ Скорость сканирования 1 К / мин

Рис 4 Термограммы первого сканирования растворов каррагинана и ЦТАБ без КС1

На рис 4 показаны термограммы к- каррагинана и ЦТАБ при различных концентрациях полисахарида и ПАВ в отсутствии фонового электролита (КС1) Наличие пика избыточной теплоемкости с температурой максимума, не зависящей от концентрации к-каррагинана и ЦТАБ на термограмме показывает, что конформационный переход наблюдается и в отсутствии К+, индуцирующих образование спиралей Причем температура этого перехода (-71 С0)

значительно выше, чем температура перехода свободного полисахарида в присутствии KCl Наблюдаемый конформационный переход отражает «плавление» упорядоченных агрегатов каррагинан-ЦТАБ

На рис 5 представлен АСМ-скан локальных сеток к-каррагинана, полученных из 0 05 % раствора к - каррагинана и 0 01 М KCl На АСМ-сканах видны сетки, образованные самопересекающимия волокнами из молекул каррагинана Высота волокон составляет от 0 3 до 1 нм, что указывает на наличие как неспиральных (0 3-0 5 нм), так и спиральных молекул с характерной высотой 1-12 нм Добавление ЦТАБ приводит к изменению структуры сеток (Рис 6) Сравнительный анализ сеток показывает, что количество сшивок увеличилось, спирали объединились в более толстые тяжи с высотой до 3 нм, характерной для агрегатов спиралей Также на поверхности наблюдается образование мицелл ЦТАБ размер отдельных мицелл 3-3 5 нм Из полученных результатов следует, что для исследуемых систем наблюдается сосуществование отдельных мицелл ПАВ и их агрегатов с высотой до 8-10 нм. С целью выяснения влияния сетки каррагинана на размер мицелл ЦТАБ были проведено сравнительное АСМ исследование мицеллообразования ЦТАБ на поверхности слюды в присутствии и отсутствии полисахарида Размер мицелл ПАВ, адсорбированных из солевого раствора KCl в отсутствии полимера составляет 3-3 5 нм, что совпадает с величиной мицелл в присутствии полимера Однако, агрегации мицелл без полисахарида не обнаружено

В отсутствии ионов К+ так же наблюдалось структурообразование молекул полисахарида и ЦТАБ (рис 7) Однако, тяжи стали более толстыми и короткими Высота тяжей составляет от 0 9 до 3 нм, что указывает на наличие агрегатов каррагинан-ПАВ со структурой, отличной от двойных спиралей каррагинана, сформированных в присутствии KCl (рис 5) На поверхности также присутствуют мицеллы ЦТАБ с характерной высотой 3-3 5 нм

Рис.5 Локальные сетки к-каррагинана, адсорбированные на поверхности слюды. Скарр = 0.05%, СКС1 = 0.01М.

Ш1||||Щ:||1Й8

'ж

I

Рис. 6 Локальные сетки к-каррагинана, адсорбированные на поверхности слюды в присутствии ЦТАБ. Скарр = 0.05%, СКС1 = 0.01М, Сцтаб = 0.15 мМ.

■ «

.Г-

№

в

ж«?!

вЙВК'"' ----

Рис. 7 Локальные сетки к-каррагинана, адсорбированные на поверхности слюды в присутствии ЦТАБ в бессолевом растворе. Скарр = 0.05%, СКС1 = 0, Сцтаб = 0.15 мМ.

400 800 1200 1600 им

Исследование структуры агрегатов каррагинан - ЦТАБ проводилось методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (МУРР) Гель каррагинана не дает характеристических Брегговских пиков на кривой малоуглового рассеяния (Рис 8, кривая 1) Слабый Брегговский пик появляется на кривой рассеяния геля каррагинана, сформированного в присутствии ЦТАБ и КС1 (Рис 8, кривая 2) Для безсолевого раствора каррагинана с ЦТАБ (гелеобразования не наблюдается вследствие отсутствия КС1) (Рис 8, кривая 3) экспериментальный профиль характеризуется ярко выраженным структурным

образовании упорядоченных

Рис 8 Кривые малоуглового рассеяния представлены гелей и растворов к - каррагинана

1 - гель к - каррагинана Скарр = 5мг/мл Скс1 =30мМ

2 - гель к - каррагинана Скарр = 5мг/мл Ска = 30 мМ,

Сцтаб= ИмМ

3 - раствор к - каррагинана Скарр = 5мг/мл Ска = 0 ,

СцТАБ= 11мМ

Отсутствие вторичных Брегговских пиков вызвано разориентированностью кристаллитов между собой Обработка данных рассеяния позволяет вычислить характерные величины структурных элементов При взаимодействии к - каррагинана и ЦТАБ в присутствии гелеобразующей соли КС1 размер образующихся кристаллитов составляет около 43 нм В

максимумом, что свидетельствует об квазикристаллических областей 1д I, отн. ед

отсутствии КС1 (и, следовательно, геля каррагинана, т к ионы К+ индуцируют гелеобразование каррагинана) размер кристаллитов уменьшается до 30 нм При этом характерное расстояние между рассеивающими плоскостями составляет ~ 4 нм, что соответствует размеру бислоя ЦТАБ, что, в сочетании с литературными данными1 по данной системе полиэлектролит - ПАВ, указывает на ламеллярный тип упаковки в кристаллитах

Таким образом, связывание ионов цетилтриметиламмония спиралями к-каррагинана приводит к образованию новой упорядоченной структуры Ионы цетилтриметиламмония индуцируют структурообразование молекул к-каррагинана Совокупность данных ДСК, АСМ и МУРР указывает на спиральный характер упаковки полимера в агрегате

Взаимодействие заряженных гелей полиметакриловой кислоты(1IMAК) с ионами железа и ферроином

Сравнительное исследование взаимодействия слабо сшитых полимерных гелей с Fe2+, 1,10-фенантролином и ферроином (комплексное соединение Fe2+ и и 1,10-фенантролина с характерных красным цветом) позволяют выделить факторы, контролирующие комплексообразование и структуру комплексов при взаимодействии амфифильного полимера, ионов металла и неионного органического реагента

При всех исследованных значениях п (п = [Fe2+]o / [МАК] мольное отношение ионов железа к мономерным звеньям цепей сетки геля в системе гель-раствор) наблюдается коллапс геля ПМАК масса геля ПМАК по сравнению с исходной массой уменьшается в ~ 60 раз (Ф = 0 02) при п = 0 5 (исходная концентрация сульфата железа 0 0043 моль/л)

1 Shtykova Е V, Shtykova Е VJr, Volkov У V, Konarev Р V, Dembo А Т, Makhaeva Е Е, Ronova IA, Khokhlov AR, Reynaers H, SvergunD I // Small-angle X-ray scattering reveals hollow nanostructures m i- and к-carrageenan/surfactant complexes // J of Appl Crystallography, 2003, 36, p 669-679

ф

в

1 о

\

-,06

Рис 9 Зависимость относительной массьг(Ф) геля ПМАК и эффективности абсорбции (©) от п при инкубации геля в растворах сульфата железа (1,3) и

ферроина (2,4)

0 5J;

02

01

00

00 02 04 06 08 1 0

П

Аналогичное поведение гелей наблюдается в растворах ферроина Детальный анализ зависимости Ф(п) указывает на различное поведение гелей при п > 0 3 В этой области концентраций в растворах FeSC>4 наблюдается небольшое возвратное набухание гелей, в то время, как в растворах ферроина масса гелей практически не меняется При 0 5 < п < 1 Ф немного возрастает при увеличении концентрации сульфата железа Наблюдаемое немонотонное поведение набухания гелей в растворах FeSC>4 можно объяснить "перезарядкой" геля за счет абсорбции ионов железа, превышающей мольное отношение [Fe2+] / [COO] = 0 5, те количество Fe2+, участвующих в нейтрализации карбоксигрупп ПМАК

При инкубации гелей в растворах ферроина происходит интенсивное окрашивание геля в красный цвет, характерный для ферроина Изменение массы гелей ПМАК при инкубации как в растворах сульфата железа, так и в растворах ферроина индуцируется абсорбцией ионов железа На рис 9(кривые 3,4) приведены зависимости эффективности абсорбции ионов Fe2+ гелями ПМАК от относительной концентрации ионов железа Fe+2 (п) Эффективность абсорбции ионов железа выражали мольным отношением абсорбированных гелем ионов Fe2+к звеньям МАК 0= [Fe2+] вгеле/ [МАК] Во всем исследованном

интервале концентраций соли эффективность абсорбции ионов железа Бе2+ гелем увеличивается с ростом концентрации соли При взаимодействии геля ПМАК с уже образовавшимися комплексами Р'е2+ - фенантролин число абсорбированных комплексов, приходящихся на одно звено полимерной цепи, при п < 1 несколько выше (рис 9, кривая 4), что можно связать с дополнительными взаимодействиями (возможно, гидрофобным взаимодействием)

С целью исследования устойчивости комплекса гель ПМАК-Бе2* -фенантролин были проведены две серии экспериментов В первой серии гели с иммобилизованными ионами Ре2+ помещали в водный раствор фенантролина Во второй гели с иммобилизованными комплексами Бе2* - фенантролин помещали в воду Отношение масс гель / раствор поддерживали равным 1 / 500

После погружения гелей с иммобилизованными ионами железа в раствор фенантролина наблюдается поджатие гелей Так, при мольном отношении ре2+] / [МАК] < 1 масса гелей уменьшается на 40% При этом происходит интенсивное окрашивание геля в характерный для ферроина красный цвет, что свидетельствует об образовании комплексов Бе2+ - фенантролин в объеме геля

При инкубации гелей ПМАК с иммобилизованным ферроином в воде масса гелей существенно не изменяется

Количественная оценка равновесного распределения ферроина между гелем и раствором при инкубации гелей указывает, что лишь небольшая доля ферроина (около 0 1% при инкубации гелей ПМАК - Бе2+ в растворе фенантролина и 0 3% при выдерживании гелей ПМАК - ферроин в воде) находится во внешнем растворе, что указывает на стабильность комплексов

Совокупность полученных результатов свидетельствует о том, что при взаимодействии полиэлектролитного геля с внутрикомплексным соединением, в котором центральный атом имеет заряд, противоположный заряду полиэлектролита и неионные лиганды, происходит формирование комплексов в

объеме геля, т е образуются трехкомпонентные (полимер-ион металла-органический реагент) комплексы

Взаимодействие неионного геля на основе сополимера № винилкапролактама (ВК) и И-винилимидазола (ВИ) с ионами железа и ферроином

С целью изучения особенностей формирования внутрикомплексных соединений в объеме амфифильного неионного гидрогеля и выявления основных движущих сил в системе проведено исследование взаимодействия неионного геля на основе сополимера ВК - ВИ с ионами Бе2+ и ферроином

Гели ВК-ВИ выдерживали до равновесия в растворах сульфата железа (концентрацию соли варьировали в диапазоне 10"5-10 2 моль/л) и затем в растворе фенантролина

На рис 10 приведены зависимости равновесной относительной массы геля ПВК - ВИ и эффективности абсорбции ионов железа гелем от концентрации сульфата железа в растворе На зависимости можно выделить два участка с различным поведением геля при концентрации сульфата железа выше и ниже 10~3 моль/л

При инкубации гелей в растворах с концентрациями соли ниже 10"3 моль/л увеличение концентрации сульфата железа приводит к росту массы гелей, т е происходит дополнительное набухание геля При этом наблюдается абсорбция ионов железа гелем (рис 10, кривая 2) за счет образования комплексов Ре2+ с атомом азота имидазольного фрагмента и амидной группой сополимера

Абсорбция Бе2+ (табл 2) полимерными цепями ведет к «зарядке» цепей и превращению неионного геля в полиэлектролитный При этом осмотическое

Рис 10 Относительная масса геля ВК -ВИ ф при инкубации в растворе БеБС^ (1) и эффективность абсорбции ионов железа в (2) в зависимости от п

Рис 11 Зависимость Относительной массы геля ВК - ВИ с иммобилизованными ионами железа т2/т1 (1) и а (2) от щ щ -равновесное отношение [Ре2+] / [МАК] в системе гель-раствор при выдерживания геля в растворе фенантролина

Таблица 2 Концентрация ионов железа в геле и в растворе

Со, моль/л Св растворе? МОЛЬ/Л Св геле, МОЛЬ/Л

1 0 * 10"5 - 8 4 * Ю-3

10 0 * 10"5 2 7* 10"5 89 3* 10"5

5 0* 104 1 2* 10~4 23 0* 10"4

10 0* 10"4 5 3* 10"4 29 3* 10 4

10 0* Ю-3 7 0* 10"3 29 9* 10"3

давление противоионов повышается, вклад электростатических сил отталкивания возрастает, что приводит к значительному увеличению объема геля

При концентрациях соли выше 10 3 моль/л в исследованном интервале концентраций степень набухания геля незначительно уменьшается с повышением концентрации БеБС^ Однако, как следует из результатов анализа спектров поглощения, количество поглощенных ионов Бе2+ (а, следовательно, и осмотическое давление противоионов) непрерывно возрастает с увеличением концентрации соли во внешнем растворе (рис 10, кривая 2) Таким образом, повышение количества абсорбированных ионов Бе2+ и 8042" не приводит к дополнительному набуханию геля Наблюдаемое поведение можно объяснить растяжением полимерных цепей сетки в исследуемой системе

С целью определения возможности комплексообразования трехкомпонентных комплексов в объеме неионного геля ПВК - ВИ гель с иммобилизованными ионами железа помещали в водные растворы фенантролина (0 005 моль/л) и выдерживали до равновесия, после чего анализировали изменение массы гелей и распределение комплексов Ре2+ -фенантролин между объемом геля и внешним раствором Погружение гелей сопровождалась окрашиванием геля в красный цвет, характерный для ферроина, что указывает на образование комплекса Бе2+ - фенантролин в его объеме

Инкубация геля ПВК - ВИ с иммобилизованными молекулами железа в растворе фенантролина приводит к поджатию геля (рис 11, кривая 1, т-/т{ _ отношение массы геля после инкубации в растворе фенантролина к его массе до инкубации) Уменьшение массы геля можно объяснить ослаблением электростатических взаимодействий при образовании внутрикомплексного соединения ферроина с одной стороны, и, с другой стороны усилением гидрофобных взаимодействий в системе При этом ионы железа практически не вымываются из объема геля, о чем свидетельствуют значения а - мольное отношение ионов Ре2+, абсорбированных гелем, после и до погружения в раствор фенантролина, близкое к единице (рис 11, кривая 2) Совокупность

полученных результатов указывает на формирование трехкомпонентного комплекса при взаимодействии слабо сшитого геля ПВК-ВИ с Бе2+ и фенантролином

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1) Показано, что взаимодействие к-каррагинана с лизином сопровождается связыванием лизина молекулами полисахарида Определены константы связывания лизина и ионов лития со спиральной и клубковой формами полисахарида Показано наличие предпочтительного связывания молекул лизина и ионов лития спиральной конформацией к-каррагинана

2) Показано, что при взаимодействии геля к-каррагинана с фенилаланином наблюдается абсорбция аминокислоты гелем, не сопровождающаяся дополнительным структурообразованием молекул каррагинана

3) Установлено, что связывание ионов цетилтриметиламмония к-каррагинаном приводит к структурообразованию молекул к-каррагинана и к образованию новой упорядоченной структуры

4) При взаимодействии гелей ПМАК с ионами железа и ферроина в водных растворах ионы ¥е2+ и комплексы Бе - фенантролин эффективно абсорбируются гелями ПМАК, что приводит к коллапсу гелей Обнаружено формирование трехкомпонентных (полимер-ион металла-органический реагент) комплексов в объеме геля

5) При взаимодействии неионного геля на основе ВК и ВИ с ионами железа в водных средах наблюдается эффективная абсорбция Бе2+ гелем и дополнительное набухание геля Инкубация гелей с иммобилизованными ионами железа в растворах фенантролина сопровождается образованием трехкомпонентных комплексов Ре2+-фенантролин в объеме геля

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИСЕРТАЦИИ

1 Григорьев ТЕ, Гелеобразование к-каррагинана с фенилаланином, международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2003», Секция «Физика», Москва 2003, сборник тезисов стр 225

2 Григорьев ТЕ, Влияние фенилаланина на конформационное состояние к-каррагинана, VII Конференция студентов и аспирантов учебно- научного центра по химии и физике полимеров и тонких органических пленок г Тверь, 2003 г Тезисы докладов стр 16

3 Григорьев ТЕ, Гаврилко ДЮ, Насимова ИР, Махаева ЕЕ, Хохлов АР, Гелеобразование к-каррагинана в присутствии амфифильных соединений, Третья Всероссийская Каргинская Конференция Конференция «Полимеры-2004» Тезисы устных и стендовых докладов, том 1, стр 239

4 Григорьев ТЕ, Калориметрическое исследование взаимодействия к-каррагинана с фенилаланином, Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2004», секция «Физика», Физический факультет МГУ им M В Ломоносова, Москва 2004 г Тезисы докладов стр 304

5 Григорьев ТЕ, Калориметрическое исследование взаимодействия к-каррагинана с лизином и ионами лития, VIII Конференция студентов и аспирантов учебно- научного центра по химии и физике полимеров и тонких органических пленок г Солнечногорск, 2004 г Тезисы докладов стр 19

6 Grigoriev Т, Gavrilko D, Makhaeva Е, Grinberg V, Khokhlov А, Energetics of kappa- caiTageenan- amphiphile interaction, European Polymer Congress 2005, Moscow State University, Moscow, Russia, june 27-july 1 2005, p4 2-10, Ref 5341 Book of abstracts p 160

7 Григорьев ТЕ, Нгуен КХ, Скрябина ИВ Взаимодействие органических красителей с гидрогелями, Малый полимерный конгресс 2005, ИНЕОС РАН, Москва, 29 ноября-1 декабря 2005, сборник тезисов, стр 74

8 Григорьев ТЕ, Гринберг H В , Гринберг В Я, Усов А И, Махаева Е Е, Хохлов А Р Влияние амфифильных соединений на термообратимый конформационный переход к-каррагинана в водно-солевых растворах // Высокомолекулярные соединения, серия А, том 49, №6, 2007г ,стр 969-976

9 Григорьев ТЕ, Скрябина ИВ, Комплексообразование геля полиметакриловой кислоты и ферроина, XIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» 2007, тезисы докладов стр 81

10 Григорьев ТЕ, Скрябина ИВ, Махаева ЕЕ, Формирование комплексов Ре(П)-фенантролин в объеме гидрогеля, 3-я Санкт-Петербургская конференция молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» 2007 г Тезисы докладов, 2-С-03 с 185

11 Григорьев ТЕ, Нгуен Ким Хунг, Скрябина ИВ , Махаева ЕЕ, Хохлов АРЧ Формирование комплексов Fe2+ - фенантролин в объеме гидрогеля, Высокомолекулярные соединения, Серия А, том 50, №1, 2008 г, стр 83-90

Заказ № 0224 Тираж 100 экз Типография «Элит-полиграф» 117218, ул Б Черемушкинская, д 25, к 97, оф 304 (495)232-01-38 www prmttop ru

Введение

Глава I. Литературный обзор.

1.1 Полимерные гели.

1.2 Каррагинаны.

1.2.1. Виды каррагинанов.

1.2.2. Гелеобразование каррагинанов.

1.2.3. Взаимодействие каррагинанов с амфифильными соединениями. 15 1.3. Комплексные соединения.

1.3.1. Комплексообразование металлов с полимерной сеткой на основе гомополимера или сополимера.

1.3.2. Исследования комплекса [Ре(рЬеп)3] в полимерной матрице.

Глава II. Экспериментальная часть.

II. 1. Объекты исследования.

II.2. Методы исследования.

Глава III. Результаты и обсуждение.

III. 1. Взаимодействие к-каррагинана с фенилаланином. 51 111.1.1. Гелеобразование к-каррагинана в присутствии фенилаланина. 51 III. 1.2. Локальные сетки к-каррагинана, адсорбированные на поверхности в присутствии фенилаланина. 55 III.1.3. Калориметрическое исследование взаимодействия к-каррагинана с фенилаланином. 58 III. 2 Калориметрическое исследование взаимодействия ккаррагинана с лизином.

111.3. Калориметрическое исследование взаимодействия к-каррагинана с ионами лития.

111.4. Взаимодействие к-каррагинана с цетилтриметиламмоний бромидом.

III.4.1 .Калориметрическое исследование взаимодействия к-каррагинана с цетилтриметиламмоний бромидом.

111.4.2. АСМ исследование взаимодействия к-каррагинана с цетилтриметиламмоний бромидом.

111.4.3. Рентгеноструктурное исследование комплексов к-каррагинан - ЦТАБ.

111.5. Взаимодействие гелей заряженных полиметакриловой кислоты с ионами железа и ферроином.

111.6. Взаимодействие неионного геля на основе сополимера

ВК и ВИ с ионами железа и ферроином.

Выводы.

Одним из методов получения новых функциональных полимерных материалов является комплексообразование макромолекул с амфифильными соединениями различной природы.

Выяснение основных закономерностей взаимодействия полимерных макромолекул различной природы с низкомолекулярными амфифильными соединениями является актуальной задачей физики полимеров. Перспективными объектами исследований являются биосовместимые композитные системы на основе полимеров природного происхождения, в том числе способные образовывать полимерные гели физической природы. Например, каррагинаны — сульфатные анионные полисахариды. В солевых растворах макромолекулы каррагинанов претерпевают ион индуцированный конформационный переход клубок - двойная спираль, дальнейшая ассоциация спиралей приводит к образованию физического геля. Спирали каррагинана воспроизводят три основные физические характеристики ДНК - отрицательный заряд, высокую плотность заряда и двуспиральную конформацию. Взаимодействие гелей каррагинана с биологическими амфифильными соединениями, (аминокислотами, липидами) можно рассматривать как модельную систему поведения ДНК в присутствии лигандов. Исследование электростатических комплексов ДНК является важной задачей современной биофизики. С прикладной точки зрения актуальность исследования комплексообразования гелей с амфифильными соединениями обусловлена использованием полисахаридов в качестве стабилизаторов (вязкости, прозрачности), загустителей, для защиты и контроля процессов обмена в клетках живых организмов, для направленной доставки лекарств и т.д.

Исследования комплексов синтетических полимеров с органическими соединениями (красителями, ионами металлов, поверхностно активными веществами) интересны как с точки зрения фундаментальных исследований (например, изучение коллапса полиэлектролитного геля, индуцированного взаимодействием с противоположно заряженным поверхностно активным веществом), так и с позиций прикладных разработок. Взаимодействие полимеров с красителями и ионами металлов подробно рассматривалось в последние десятилетия, что создало базу для изучения механизмов формирования и структуры более сложных многокомпонентных комплексов полимеров, органических соединений и ионов металлов.

Цель работы — исследование взаимодействия гидрогелей с низкомолекулярными амфифильными соединениями: изучение влияния, природы полимерных цепей и типа сшивки на структурообразование в объеме гидрогеля.

В задачи работы входило: исследовать взаимодействие природного полианиона к-каррагинана, образующего физические гели, с аминокислотами: фенилаланином и лизином; к-каррагинана с катионным ПАВ цетилтриметиламмоний бромидом; синтетических химически сшитых полианионных гелей полиметакриловой кислоты с ионами железа и ферроином; синтетического химически сшитого неионного геля на основе сополимера Ы-винилкапролактама и 1Ч-винилимидазола с ионами железа и ферроином.

Практическая значимость работы.

Полученные в работе результаты имеют значение для понимания молекулярного механизма взаимодействия спиральных макромолекул с биологически совместимыми амфифильными соединениями и могут быть использованы для выделения различных веществ из растворов, для создания биологических микрореакторов, лекарств направленного действия, активных пищевых добавок, стабилизаторов физико-химических свойств в пищевой и косметической промышленности.

Результаты исследования взаимодействия синтетических гелей с органическими красителями (в том числе электрохромными), могут быть применены в нелинейной оптике, флуоресцентных, фотохромных, фоторефрактивных системах, при создании активных элементов индикаторов, различных химических сенсоров. с

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1) Показано, что взаимодействие к-каррагинана с лизином сопровождается связыванием лизина молекулами полисахарида. Определены константы связывания лизина и ионов лития со спиральной и клубковой формами полисахарида. Показано наличие предпочтительного-связывания молекул лизина и ионов лития спиральной конформацией к-каррагинана.

2) Показано, что при взаимодействии геля к-каррагинана с фенилаланином наблюдается абсорбция аминокислоты гелем, не сопровождающаяся дополнительным структурообразованием молекул каррагинана.

3) Установлено, что связывание ионов цетилтриметиламмония к-каррагинаном приводит к структурообразованию молекул к-каррагинана и к образованию новой упорядоченной структуры.

4) При взаимодействии гелей ПМАК с ионами железа и ферроина в водных растворах ионы Ре2+ и комплексы Бе - фенантролин эффективно абсорбируются гелями ПМАК, что приводит к коллапсу гелей. Обнаружено формирование трехкомпонентных (полимер-ион металла-органический реагент) комплексов в объеме геля.

5) При взаимодействии неионного геля на основе ВК и ВИ с ионами у. железа в водных средах наблюдается эффективная абсорбция Бе гелем и дополнительное набухание геля. Инкубация гелей с иммобилизованными ионами железа в растворах фенантролина сопровождается образованием трехкомпонентных комплексов Ре2+- фенантролин в объеме геля.

1. Hagerstrom Н., Pqlymer Gels as Pharmaceutical Dosage Forms //Sweden, Uppsala University, Tryck&Medier, 2003, 76p.

2. Chang H.M., Lu T.C., Chen C.C., Tu Y.Y., Hwang J.Y., Isolation of Immunoglobulin from Egg Yolk by Anionic Polysaccharides // J. Agric. FoodChem., 2000, 48, p. 995-999.

3. Gardin H., Pauss A., к-Carrageenan/Gelatin Gel Beads for the Co-Immobilization of Aerobic and Anaerobic Microbial Communities Degrading 2,4,6-Trichlorophenol Under Air-Limited Conditions // Appl. Microbiol. Biotechnol., 2001, 56, p. 517-523

4. Imeson A. P., Handbook of Hydrocolloids, ed: Philips, G.O., Williams-P.A., 2000// Woodhead Publishing Limited, p. 87-102.

5. Piculell L., In Food Polysaccharides and Their Applications, ed. A. M. Stepen, Marcell Dekker//New York, 1995, p. 205-244.

6. Vreeman H.Y., Snoeren T.H.M., Payens T.A.J., Physicochemical Investigation of к-Carrageenan in the Random State // Biopolymers, 1980, 19, p. 1357-1374.

7. Smidsrod O., Molecular Basis for Some Physical Properties of Alginates in the Gel State // Faraday Disscuss. Chem. Soc., 1974, 57, p. 263-274.

8. Norton LT., Goodall D.M., Morris E.R., Rees D.A., Kinetic Evidence Consistent with Double Helix Formation in к-Carrageenan Solution // J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1979, 12, p. 988-999.

9. Rees D.A., Outline Studies in Biology, Polysaccharide shapes // London, Chapmann and Hall, 1977 80p.

10. Anderson N.S., Campbell J. W:, Harding M.M., Rees D.A., Samuel J. W.B., X-Ray Diffraction Studies of Polysaccharide Sulfates: Double Helix Models for kappa- and iota- Carrageenans // J. Mol Biol., 1969, 45, p.85-99.

11. Reid D.S., Brice T.A., Clark A.H., Rees D.A., Helix-coil Transition in Gelling Polysaccharides // Farad. Discuss. Chem. Soc., 1974, 57, p.230 -240.

12. Morris E.R., Rees D.A., Robinson G., Cation-Specific Aggregation of Carrageenan Helices: Domain Model of Polymer Gel Structure // J. — Mol. Biol., 1980, 138, p. 349-362.

13. Grasdalen H., Smidsrod O., Cesium-133 NMR in the Sol-gel States of Aqueous Carrageenan. Selective Site Binding of Cesium and Potassium Ions in for kappa-Carrageenan Gels // Macromolecules, 1981, 14, p.229-231.

14. Smidsrod O., Andersen I.L., Grasdallen H., Larsen B., Painter T., Evidence for a Salt Promoted "freese-out" Oflinkade Conformation in Carrageenans as a Phe-requisite for Gel Formation // Carbohid. Research. 1980, 80, p. 11-17.

15. Jones RA., Staples- E.J., Penman A., Helix-coil Transition of iota-Carrageenan Segments by Light Scattering and Membrane Osmometry /A J.C.S.Rerkin II, 1973., p. 1608-1615.

16. Rees D.A., Scott W.E., Williamson F.B., Correlation of Optical Activity with Polysaccharide Conformation // Nature, 1970, 227, p.390-392.

17. Morris E.R., Rees D.A., Norton IT., Goodall D.M., Calorimetric and Chiroptical Evidence of Aggregate-Dirven Helix Formation in Carrageenan Gels // Carbohid. Research. 1980, 80, p. 317-322.

18. Ciszkowska M., Kotlyar I, Conductometric Detection of Coil-to-Helix Transition of Anionic Polysaccharides. K-Carrageenan // Anal. Chem. 1999, 71, 5013-5017.

19. Morris E.R., Norton IT., Polysaccharide Aggregation in Solution and Gels // In: Aggregation Processes in Solution, Amsterdam Oxford N—Y, Elsevier Scientific Publishing Company, 1983, p. 549-557.

20. Morris E.R.; Rees D A., Robinson G., Young G.A., Competitive Inhibition: of Interchain Interaction in Polysaccharide System // J. Mol. Biol., 1980; 138, p. 363-374.

21. Nilsson Si, Piculell L„ Helix-Coil Transitions of Ionic Polysaccharides Analyzed within the Poisson-Boltzmann Cell Model. 4. Effects of Site-Specific Counterion Binding // Macromolecules, 1991, 24, p. 3804-3811.

22. Zhang W., Piculell L., Nilsson S:, Knutsen S.H., Catiön Specificity and Cation-Binding to Low Sulfated Carrageenans // Carbohydrate Polymers; 1994, 23, p. 105-110 .

23. Viebke C, Borgstrom J;, Garlsson, Piculell L., Williams P., A Differential Scanning Calorimetry Study of K-Carrageenan in the NaCl/Nal/CsI/CsCl Systems and Analysis by Poisson-Bolttzman Calculations // Macromolecules 1998, 31, 1800-1841.

24. Bongaerts, K., Reynaers Hi, Zanetti F., Paoletti S., On the Molar Mass of K-Carrageenan in the Course of Conformational. Transition from the Disordered to the Fundamental Ordered Form // Macromolecules 1999, 32, 675-682.

25. Rinaudo M, Kirimiam A., Milas M., Polyelectrolyte Behavior of Carrageenans in Aqueous Solution // Biopolymers, 1979, 18, p.1673-1683.

26. Viebke G., Piculell L., Nilsson S;, On the Mechanism of^Gelation of Helix-Forming Biopolymers // Macromolecules, 1994, 27, p. 4160-4166.

27. Semenova M.G., Plashina I.G., Braudo E.E., Tolstogusov KB., Structure Formation in Sodium K-Carrageenan Solutions// Garbohydrate Polymers, 1988, 9, p. 133-145

28. Wittgren B., Borgstrom J., Piculell L., Wahlund K.G., Conformational Change and Aggregation of Kappa-Carrageenan Studied by Flow Field-Flow Fractionation and Multiangle Light Scattering // Biopolymers, 1998, 45, p. 85-96.

29. Viebke C., Borgstrom J., Piculell L., Characterization of Kappa-Carrageenan and Iota-Carrageenan Coils and Helices by MALLS/GPC // Carbohydrate Polymers, 1995, 27, p. 145-152.

30. Yguchi Y., Thanh T., Urakawa H., Kajiwara K., Structural Characteristics of Carrageenan Gels : Temperature and Concentration Dependence // Food Hydrocoloids 2002, 16, p. 515-522

31. Ueda K., Miyuki I., Matsuzaki Y., Ochiai H., Imamura A., Observation of the Molecular Weight Change During the Helix-Coil Transition of K-Carrageenan Measured by the SEC-LALLS Method // Macromolecules, 1998, 31, p. 675-680.

32. Ioannis S. Chronakis, Lennart Piculell, Johan Bongstrom, Rheology of Kappa Carrageenan in Mixtures of Sodium and Cesium Iodite: Two Types of Gels // Carbohydrate Polymers, 1996, 31, p. 215-225.

33. Singh S.K., Shen B.C., Chou S.T., Fan L.T., Acid Hydrolysis of K-Carrageenan in a Batch Reactor: Stochastic Simulation of Change of Molecular Weight Distribution With Time // Biotechnol.Prog. 1994, 10, p.389-397.

34. Karlsson A., Singh S.K., Acid Hydrolysis of Sulphated Polysaccharides. Desulphation and the Effect on Molecular Mass // Carbohydrate Polymers, 1999, 38, p. 7-15.

35. Singh S.K., Jacobsson S.P., Kinetics of Acid-Hydrolysis of Kappa-Carrageenan as Determined by Molecular-Weight (SEC-MALLS-RI), Gel Breaking Strength, and Viscosity Measurements // Carbohydrate Polymers, 1994, 23, p. 89-95.

36. Meunier V., Nicolai T., Durand D., Parker A., Light Scattering and Viscoelasticity of Aggregating and Gelling k-Carrageenan // Macromolecules, 1999, 32, p.2610-2616.

37. Masahiko Okamoto, Tomohisa Norisuye, Mitsuhiro Shibayama, Time-resolved Dynamic Light Scattering Study on Gelation and Gel Melting Processes of Gelatin Gels // Macromolecules, 2001, 34, p.8496-8502.

38. Shtykova E., Dembo A., Elena Makhaeva, Aleksei Khohlov, Guennady Evmenenko; Harry Reynaers, SAXS Study of i- Carrageenan-Surfactant Complexes // Langmuir, 2000, 16, p.5284-5291.

39. Evmenenko G., Theunissen E., Reynaers H., Structural Investigations of Carrageenan-Surfactant Systems by Synchrotron X-Ray Scattering // Journal Of Polymer Science Part B-Polymer Physics, 2000, 38, p. 28512858.

40. G. Evmenenko, E. Theunissen, K. Mortensen, H. Reynaers, SANS study of surfactant ordering in k-carrageenan/cetylpyridinium chloride complexes // Polymer,2001, 42, p. 2907-2913.

41. Merta J., Garamus V.M., Kuklin A.I., Willumeit R., Stenius P., Determination of the Structure of Complexes Formed by a Cationic Polymer and Mixed Anionic Surfactants by Small-Angle Neutron Scattering // Langmuir, 2000, 16, p. 10061-10068.

42. Li L., Liu E., Lim C.H., Micro-DSC and Rheological Studies of Interactions between Methylcellulose and Surfactants // J. Phys. Chem. B, 2007, 111,p. 6410-6416.

43. BiirovaT.V., GrinbergN.V.,.GrinbergV.Ya.,UsovA.V.,TqlstogusovV.B:, KruifC.G., Conformational Changes;inai and^^^k - Carrageenans induced by Complex Formation* with Bovine ß - Casein // Biomacromolecules, 2007, 8, p. 368-375:

44. Gong J.P., llirota N., Kakugo A. Narita T., Osada Y., Effect of Aspect i Ratio on^ProteiniDiffusion in Hydrogels // J: Phys: Chem: B; 2000; 104, p: ): 9904-9908:1.50- Rdi Baeza, D:J. Carp; O.E. Perez, A.M.R. Pilosof, K>Carrageenan —

45. Protein interactions: Effect of Proteins on Polysaccharide Gelling. and

46. Textural properties //Lebesm.- Wiss. Un.- TechnoL, 2002, 35, p. 74:1-747.

47. V. Ya. Grinberg, V.B. Tolstoguzov, Thermodynamic Incompatibility of i Protein and Polysaccharides in Solutions // Food Ilydrocolloids, 1997, 11,1.p. 145-158.6

48. Baussay K., Nicolai T., Durand D., Effect of the Cluster Size in the Micro

49. Phase; Separation in mixtures of ß-Lactoglobulin Clusters and K-Carrageenan //Biomacromolecules, 2006, 7, p: 304-309:s

50. Persson Bl, Caram — Lelham N., Sundelöff L. — O., Polyelectrolyte / Amphiphile Interaction Studied by Surface Tension^ Measurements // International J. Biol. Macromol, 1996, 19, p. 263-269.

51. Caram — Lelham N., Sundelöff L. — O., The Effect of Hydrophobic Character of Drugs and Helix coil Transition of к-Carrageenan on the Polyelectrolyte - drug Interaction // Pharmaceutical Re's., 1996, 13, p. 920925.

52. Persson В., Caram — Lelham N., Sundelöff L. — O., Dextran Sulfate -Amphiphile Interaction Effect of Polyelectrolyte Charge Density and Amphiphile Hydrophobicity // Langmuir 2000, 16, p. 313-317.

53. Hugerth A., Sundelöff L. — O., The Effect of Polyelectrolyte Counterion Specificity, Charge Density, and Conformation on Polyelectrolyte -Amphiphile Interaction : The Carrageenan / Furcellaran Amitriptiline System II Biopolymers,2001, 58, p. 186-194.

54. Hugerth A., Sundelof L.-A., Effect of Polyelectrolyte Counterion Specificity on Dextran Sulfate-Amphiphile Interaction in Water and Aqueou/Organic Solvent Mixtures II Langmuir 2000, 16, p. 4940-4945.

55. Кукушкин Ю.Н., Соединения высшего порядка, JI. Химия, 1991, 112 с.

56. Shah R., Devi S., Dithizone-anchored poly(vinylpyridine) as a chelating resin for the preconcentration and separation of gold (III) from platinum (IV),copper (II) and mercury (II) И Analist. 1996, 121, p. 807-811

57. Varghese S., Lele A.K., Srinivas D., Mashelkar R.A., Role of hydrophobicity on structure of polymer-metal complexes // J. Phys. Chem. В 2001, 105, p. 5368-5373

58. NagaiA., Takahashi A., Komatsu Т., Nakagawa Т., Complex formation of poly(4-vinylpyridine) with copper(II) ion in mixed solvent // Polym. J. 1988, 20(8), p. 609-614

59. Михайлов O.B., Желатин как матрица в координационной химии // Природа 2000, 8, с. 16-26л I

60. Sasaki, Yataki К., Maeda НEffect of the hydrophobicity on Ca binding to ionic gels // Langmuir 1998, 14, 796-799

61. Gustafson R.L., Lirio J.A., Binding of divalent metal ions by cross-linked polyacrylic acid I I J. Phys.Chem. 1968, 72, p. 1502-1505

62. Chujo Y., Sada K., Saeguesa Т., Iron(II) bipyridyl-branched polyoxazoline complex as a termally reversible hydrogel // Macromol. 1993, 26,p. 6315-6319

63. Ж Zhou L.-D., Wang H.-X., Yu H.-H., Gu E.-D., Jiang D.-S., Syntheses and spectral analyses of a polymer 8-hydroxyquinoline side group and its chelate complexes // J. Wuhan Uni of Tech. 2006, 28, p. 67-69

64. Ju X.-J., Chu L.-Y., Lui L., Mi P., Lee Y.M., A Novel Thermoresponsive Hydrogel with Ion-Recognition Property through Supramolecular Host-Guest Complexation // J. Phys.Chem.B 2008, 112, p. 1112-1118.

65. Tokuyama H., Iwama Т., Temperature-Swing Solid-Phase Extraction of Heavy Metals on a Poly(N-isopropilacrylamide) Hydrogel // Langmuir 2007, 23, p. 13104-13108.

66. Yin Y., Zhang H., Nishinari K., Voltammetric Characterization on the Hydrophobic interaction in Polysaccaride Hydrogels // Ji Phys.Chem.B 2007, 111, p. 1590-1596.1.) |

67. Burrows H.D., Ige J., Oyewumi L.O., Fe(phen)3. aquation in aqueous polyacrylamide solution // React. Kinet. Catal. Lett. 1991, 44, p. 483-487

68. Kloster G.M., Taylor C.M., Watton S.P., Effects of multiple covalent attachments of immobilized iron(II) 1,10-phenanthroline complexes in silica sol-gels II Inorg.Chem. 1999, 38, p. 3954-3955

69. Альбертсон П.-.О, Разделение клеточных частиц и макромолекул // "Мир", Москва 1974, 381с.

70. Ikeda S., Morris V.J., Nishinari К, Microstructure of aggregated and nonaggregated к-Carrageenan Helices Visualized by Atomic Forse Microscopy // Biomacromol. 2001, 2, p. 1331-1337.

71. Morris V.J., Kir by A. R., Gunning A. P., A Fibrous Model for Gellan Gels from Atomic Forse Microscopy Studies // Progr. Colloid Polim. Sei. 1999, 114, p. 102-108.

72. Spink S.H., Chaires J.B., Thermodynamics of the Binding of a Cationic Lipid to DNA// J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, p. 10920-10928:

73. ZantlR., Baicu L., Artzner F., Sprenger I., Rapp G, Raldler I., Thermotropic Phase Behavior of Cationic Lipid-DNA Complexes Compared to Binary Lipid Mixtures // J. Phys. Chem. В 1999, 103;, p. 10300-10310

74. Mclntire T.M., Brant D.A. , Imaging of polysaccharide cycles by AFM // Int. J. of Biol. Macromol. 1999. 26, p.303-310.

75. Вайнштейн Б.К., Дифракция рентгеновых лучей на на цепных молекулах // Из-eo Академии Наук, Москва 1963, 372 с.

76. Sokolov Е., Yeh F., Khokhov А., Grimberg V., Chu В., Nanostructure Formation in Polyelectrolyte-Surfactant Complexes // J. Phys. Chem. В 1998, 102, p. 7091-7098.

77. Baker J.P., Hong L.H., Blanch H:W., Prausnitz J.M., Effect of Total Monomer Concentration- on the Swelling Behavoir of Cationic Acryamide-Based hydrogels I I Macromolecules. 1994, 27, p. 1446-1454.

78. Katayama S., Myoga A., Akahori Y., Swelling behavior of amphoteric gel and the volume phase transition //J. Phys. Chem. 1992.96p. 4698-4701.87.