Влияние биологически активных веществ на свойства и структуру монослоев и поверхностных пленок производных фуллерена C60 тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

□034(зоо■

ЖИЛЬЦОВА ОЛЬГА ЕВГЕНЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ МОНОСЛОЕВ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНА С«,

02.00.04 - Физическая химия

1 5 ОКТ ?009

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Казань - 2009

003479637

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте металлорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН

Научный руководитель:

доктор химических наук, член-корр. РАН, профессор Домрачев Георгий Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Смирнова Наталья Николаевна;

доктор химических наук, профессор Коваленко Валерий Игнатьевич

Ведущая организация:

Казанский государственный технологический университет

Защита диссертации состоится 28 октября 2009 года в 14 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 022.005.01 при Учреждении Российской академии наук Институте органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН по адресу: 420088, г. Казань, ул. акад. Арбузова, 8, конференц-зал института.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Учреждения Российской академии наук Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 420088, г. Казань, ул. акад. Арбузова, 8, ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН.

Автореферат диссертации разослан сентября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат химических наук

Р.Г. Муратова

Актуальность проблемы

Формирование мономолекулярных слоев и тонких пленок нетрадиционных ПАВ на жидких и твердых подложках относится к мало изученным процессам, представляющим значительный интерес в области физической химии поверхностных явлений. Важность этого явления связана с возрастающим значением супрамолекулярных систем в микроэлектронике и медицине. Особую значимость приобретают системы на основе производных фуллерена, обладающие уникальным комплексом окислительно-восстановительных и радикальных свойств. Эти свойства позволяют им выступать в качестве лекарственных веществ, органических уникальных ферромагнетиков, излучателей света при электро- и фотовозбуждении, генераторов синглегного кислорода, а также выполнять роль искусственных биомембран при создании и прогнозировании свойств новых лекарственных средств.

Получение мономолекулярных и тонких пленок фуллеренов осложняется процессами структурирования и агрегации фуллеренов на межфазной границе. Регулирование структуры пленок может быть осуществлено за счет введения в водную субфазу веществ, способствующих гидрофилизации фуллереновых пленок, либо формированием смешанных липофильных пленок фуллерен-ПАВ. Большое влияние на свойства тонких пленок оказывают биологически активные вещества (БАВ), способные иммобилизоваться в монослои и тонкие пленки, принципиально изменяя их структуру. Взаимодействие БАВ с пленками может происходить за счет гидрофобного связывания, окислительно-восстановительных и радикальных процессов с участием фуллеренового ядра, а также типично коллоидно-химических процессов - капиллярных, адсорбционных и других.

В настоящее время в литературе имеются разрозненные и зачастую противоречивые данные по взаимосвязи физико-химических свойств конечных тонких пленок производных фуллеренов и условий формирования исходных монослоев на жидкой подложке, определяющих 20-состояние. Физико-химические параметры изотерм сжатия монослоев, такие как молекулярная площадь и жесткость (эластичность), являются аналитическими характеристиками пленки, характеризуют межмолекулярные взаимодействия компонентов пленки на границе вода-воздух и определяют структуру перенесенной пленки на твердую подложку. Кроме того, площадь полярной части молекулы лекарственного вещества является прогностическим фактором, определяющим его биодоступность [Кубиньи Г., 2006].

Цель работы: Целью настоящей работы является установление физико-химических закономерностей получения монослоев и поверхностных пленок на основе

производных фуллерена Сво и исследование влияния биологически активных веществ на свойства и структуру пленок.

В задачи исследования входило:

1. Обоснование условий получения стабильных монослоев производных фуллерена С60 на поверхности воды.

2. Изучение влияния водорастворимых гидроксилсодержащих биологически активных соединений в субфазе на свойства и структуру монослоев и пленок производных фуллерена См.

3. Установление влияния регуляторов радикальных процессов (ингибиторов и акцепторов свободно-радикальных реакций и стабильных радикалов) на структуру и свойства монослоев и пленок производных фуллерена С60.

4. Изучение агрегации и структурирования фуллеренов под действием липофильных биологически активных веществ в смешанных монослоях и пленках.

Научная новизна.

1. Впервые экспериментально обоснованы и сформулированы условия формирования тонких пленок производных метано[60]фуллеренов и фуллерено-С60-[1,2-с] пирролидинов на поверхности воды.

2. Выявлена стабилизация монослоев производных фуллерена С60 под действием водорастворимых биологически активных соединений, содержащих реакционно-способную гидроксильную группу в водной и щелочной средах.

3. Впервые предложено использовать систему «регулятор радикальных процессов (2,4,6- три-трет-бутилфенол - ингибитор свободно-радикальных реакций, 2-метил-2-нитрозопропан - акцептор свободных радикалов, и стабильный радикал - 2,2,6,6-тетраметил пиперидин- 1-оксил) - производное фуллерена С^" в монослоях как биомиметическую модель антиоксидантной активности. Установлена взаимосвязь природы регулятора радикальных процессов с состоянием и структурой смешанных монослоев и перенесенных пленок.

4. Впервые выявлено структурирующее действие липофильных тритерпеноидов в монослоях и перенесенных смешанных пленках «производное фуллерена С6о -тритерпеноид».

Практическая значимость.

Способность монослоев и тонких пленок изученных производных фуллерена С60 иммобилизовать водорастворимые гидроксилсодержащие БАВ из класса фенолов, у-лактонов и пиримидинов может быть использована при создании супрамолекулярных биосенсоров. Включение липофильных тритерпеноидов и лецитина в смешанные монослои с фуллеренами позволяет создавать наноустройства, чувствительные

элементы которых имеют заданную структуру. Гидрофобные взаимодействия «производные фуллерена С60 - тритерпеноид» могут способствовать транспортной функции этого комплекса в организме человека, что чрезвычайно важно в фотодинамической терапии препаратами на основе фуллеренов.

Изученные фуллерены могут участвовать в радикальных процессах организма человека, выполняя роль антиоксидантов.

Значение экспериментально определенных величин молекулярной площади производных фуллеренов могут быть использованы для прогнозирования их фармакологических свойств.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на «XI Нижегородской сессии молодых ученых (естественные науки)» (Татинец, 2006), «XII Нижегородской сессии молодых ученых (естественные науки)» (Татинец, 2007), «XIII Нижегородской сессии молодых ученых (естественные науки)» (Татинец, 2008), VII научной сессии «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (Н.Новгород, 2008), VIII научной сессии «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (Н.Новгород, 2009), Международном симпозиуме «ФФС-2008» (Минск, 2008), V Всероссийском научном семинаре и Молодежной научной школе «Химия и медицина» (Уфа, 2005).

По результатам работы опубликовано 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в международном сборнике «ФФС-2008» и 6 тезисов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав (литературный обзор, экспериментальная часть, результаты работы и их обсуждение).

Работа изложена на 141 странице машинописного текста, содержит J5 таблиц, 56 рисунков. Список литературы включает 125 работ отечественных и зарубежных авторов.

Автор выражает глубокую признательность профессору, д.х.н. Мельниковой Н.Б. (кафедра фармацевтической химии и фармакогнозии НижГМА) за помощь и ценные научные консультации.

Объекты и методы исследования.

Для исследования использовали фуллерен Сад и производные фуллерена Сю I-VIII. Чистота производных по результатам высокоэффективной жидкостной хроматографии составляла 99,2 - 99,8 %.

А - метано[60]фуллерены

° Ц/°'СНз о _ I/

НзС-О-С^-К 9 о г-К.

С2Н5-0-С-х-С-0-< N0

сн.

СН3

Р-МФ (I) (NOJ-мМФ (II)

9 9 Л. Ъ:

© ^

(N0 )2-мМФ (III) (N0 )4-бис-фосфонато-МФ (IV)

Б - фуллеропирролидииы

н2 о-с3н/ ?Нз о

-с-о-с -PC , /^Х » /^Ч Ун

СНз

napa-PS-аль-ФП (VI)

?Н' с

Ov»

мета-РБ-аль-ФП (VII) О

Me-ra-PS-бис-аль-ФП (VIII)

Автор выражает глубокую благодарность чл.-корр. АН РТ, профессору, д.х.н. Нуретдинову И.А. и всем сотрудникам лаборатории Химии углеродных наноматериалов Института органической и физической химии им. А.Е.Арбузова Казанского научного центра РАН за синтез производных фуллерена Сад. Все фуллерены охарактеризованы методами УФ, ИК, 3|Р, 'Н, 13С ЯМР спектроскопией, MALDI TOF масс-спектроскопией.

Дигидрокверпетин > 97 % чистоты предоставлен ООО «Росбиопром» (г. Саров Нижегородской области), перекристаллизован из смеси спирта с водой и высушен до постоянной массы. Кверцетин > 95 % чистоты приобретен в фирме Sigma (Q 0125). 4-метилфенол > 99 %, аскорбиновая кислота > 99,6 %, арахиновая кислота > 99,8 % использованы как товарные реагенты фирмы «Merck». Фторурацил получен из 5% раствора препарата «Фторурацил-Лэнс» ЗАО «Верофарм» (г. Одинцово, Московской области). Анальгин - 1-фенил-2,3-диметил-4-метиламино-пиразолон-5-М-

метансульфонат натрия > 99% чистоты предоставлен ЗАО «ГеоМед». Тритерпеноиды (бетулиновая кислота (БК), бетулинол (Б), бетулинола биацетат (ББА)) синтезированы по соответствующим методикам [Флехтер О.Б., 2000 - 2002г], их физико-химические свойства (ИК, 'Н-ЯМР, ТСХ, ГЖХ) соответствовали литературным. Бетулиновая кислота (БК) Тп.,= 290-292°С, Бетулинол (Б) ТГ11= 255-257 °С, Бетулинола биацетат (ББА) Тпл= 213-216UC. 2.4.6-Три-тс>е//1-бутилфенол (ТТБФ) приобретен в фирме Aldrich (2005, Р. 1687). 2-Метил-2-нитрозопропан (МНП) синтезирован по методике [Stovvell J.С, 1971 г]. Продукт представлял собой бесцветные кристаллы, являющиеся димером, т. пл. 74-75 С и использовался свежеприготовленным. 2,2.6.6-Тетраметилпиперидин-1-оксил (TEMPO) синтезирован по методике [E.J Rauchman, 1975г]. Тпл= 36-37°С. Лецитин - 1-пальмитоил-2-олеил-5П-глицеро-3-фосфатидилхолин (99%), для получения модельных биомембран использован в виде хлороформного раствора (SIGMA Chemical Со).

Приборы и техника эксперимента.

Монослои и пленки изучат на автоматизированной установке, состоящей из тефлоновой ванны и весов Ленгмюра. Для формирования нерастворимого монослоя на поверхность водной фазы помещали неводные растворы изучаемых соединений. После испарения растворителя монослои сжимали в условиях, обеспечивающих минимальный гистерезис сжатия. При сжатии монослоя измеряли площадь поверхности А и силу л (поверхностное давление), которая действует на подложку до и после нанесения монослоя на поверхность жидкости. Поверхностное давление л где у0 и у (мН/м) -поверхностное натяжение до и после нанесения монослоя.

Молекулярную площадь липофилыюго соединения в монослое или эффективную молекулярную площадь этого соединения в смешанной пленке (по одному из компонентов) А0 определяли графически путем экстраполяции спадающего участка изотермы iz=f(A) на ось абсцисс (л=0). Жесткость (эластичность) двумерной пленки оценивали по крутизне наиболее вертикального участка изотермы сжатия it=f(A), используя коэффициент пропорциональности (3, р* '

dii "Я"

dA У.

Перенос монослоев из водных растворов на поверхность стекла осуществляли методом горизонтального погружения. Тонкие пленки также формировали нанесением из хлороформных растворов липофильных соединений на поверхность стекла.

Атомно-силовая .микроскопия была проведена в полуконтактном режиме на приборе Solver-P-47 и в неконтактном режиме на сканирующем зондовом микроскопе "Solver Bio NT-MDT" (г. Зеленоград).

Измерение краевых углов смачивания проводили с помощью горизонтального микроскопа в условиях натекания.

Высокоэффективную жидкостную хроматографию проводили на хроматографе марки «ЗЫтас^и ЬС-10», колонка С)8, подвижная фаза - ацетонитрил - вода, температура колонки 40'С в градиентном режиме

Расчеты структур выполняли с использованием программы НурегСЬеш (версия 7.52). В качестве силового поля молекулярной механики выбрано поле ММ+. Для оптимизации геометрии и минимизации энергии системы выбран алгоритм Ро1ак-ШЫеге. Для расчета плотности зарядов был использован ОРТ - метод (ВЗ - 1ур).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Структура и стабильность монослоев производных фуллерена Сб0 на водной подложке.

Состояние монослоев производных фуллерена С()0 1-УШ определялось природой растворителя (бензол, толуол, дихлорбензол, хлороформ), из которого формируется пленка, скоростью ее растекания и испарения из нее растворителя, площадью растекания, объемом аликвоты наносимого раствора, объемной (Су) и поверхностной (С5) концентрацией. Минимальное структурирование и агрегация фуллеренов 1-УШ в пленках на водной субфазе при постоянной площади растекания пленки (270 см2) достигалось в пленках, сформированных из 20 мкл хлороформных растворов с объемной концентрацией С% = (4,5±0,2)-10*4 моль/л при испарении растворителя в течение 30 минут. На рисунке 1 на примере монослоев фуллерена Р-ФП (V) представлено влияние поверхностной концентрации С5 на свойства монослоев. Кривая 2 соответствует истинному монослою фуллерена Р-ФП (V), поскольку, величина его молекулярной площади Ао, близка к теоретически рассчитанной А0,теор- Для плотноупакованного слоя, равной 0,87 нм2/молекулу. я, мН/м 80-

60-

40 -

20-

Рис. 1. л-А изотермы тонких пленок фуллерена Р-ФП (V), сформированных в различных условиях.

1,0 2,0 3,0 4,0 А, вагУмолевулу

№ кривой С'-Ю" моль/см2 Су-10'1 моль/л У,;|ИК„„„,|. МКЛ

1 4,56 4,1 30

2 3,04 4,1 20

3 1,52 4,1 10

4 0,74 1,0 20

Монослои фуллерена Р-ФП (V) с молекулярными площадями А0, близкими к теоретически рассчитанной Ао,теоР, формируются из жидкой пленки с поверхностной концентрацией Сэ фуллерена 3,0-3,7 •10'" моль/см2, а жесткость монослоев при этой поверхностной концентрации равна 1,75 - 2,10* 1017Н/м3(рис. 2).

р-ю11 И/м' 2,5

Рис. 2. Зависимость свойств тонких пленок Р-ФП (V) от его концентрации на поверхности субфазы.

1- А0=А;С5)

2.0 3,0 4,0 5.0"" 2* )

СЮ'1 моль/см"

Аналогичные зависимости состояния пленок от условий получения наблюдаются для других производных фуллерена См- В целом, состояние монослоев зависит от природы аддендов фуллерена С60, и в стандартизованных условиях (аликвота и Су, соответствующие одинаковой С5), величины Ао при близких значениях жесткости различаются (рис. 3).

71,мН/м 80-

Рис. 3 п-А изотермы тонких пленок фуллерена Сбо и фуллеренов Сбо I, III - VIII на поверхности воды. Условия: Cv=4,5-10"4 мольл', Cs =3,33-10 " моль/см2

а) 1-фуллерен С6о, 2-Р-МФ; 3-(Ш)2-мМФ; 4 - (NO)4-6hc-фосфонато-МФ

б) 5-Р-ФП; б-пара-РБ-аль-ФП, 7-мета-Р8-аль-ФП; 8-MeTa-PS-бис-аль-ФП.

0,5 1,0 14 А,нм7молекулу

а)

3,5 1,0 1.5 АдшУмалекуху б)

Производное фуллерена С«о С^-Ю11, моль/см2 Ао ±0,01, нм2/молекулу яс,мН/м Жесткость (ß±0,l)-1017 Н/м3

Р-МФ (I) 4,07 0,74 65-70 2,3

(NO )2-мМФ (III) 3,26 0,85 65-70 2,0

(NO )4-бис-фосфонато-МФ (IV) 3,48 0,93 70-75 2,2

Р-ФП (V) 3,41 0,71 72-75 2,0

napa-PS-аль-Ф П (VI) 3,41 0,75 70-75 1,8

MCia-PS-аль-ФП (VII) 3,48 0,56 60 2,0

мета-РБ-бис-аль-ФП (VIII) 3,33 0,60 72-75 2,5

Максимальные значения А0, равные 0,85 и 0,93 нм2/молекулу, характерны для производных фуллерена С60 III и IV с наиболее объемными аддендами, препятствующими агрегации и более интенсивно взаимодействующими с водой. Фуллерены с менее объемными и более липофильными аддендами (I, II, V), чем у фуллеренов III и IV, или липофильными аддендами с ароматическими фрагментами (VI-VIII), имеющими высокое сродство к фуллереновому ядру, способны образовывать пленки, в которых часть молекул переходит во второй слой. Значения Ао равные 0,65±0,1 нм2/молекулу, обычно характерны для монослоев с «шахматной» конфигурацией [Wang Sh., 1997].

Воздух4

Вода ~ " - _ г - Вода ~ " — г -

Увеличение липофильных ароматических «бензальных» иета <пэр^—Qii4 сч

н

фрагментов в адденде фуллерена VIII, вероятно, способствует усилению процесса перехода молекул во второй слой и, соответственно, увеличению жесткости пленки (табл. к рис. 3). Следовательно, при формировании стабильных монослоев, необходимо создавать дополнительные условия, обеспечивающие либо гидрофилизацию фуллеренового ядра, либо уменьшение электростатического притяжения молекул фуллерена, предотвращающие агрегацию молекул в пленке.

Уменьшение агрегации производных фуллерена С6о за счет изменения электростатических взаимодействий в монослоях и пленках возможно при добавлении электролитов в водную субфазу, которые изменяют параметры изотерм сжатия за счет формирования двойного электрического слоя на пленках фуллерена С6о-

Аналогичные изменения в структуре пленок производных фуллерена С60 наблюдаются при изменении рН субфазы, создаваемой компонентами ацетатно-фосфато-боратной буферной смеси (универсальная буферная смесь) с постоянной ионной силой. На рисунке 4 представлена типичная зависимость свойств монослоев от рН субфазы на примере монослоя Р-МФ (I).

Р'10""Н/м3 1-5,0

pH au, ±0,01, нм3/молекулу яс,м11/м Жесткость (ß±0,l)-1017, Н/м3

6,00 0,62 68-73 2,9

7,00 0,67 72 1,7

8,63 0,73 72 1,9

9,30 0,74 72-75 2,1

10,00 1,09 70-75 1,1

11,85 1,10 70-73 1,0

7 8 9 10 pH субфазы

Рис. 4. Зависимости свойств монослоев Р-МФ (1) от pH субфазы при 293 К: 1 - А0=%Н); 2 - ß= f(pH).

Па субфазе с рН 10,0 производные фуллерена См П-УШ образуют монослои, отличные от «шахматной» конфигурации, А0 которых незначительно превышает теоретически рассчитанную величину для плотноупакованного слоя - расширенные монослои (рис.4, табл.1).

Таблица 1.

Производное фуллерена Сли а« ±0,01, нм2/молек*улу ггс,м11/м Жесткость (р±0,1)-1017 Н/м3

Р-МФ(1) 1,10 70-75 1,1

(N0 )-ММФ (И) 1,00 70-75 1,2

(NO Ь-мМФ (III) 1,10 60-65 1,0

(N0 )4-бис-фосфонато-МФ (IV) 1,10 60-70 1,1

Р-ФП (V) 1,00 70-75 1,4

пара-РЯ-аль-ФП (VI) 1,13 70-75 1,0

Mera-PS-аль-ФП (VII) 0,86 65-70 1,0

мета-Р5-бис-аль-ФП (VIII) 1,00 70-72 1,0

Уменьшение жесткости пленок с 1,8±0,2-1017 Н/м3 (субфаза - вода) до 1.2±0.2-1017 Н/м3 (субфаза - буферный раствор с рН 10,0) и увеличение молекулярной площади фуллеренов в монослоях на щелочной субфазе до 1,0±0,1нм2, не зависят от природы аддендов. Эти результаты свидетельствуют о влиянии нековалентных взаимодействий, главным образом электростатических, вносимых сильным основанием (щелочным гидроксилом) только на электронодефицитное фуллереновое ядро. Часть ОН" ,вероятно, адсорбируется на фуллереновом ядре и способствует отталкиванию молекул фуллеренов, препятствуя их агрегации.

Таким образом, состояние монослоев производных фуллерена С60 1-VIII на воде определяется условиями их получения и зависит от природы адденда, а на щелочной субфазе, содержащей вещества, способные к нековалентному взаимодействию с электронодефицитным фуллереновым ядром, образуются монослои с близкими, независящими от природы адденда, свойствами.

2. Влияние водорастворимых гидроксилсодержащих биологически активных соединений на свойства пленок производных фуллерена С60.

Стабилизация монослоев производных фуллерена С60 за счет нековалентного связывания (Ван-дер-ваальсовские, водородные, электростатические связи, гидрофобное связывание) компонентов субфазы и пленки осуществлялась введением в субфазу гидроксилсодержащих БАВ (аскорбиновая кислота, фторурацил, 4-метилфенол, дигидрокверцетин, кверцетин). В воде БАВ склонны к ионизации и генерированию гидратированных протона и органического аниона, способного взаимодействовать с фуллереновым ядром. В щелочной среде концентрация и реакционная способность органического аниона повышаются, при этом аскорбиновая кислота существует в

енольной, фторурацил в лакгимной, фенолы (4-метилфенол, дигидрокверцетин, кверцетин) в фенолятиой формах.

н° i*1 он" "Я Рн 9 он

о

Н—f-OH

СН30Н СН20Н

Аскорбиновая кислота (АК)

ОН О-----

Дигидрокверцетин (ДКВ)

СН3 СН3

4-метилфенол

С другой стороны, присутствие органических анионов в субфазе изменяет межфазные натяжения на границах «пленка хлороформного раствора - водная фаза» и «водная фаза - воздух» и улучшает растекание пленки хлороформного раствора, препятствуя агрегации фуллеренов.

Полученные эффекты по регулированию структуры монослоев гидроксилсодержащими БАВ могут усиливаться при введении в субфазу БАВ ароматического характера, имеющих сродство к фуллереновому ядру, которое усиливается при образовании фенолятов в щелочной среде. Так, введение 4-метнлфенола в водную субфазу увеличивает А0 N0 -мМФ (II) в монослое с 0,56 до 0,66 нм2 и значительно уменьшает жесткость пленки от 3,7 до 2,3-1017 Н/м3, а в щелочной среде пленки переходят в расширенные монослои: Р уменьшается вдвое и А0 увеличивается до 1,10 нм2.

Воздействие полифенолов на структуру монослоев фуллерена С60 и фуллеренов I-VIII изучено на водной субфазе, содержащей дигидрокверцетин (ДКВ) и кверцетин (KB).

Пленки фуллерена Сбо, на водном 1-Ю"3 м растворе ДКВ (рН 10,0), характеризуются А0 = 0,45 нм2/молекулу (теоретически рассчитанная А0 фуллерена С6о от 0,87 до 0,95 нм2) можно рассматривать как дуплексные, в отличие от мулътислоев на деионизованной воде (0,27 нм2).

В присутствии флавоноидов в водной субфазе для тонких пленок всех изученных фуллеренов I-VIII, отмечается увеличение А0 при одновременном снижении жесткости пленок р (табл. 2). Эти изменения А0 и Р пленок намного более существенны при рН 10,0.

ВЭЖХ исследованиями показано, что флавоноиды в субфазе в процессе формирования пленок не разрушаются.

Таблица 2.

Свойства монослоев производных фуллерена С60 I-VHI на 1-КГ5 М растворе

Производное фуллерена Си Субфаза А„ ±0,02, им2/молекулу Жесткость (|}±0,1)-10|7Н/м3

Сбо ДКВ 0,45 1,2

Р-МФ (I) ДКВ 1,63 0,7

N0 -мМФ(И) ДКВ 0,98 1,2

KB 1,02 1,4

(ЫОЬ-мМФ(Ш) ДКВ 1,10 1,0

KB 1,60 0.5

(N0 lj-бис-фосфонато-МФ (IV) ДКВ 0,95 1,1

KB 0,95 1.6

Р-ФП (V) ДКВ 1,19 0,9

napa-PS-аль-ФП (VI) ДКВ 1,40 0,8

мега-РБ-аль-ФП (VII) ДКВ 1,13 0,8

мета-PS- бис-аль-ФП (VIII) ДКВ 1.26 0,8

Изменение структуры пленок фуллеренов. перенесенных как методом Ленгмюра-Блоджетт. так и поливочным методом, при введении ДКВ и KB в субфазу было показано на примере NO'-мМФ (II) и (>Ю')2-мМФ (III) (рис. 6).

Рис. 5. АСМ-фото тонких пленок (N0 )2-мМФ (III), осажденных из

хлороформного раствора на поверхность стекла, в трехмерном изображении. После удаления хлороформа подложка погружалась в раствор ДКВ. (а - Cs = 0,44-10"111 моль-см"2, 6 - Cs = 14,73-10"1U моль/см2)

Обобщая результаты по влиянию фенолов различной химической природы на состояние и структуру монослоев на воде и твердой подложке, можно отметить их сильное структурирующее действие (формирование сильно расширенных монослоев на воде - А0 до 1.63 нм2, ß до 0.5Т017 Н/м3 и образование рыхлых агрегатов после переноса монослоев на твердую подложку).

Влияние водного 1-10"3 М раствора аскорбиновой кислоты (субфаза) на состояние монослоев фуллеренов определяется низким значением pH 3,6. Фуллерены I-VIII образуют монослои, характерные для пленок изучаемых фуллеренов в кислой среде, при этом, монослои фуллеренов I.V-VIII имеют «шахматную» конфигурацию (Аи 0,57-0.73 нм"), а фуллерены III и IV с объемными аддендами образуют стабильные монослои с Ао, близкими к А0,теор- (табл. 3).

Таблица 3.

Влияние рН субфазы на основе 1-Ю'3 М раствора аскорбиновой кислоты на

Производное фуллерена С60 рН субфазы А» ±0,02, пмг/молекулу Жесткость аммио" н/м3

Р-МФ (I) 3,6 0,64 2,5

10,0 0,83 1,7

(МО)гмМФ(Л1) 3,6 0,88 1,6

10,0 1,00 0,7

(КО)4-бис-фосфонато-МФ (IV) 3,6 0,98 2,0

10,0 1,09 1,25

Р-ФП(У) 3,6 0,57 2,9

10,0 0,95 1,0

пара-Р&аль-ФП (VI) 3,6 0,73 2,3

10,0 0,88 0,9

мета-РЗ-аль-ФП (VII) 3,6 0,63 1,5

10,0 0,76 1,3

мета-РБ-бис-аль-ФП (VIII) 3,6 0,68 1,7

10,0 0,88 1,5

Аналогично при увеличении рН субфазы сохраняются основные закономерности формирования монослоев в щелочной средс. При рН 10,0 молекулярная площадь А0 фуллеренов в монослоях значительно увеличивается, а жесткость пленок уменьшается (табл. 3). Влияние образовавшегося в щелочной субфазе аскорбат-аниона заключается как в уменьшении величин А0 до Ао, близких к теоретической, что можно интерпретировать как переход расширенных монослоев в пленки с более плотной упаковкой, так и в получении стабильных результатов, не зависящих от природы адденда.

Перенос монослоев фуллеренов с субфазы 1 • 103 М раствора аскорбиновой кислоты при рН 10,0 на твердую подложку имеет преимущества перед переносом монослоев «шахматной» конфигурации, образующихся на 1-Ю 3 М растворе аскорбиновой кислоты, и расширенных монослоев с субфазы с рН 10,0.

В отличие от аскорбиновой кислоты введение 5-фторурацила в щелочную субфазу приводит к образованию сильно расширенных монослоев, что ухудшает качество перенесенных пленок. Молекулярная площадь А0 фуллерена (N0 )2-мМФ (III) в монослоях на щелочной субфазе увеличивается до 1,25 нм2/молекулу (рис.6). Этот результат, вероятно, обусловлен большей ароматичностью 5-фторурацила в лактимной форме, вследствие чего возможны более интенсивные нековалентные взаимодействия этого соединения с фуллеренами и иммобилизация его монослосм.

и, 5£Н/м 801

60-

А

Субфаза

pH 10,00

1,00

0,6

40-

1-10"3 М раствор фторурацилаpH 10

1,25

1,0

20-

Рис. 6. к-А изотермы (ЫО )г-мМФ на поверхности: 1 -водной субфазы; 2 - щелочного раствора фторурацила.

О 1,0 2,0 3,0 4,0

А, нм'/ыанЕуву

Таким образом, проведенные исследования показывают большое влияние гидроксилсодержащих БАВ в субфазе при определенных рН на свойства пленок, а также позволяют сформулировать условия переноса монослоев и прогнозировать структуру перенесенных пленок.

Появление производных фуллеренов, имеющих в качестве адденда стабильный нитроксильный радикал, открывает новые возможности для создания высокочувствительных биосенсоров и представляет собой интересную модель для изучения сложных процессов с участием радикалов, например, антиоксидантной активности.

Биомиметическая модель представляла собой смешанный монослой, включающий фуллереновое производное с нитроксильными радикалами как липофильный фармакофор - «радикальную губку», и регулятор радикальных процессов. В качестве регуляторов радикальных процессов были выбраны 2,4,6- три-трет-бутилфенол (ТТБФ) - ингибитор свободно-радикальных реакций, 2-метил-2-нитрозопропан (МНП) - акцептор свободных радикалов, и стабильный радикал - 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1 -оксил (TEMPO).

Характер межмолекулярных взаимодействий компонентов монослоя оценивали по параметрам изотермы сжатия якош„пи, Ао,,,^«, ß п сопоставлению структуры перенесенных слоев фуллеренов с регулятором радикальных процессов и в его отсутствие методом АСМ.

Взаимодействие фуллерена II и TEMPO, в отличие от фуллерена III, происходит в хлороформном растворе, о чем свидетельствуют различия в значениях эффективной А0 и ß свежеприготовленных растворов и выдержанных в течение суток, причем реакционная способность мононитроксилыюго фуллерена II намного выше, чем

3. Система «регуляторы радикальных процессов - нитроксидные производные фуллерена Сш» как биомиметическая модель.

биснитроксильного фуллерена III. Эти существенные (по сравнению с гомогенным монослоем фуллерена II) изменения могут быть обусловлены взаимодействием стабильного радикала TEMPO как с N-O- частью N0 -мМФ (II), так и с фуллереновым ядром (табл. 4).

Таблица 4.

Параметры состояния пленок NO'-мМФ (II) и (1ЧО")2-мМФ (III)

Производное фуллерена Си Время выдержки Параметры поверхностной пленки

Эффективная молекулярная площадь А,,. нм2/молекула Жесткость Д 10 17 Им3

Ш-мМФ(И) свежеприготовленная смесь 1,21 1,1

смесь выдержана 24 ч 1,34 1,1

(ЫОЬ-мМФ(111) свежеприготовленная смесь 0,81 2,0

смесь выдержана 24 ч 0,86 2,1

Введение ингибитора радикальных процессов - ТТБФ позволяет увеличить эффективность биомиметической модели, стабилизируя смешанные пленки фуллеренов с нитроксильными аддендами, о чем свидетельствует увеличение со временем величины эффективной А0 (в расчете на (NO)2-mMO (III)) до теоретически рассчитанной А0 в гомогенном монослое и незначительное снижение ß до 1,7-1017 Н/м3.

Для формирования модели, имеющей функцию акцептора свободных радикалов, использовали систему «МНП - фуллерен III». Взаимодействие МНП и фуллерена III происходит в хлороформном растворе, о чем свидетельствует вид изотерм сжатия. В области ж < 35-40 мН/м формируются монослойные пленки «МПП-(]\10 )2-мМФ (III)». При ж от 35 до 45мН/м на изотерме сжатия монослоев, сформированных из свежеприготовленных смесей, наблюдается переходная область (между I и 11 участками), по физическому смыслу близкая к двухмерному фазовому переходу. На изотермах сжатия монослоев, полученных из смесей, выдержанных в течение 6-18 часов, область между участками выражена неявно, а жс снижается от 73 до61 м! 1'м(рис. 7).

я, мН/м 80

71, мН/м 80ч

0,4 0,8 1,2 А, нм2/молекула

0,4 0,8 1,2 А, нм2/молекула

Рис. 7. Изотермы сжатия л = ДА) пленок (NO)> - мМФ (111) на поверхности воды. / - пленка (ЫО)2-мМФ(Ш); 2,3 - пленка (ЫО)2-мМФ (III)-ТТБФ 1:1 и 1:2;

4 - пленка (NOh-мМФ (111)

МНП (1:2)

свежеприготовленная;

5 - пленка (NO)2 - мМФ (III) - МНП (1:2) из смеси, выдержанной 3 часа;

6 - пленка (N0): - мМФ (III) - МНП (1:2) из смеси, выдержанной 18 часов

Возможность агрегации и структурирования, отражена на II участке изотермы. Агрегация и структурирование пленок, сформированных по методике Ленгмюра-Блоджетт горизонтальным переносом при я=15мН/м, продемонстрирована на рис. 8.

звгА:"ЖЗЗ

1&53 inkm 330?n*m

Рис. 8. АСМ-фото тонких пленок (ЫО)2-мМФ(1И) (а), (Ш)2-мМФ(Ш) - МНП (б), (ЫО)2-мМФ(Ш) - TEMPO (в), осажденных из хлороформного раствора на стекло. После удаления хлороформа подложку □ n*m 313mkir. 6.2Sir*m ПОГрУЖаЛИ В ВОДу. (Cs= 14,73-10'10 моль/см2). в

Таким образом, мононитроксильный метанофуллерен II может быть использован в качестве маркёра радикалов и должен проявлять антиоксидантную активность по отношению к свободным радикалам. Антиоксидантный потенциал фуллерена II в опыте in vitro на плазме крови человека подтвержден в лаборатории физико-химической медицины на базе Российского ожогового центра в ФГУ "Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии Росмедтехнологии" методом индуцированной биохемилюминисценции. Отмечалось достоверное 20% снижение I10J1, индуцированное окислительным стрессом. Смешанные монослои биснитроксидного радикала, МНП и ТТБФ могут быть использованы как удобные модели для изучения конкурентных радикальных процессов.

4. Роль липофильных биологически активных веществ в формировании

смешанных пленок на основе производных фуллерена С60.

Процессы агрегации и структурирования в тонких пленках за счет гидрофобного связывания фуллеренов с липофильными биологически активными веществами, приводят к макромолекулярным комплексам, аналогичным биологическим

надмолекулярным системам.

4.1. Обоснование выбора липофильных биологически активных веществ,

способных образовывать комплексы «гость»-«жозяин»

В качестве липофильных веществ использовали - тритерпеноиды лупановой группы: бетулинол (Б), бетулинола биацетат (ББА), бетулиновая кислота (БК),

проявляющие противоопухолевые, гепатопротекторные, противоаллергические и др. ценные фармакологические свойства.

Квантово-химическими расчетами структуры выбранных тритерпеноидов показана структура типа «корзина-ловушка», в которой существует полость внутри димеров. Минимальный размер полости по вертикали составляет 6.0195А, а по горизонтали -3.2065А, в полярных растворителях эти значения увеличиваются.

Включение в полость димера ББА молекулы «гостя» изучено на примере - 1-фенил-2,3-диметил-4-метиламино-пиразолон-5-М-метансульфоната натрия (анальгина), в полярной среде (0,02 М Н2804 в 75% этаноле) методом УФ-спектроскопии.

Стехиометрия комплекса димер ББА-анальгин, равная 1:1 установлена методом изомолярных серий Остромысленского - Жоба. Константа устойчивости, рассчитанная в соответствии с подходом Бенеши-Гильденбрандта равна 1,17-105, а £=9,26-10'л/моль-см.

Эти результаты позволяют предположить, что ББА, способен образовывать комплексы за счет гидрофобного связывания в полости димеров. в которых один димер удерживает одну молекулу анальгина.

Для более липофильных соединений, чем анальгин, к которым относятся и производные фуллерена С60 1-УШ, можно ожидать усиления комплексообразования тритерпеноидов за счет гидрофобного связывания в тонких пленках с образованием комплексов включения.

4.2. Взаимодействие фуллерена С60 и его производных с лецитином.

Пленки фуллерена С60 и лецитина состава 1:10 на воде неустойчивы и не дают воспроизводимых изотерм сжатия. Вид изотерм сжатия пленок отличаются от изотерм монослоев лецитина: п коллапса падает с 60 мН/м (лецитин) до 20 мН/м (смешанная пленка) и А0 уменьшается практически в два раза (рис. 9). п, мН/м

Рис.9 Изотермы сжатия к = Г(А) монослоев 1-лецитина, 2 - пленки состава Фуллерен С(,0 -лецитин 1:10(мольн)

0,4 0,8 1,2 А, нм2/молекулу

Гидрофилизация смешанных пленок, вероятно, обусловлена образованием бислойной структуры лецитина, в гидрофобной части которой находятся молекулы фуллерена. Смешанные пленки имеют структуру, близкую к комплексам «гость»-«хозяин» фуллерена С60 с лецитином, полученным электрохимическим осаждением на подложке ИТО [Zhan W.. Jiang К.. Langmuir, 2008].

В отличие от этого, смешанные пленки фуллеренов I-VIII с лецитином не образуют бислойной структуры, что можно установить по анализу их изотерм сжатия. Изотермы сжатия пленок, значительно обогащенных лецитином, например, при десятикратном молярном избытке, напоминают изотерму монослоев лецитина, но л коллапса увеличивается с 55 мН/м до 65 мН/м. На рис. 10 приведены типичные изотермы пленок фуллерен Р-МФ (I)- лецитин различного состава, я, мН/м 80

Рис. 10. Изотермы сжатия я = 1(A) пленок фуллерен Р-МФ (f Ь лецитин состава (мольн): 1 -1:10

0,4 0,8 1,2 2-1:5 А, нм2/молскулу

Однородная пленка с меньшим содержанием лецитина при сжатии распадается на два типа пленок, соответствующим двум участкам на изотерме сжатия и переходной области между ними (рис. 10, кривая 2). При меньших л на первом участке формируется смешанный монослой, а на втором - фуллерен Р-МФ (I) выжимается пленкой лецитина. АСМ визуализация пленок с молярным соотношением фуллерен Р-МФ (I) - лецитин 1:5 и везикул, образованных пленкой состава 1:20, демонстрирует различия включения фуллерена Р-МФ (1) в лецитиновые слои (рис. 11).

»reo™ 0,

Рис. 11. АСМ-фото а) пленок фуллерен Р-МФ (I) - лецитин состава 1:5: б) везикул, сформированных из пленки фуллерен Р-МФ (I) - лецитин состава 1:20.

Следовательно, пленки с заданными фото- и электрохимическими или медико-биологическим свойствами могут быть получены только при молярном соотношении фуллереи Р-МФ (I) - лецитин более 10.

4.3. Роль гритерпеноидов в структурировании и агрегации фуллеренов.

Изотермы сжатия пленок тритерпеноид-фуллерен Сбо состава 1:1, имеют

переходную область, разделяющую два типа поверхностных структур, и зависят от

природы БАВ (рис. 12). Бетулинол (Б) и бетулиновая кислота (БК) с гидроксильными и

карбоксильной группами, способными к различным видам нековапентного

взаимодействия с фуллереновым ядром, проявляют незначительный структурирующий

эффект в монослоях, что отражается слабо выраженной переходной областью на

изотермах сжатия (рис. 12, кривые 2,3) практически гомогенных пленок. Бетулинола

биацетат (ББА), не имеющий полярных групп, слабо связывается с молекулами

фуллерена С6о и при значительном тс > 20 мН/м, вероятно, вытесняется из

образующегося монослоя в верхние слои, формируя многослойную пленку (А0 =0,38

нм2), близкую по природе к пленке фуллерена С№. мН/н ъ-чян

ужжерваС*

Рис. 12. Изотермы сжатия к = / (А) пленок тритерпеноид - фуллереи Сво на поверхности воды (293 К) состава (1:1): 1-Б - фуллерен С^о; 20 2 04 об 08 10 БК " Фуллереи С60; 3 - ББА - фуллерен С6о. ' ' . ' ' Вставка-изотерма сжатия пленки фуллерена С^о

А„нм/жшекупу

Угол натекания ва капли воды на перенесенных пленках «ББА-фуллерен С60» практически не зависит от доли ББА в интервале 0 до 92 % в смешанной пленке: 6>,=46 град, и соответствует ^перенесенной гомогенной пленки фуллерена Сбо (рис. 13).

0„ град

й 4 2 О

20 40 60 80 100 С.-.. % мольн

Рис. 13. Зависимость угла натекания Оа капли воды от состава пленки «ББА -фуллерен Сбо»

Низкие значения ва гидрофобной пленки обусловлены структурой перенесенных пленок и их шероховатостью, что подтверждается данными АСМ-фото.

Перенесенные пленки фуллерена С60 имеют четко выраженный островковый характер (рис. 14 а), а в присутствии ББА представляют собой уплотненные и сращенные домены (рис. 14 б).

По результатам изотерм сжатия, смачивания и АСМ, можно предположить следующий характер гидрофобного связывания ББА с фуллереном С60.

Рис. 14. АСМ-фото (неконтактный режим) пленок перенесенных с поверхности воды:

а) пленки фуллерена С<ю;

б) пленки «фуллерен Сбо-ББА» состава 1:1

Особенностью изотерм сжатия пленок «тритерпеноид-производное фуллерена С60» состава 1:1, в отличие от «тритерпеноид-фуллерен С60», является плавный ход кривых без отдельных областей на изотерме с выходом на плато (рис. 15. табл. 5.) и высокими значениями эффективной А0 фуллеренов в монослое: от 0,93 до 1,40 нм~. Смешанная пленка, вероятно, представляет монослой фуллеренов, регулярно включающий в себя тритерпеноиды, А0 которых ~ 0,4нм".

л, мН/м

Рис 15. Изотермы сжатия ж=/{А) пленок «тритерпеноид -производное фуллерена С«)» на поверхности воды (293 К) состава (1:1): 1 - Р-МФ; 2 - Р -ПФ; 3 - пара-РЭ-аль-ФП ; 4 -мета-РЭ-аль - ФП: 5 - мета-РБ-бис-аль-ФП.

Таблица 5.

Свойства пленок «тритерпеноид - производное фуллерена С6о» при молярном соотношении 1:1 на поверхности воды.

Производное фуллерена ( Тритерпеноид Эффективная молекулярная площадь А„,нм2/молекула

Р-МФ(1) Бетулинол 1,16

Р-ФП (V) Бетулинол 0,99

napa-PS-anb-ФП (VI) Бетулинол 1,08

мета - PS-аль-ФП (VII) Бетулинол 1,07

мета-PS- бис-аль-ФП (VIII) Бетулинол 0,93

(Ш)2-мМФ (III) Бетулинол 1,15

Бетулиновая кислота 1,15

Бетулинола биацетат 1,05

(N0 Ь-бис-фосфонато-МФ (IV) Бетулинол 1,40

Бетулиновая кислота 1,30

Бетулинола биацетат 1,25

Влияние тритерпеноидов на структуру тонких пленок, перенесенных с поверхности воды на стекло или кварц, изучено на примере пленки «(N0 )2-мМФ(Ш)-бетулинол» (рис. 16).

Рис. 16 а, б, АСМ-фото (полуконтактный метод) тонких пленок (N0 )2-мМФ (III)

(а) и его смеси с бетулинолом в молярном соотношении 1:2

(б)

В присутствии тритерпеноидов происходит укрупнение за счет гидрофобных взаимодействий образующихся агрегатов, имеющих вид кратеров. Средний диаметр кратерообразной чаши в гомогенных пленках (>Ю)2-мМФ ( III) равен 0,127 мкм, а пленке с бетулинолом состава 1:2 - 0,450 мкм.

Учитывая стабилизацию липидных биомембран тритерпеноидом - холестерином, нами была изучена трехкомпонентная пленка «С60-тритерпеноид-лецитин» при соотношении компонентов 1:1:10, соответственно, в которой предполагалась стабилизирующая роль ББА и Б. Показано, что пленки «С60-тритерпеноид-лецитин» состава 1:1:10 достаточно устойчивы (рис. 17).

к.ыН/ы

Смешанные пленки отличаются от гомогенных монослоев лецитина значительным снижением xKOJUlma¡ с 55-60 мН/м (лецитин) до 35-40 мН/м (смешанные пленки) при неизменности эффективной Ао лецитина. Такой вид изотермы может характеризовать гидрофильную пленку мицеллярной структуры. Поверхностные мицеллы, вероятно, могут быть представлены ассоциатами, в которых молекула фуллерена окружена молекулами лецитина, полярная часть которых напраатена в воду, а более липофильный тритерпеноид оказывает стабилизирующую роль.

Выводы

1. Обоснованы условия получения стабильных монослоев производных фуллерена С6о I-VIII на воде из двумерного раствора, близкого к идеальному (поверхностная Cs, объемная Cv концентрации и аликвота наносимого раствора, площадь растекания, скорость сжатия и природа растворителя). Установлено влияние аддендов фуллерена на состояние монослоев: более полярные объемные адденды сильнее стабилизируют монослой.

2. Выявлена зависимость состояния монослоев производных фуллерена С«, I - VIII от рН субфазы Показан S-образный характер увеличения молекулярной площади А0 с увеличением рН. При рН 2-7 формируются преимущественно монослои «шахматной» конфигурации, зависящие от структуры фуллеренов I - VIII, а при рН более 10,0, вне зависимости от природы адденда, образуются стабильные расширенные монослои, молекулярная площадь которых близка к теоретически рассчитанной.

3. Сформулированы условия регулирования свойств и структуры монослоев производных фуллерена С6о за счет нековалентного связывания биологически активными веществами (аскорбиновой кислотой, фторурацилом, 4-метилфснолом, дигидрокверцетином и кверцетином) в водной субфазе при различных рН. На водной и щелочной субфазах растворов фенолов и 5-фторурацила, имеющих высокое сродство к

фуллереновому ядру, и способствующим эффективному растеканию пленки фуллеренов на воде, формируются расширенные монослои и образуются рыхлые агрегаты после переноса. Влияние аскорбат-аниона в щелочной среде заключается в образовании монослоев с более плотной упаковкой, не зависящей от природы адденда.

4. Изучено влияние регуляторов радикальных процессов на структуру и свойства монослоев и перенесенных пленок производных фуллерена С«о Предложена биомиметическая модель, на основе фуллеренового производного с нитроксильными радикалами как липофильного фармакофора - «радикальной губки» и регуляторов радикальных процессов (2,4,6- три-трет-бутилфенола (ТТБФ) - ингибитора свободно-радикальных реакций, 2-метил-2-нгпрозопропана (МНП) - акцептора свободных радикалов, и стабильного радикала - 2,2,6,6-тепраметилпиперидин-1-оксила (TEMPO)) представляющая собой ленгмюровский монослой на водной субфазе.

5. Показана структурирующая роль тритерпеноидов (бетулинол, бетулиновая кислота, бетулинола биацетат) в составе монослоев на основе фуллерена С«ь производных фуллерена Qo I - VIII и лецитина. Тритерпеноиды в составе перенесенных пленок с лецитином и производными фуллерена С6о I - VIII, а также с фуллереном С6о, препятствуют агрегации частиц и структурированию пленок.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

1. Мельникова, Н.Б. Тритерпеноиды лупановото ряда как структурирующий элемент в монослоях и тонких пленках ленитина и производных фуллерена./ Н.Б.Мельникова, О.Е.Жильцова, Г.А.Домрачев, Т.И.Шую, Л.Г.Домрачева-Львова, М.В.Гуленова, А.А.Волков, И.А.Нуретдинов, В.П.Губская, Л.Ш.Бережная.// Изв. АН. Сер. хим. - 2008. - №7. С. 1369 - 1378.

2. Мельникова, Н.Б. Структура поверхностных пленок малонатных моно - и динитроксильных метанофуллеренов./ Н.Б. Мельникова, И.В. Гуляев, М.В. Гуленова, A.A. Волков, O.E. Зимнякова (Жильцова), В.П. Губская, Л.Ш. Бережная, А.Т. Губайдуллин, И.А. Нуретдинов.// Изв. АН. Сер. хим. - 2008. - №9. С. 1920-1931.

3. Мельникова, Н.Б. Комплексообразование тритерпеноидов лупанового ряда с метамизолом-натрия в растворе./ Н.Б.Мельникова, Г.А.Домрачев, О.Е.Жильцова, Т.И.Шую, Л.Г. Домрачева-Львова.// Известия ВУЗов. Серия «Химия и химическая технология». - 2008. - Т.51. - Вып.Ю. - С. 69-72.

4. Мельникова, Н.Б. Влияние биологически активных веществ на свойства тонких пленок нитроксидных метанофуллеренов./ Н.Б. Мельникова, Г.А. Домрачев, O.E. Жильцова, М.В. Гуленова, A.A. Волков, Л.Г. Домрачева-Львова, И.А. Нуретдинов, В.П. Губская, Л.Ш. Бережная.// Сборник научных статей «Наночастицы в конденсированных средах», Международный симпозиум «ФФС-2008».- Минск, 2008. - С. 255-260.

5. Зимнякова (Жильцова), O.E. Монослои и везикулярные системы физиологически активных производных бетулинола как модель взаимодействия с биомембраной./ O.E. Зимнякова (Жильцова), Н.Б. Мельникова, И.Н. Клабукова, А.Н. Кислицин, А.Н. Трофимов.// Тезисы докладов V Всероссийского научного семинара и Молодежной научной школы «Химия и медицина». Уфа, 2005, - С. - 141.

6. Зимнякова (Жильцова), O.E. Комплексы включения и мицеллярные ассоциаты бетулинола биацетага./ О.Е.Зимнякова (Жильцова), Н.Б. Мельникова.// Тезисы доклада XI Нижегородской сессии молодых ученых «Татинец» -2006.- С,- 137.

7. Зимнякова (Жильцова), O.E. Влияние тритерпепоидов на структуру монослоев и молекулярных агрегатов в тонких пленках лецитина и фуллерена./ O.E. Зимнякова (Жильцова), Г.А.Домрачев.// Тезисы доклада XII Нижегородской сессии молодых ученых «Татинец». 2007. - С. - 150-151.

8. Жильцова, O.E. Структура поверхностных пленок малонатных .moho-, ди- и тетрашпроксидных метанофуллеренов./ O.E. Жильцова, Н.Б. Мельникова, Г.А. Домрачеев.// Тезисы доклада XIII Нижегородской сессии молодых ученых «Татинец», 2008.-С.- 154.

9. Жильцова, O.E. Малонатные нитроксильные метанофуллерены, как новые вещества, используемые в фотодинамической терапии./ O.E. Жильцова.// Тезисы доклада VII научная сессия «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» Н.Новгород, 2008. — С. - 150.

Ю.Жильцова, O.E. Влияние фуллеренов на транспорт биологически активных веществ./ O.E. Жильцова.// Тезисы доклада VIII научная сессия «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» - Н.Новгород, 2009.- С. - 128.

Соискатель

О.Е.Жильцова

ЖИЛЬЦОВА Ольга Евгеньевна

ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ МОНОСЛОЕВ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНА С60

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Подписано в печать 16.09.09. Формат 60x84/16 Усл. печ, л. 1,63. Тираж 100 экз. Заказ № 271.

Отпечатано «Издательский салон» ИП Гладкова О.В. ш 603022, Нижний Новгород, Окский съезд, 2, оф. 501 (Й© тел./факс: (831) 439-45-11; тел.: (831) 416-01-02 Ш^А

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Фуллерены Сбо.

1.1.1. Синтез и структура фуллерена Сбо.

1.1.2. Номенклатура и типы производных фуллерена Сбо.

1.1.3. Растворимость фуллерена С60.

1.1.4. Реакционная способность фуллеренов.

1.1.5. Производные на основе фуллерена С6о.

1.1 .б.Применение фуллерена Сбо и его производных.

1.2.Тонкие пленки и монослои Ленгмюра.

1.2.1. Получение и классификация монослоев.

1.2.2. Пленки, перенесенные на твердую подложку.

1.2.3. Термодинамика монослоев на водной поверхности.

1.2.4. Свойства смешанных пленок. Зависимость от состава.

1.3.Монослои Ленгмюра на основе фуллерена Сбо.

1.3.1. Смешанные монослои Ленгмюра на основе фуллерена

1.3.2. Монослои Ленгмюра на основе производных фуллерена

1.3.3. Монослои Ленгмюра на основе амфифильных липидоподобных производных фуллерена Сбо.

II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Исследуемые вещества.

2.2. Методика получения монослоев Ленгмюра.

2.2.1.Формирование монослоев и получение изотерм 55 сжатия.

2.2.2. Приготовление субфазы.

2.3. Методика получения пленок на твердой подложке.

2.3.1. Горизонтальный перенос монослоев по методике Ленгмюра-Шеффера.

2.3.2.Поливочный способ формирования тонких пленок.

2.4. Измерение краевых углов смачивания.

2.5. УФ-спектрофотометрические исследования.

2.6. Атомно-силовая микроскопия.

2.7. Анализ дигидрокверцетина методом ВЭЖХ.

2.8. Квантово-химические расчеты.

2.9. Очистка реактивов и растворителей.

III ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МОНОСЛОЕВ И ТОНКИХ ПЛЕНОК.:.

3.1.Структура и стабильность монослоев производных фуллерена

Сбо на водной подложке. ^

3.1.1. Физико-химические закономерности формирования монослоев производных фуллеренов Сбо I-VIII на водной подложке.

3.1.2. Влияние рН водной подложки на состояние тонких пленок.

3.2.Влияние водорастворимых гидроксилсодержащих биологически активных соединений на свойства пленок производных фуллерена Сбо.

3.2.1. Роль фенолов в структурировании тонких пленок производных фуллерена Сбо I - VIII.

3.2.2. Влияние аскорбиновой кислоты в субфазе на состояние пленок производных фуллерена С6о I - VIII.

3.2.3. Взаимодействие 5-фторурацила с монослоями производных фуллерена Сбо в щелочной среде.

3.3. Система «регуляторы радикальных процессов -нитроксидные производные фуллерена Сбо» как биомиметическая модель.

3.4. Роль липофильных биологически активных веществ в формировании смешанных пленок на основе производных фуллерена.

3.4.1. Обоснование выбора липофильных биологически активных веществ, способных образовывать комплексы «гость» - «хозяин».

3.4.2. Взаимодействие фуллерена Сбо и его производных с лецитином. ^^

3.4.3. Роль тритерпеноидов в структурировании и агрегации фуллеренов.

ВЫВОДЫ.

Актуальность проблемы

Формирование мономолекулярных слоев и тонких пленок нетрадиционных ПАВ на жидких и твердых подложках относится к мало изученным процессам, представляющим значительный интерес в области физической химии поверхностных явлений. Важность этого явления связана с возрастающим значением супрамолекулярных систем в микроэлектронике и медицине. Особую значимость приобретают системы на основе производных фуллерена, обладающие уникальным комплексом окислительно-восстановительных и радикальных свойств. Эти свойства позволяют им выступать в качестве лекарственных веществ, органических уникальных ферромагнетиков, излучателей света при электро- и фотовозбуждении, генераторов синглетного кислорода, а также выполнять роль искусственных биомембран при создании и прогнозировании свойств новых лекарственных средств.

Получение мономолекулярных и тонких пленок фуллеренов осложняется процессами структурирования и агрегации фуллеренов на межфазной границе. Регулирование структуры пленок может быть осуществлено за счет введения в водную субфазу веществ, способствующих гидрофилизации фуллереновых пленок, либо формированием смешанных липофильных пленок фуллерен-ПАВ. Большое влияние на свойства тонких пленок оказывают биологически активные вещества (БАВ), способные иммобилизоваться в монослои и тонкие пленки, принципиально изменяя их структуру. Взаимодействие БАВ с пленками может происходить за счет гидрофобного связывания, окислительно-восстановительных и радикальных процессов с участием фуллеренового ядра, а также типично коллоидно-химических процессов - капиллярных, адсорбционных и других.

В настоящее время в литературе имеются разрозненные и зачастую противоречивые данные по взаимосвязи физико-химических свойств конечных тонких пленок производных фуллеренов и условий формирования исходных монослоев на жидкой подложке, определяющих 20-состояние. Физико-химические параметры изотерм сжатия монослоев, такие как молекулярная площадь и жесткость (эластичность), являются аналитическими характеристиками пленки, характеризуют межмолекулярные взаимодействия компонентов пленки на границе вода-воздух и определяют структуру перенесенной пленки на твердую подложку. Кроме того, площадь полярной части молекулы лекарственного вещества является прогностическим фактором, определяющим его биодоступность. [Кубиньи Г., 2006].

Цель работы Целью настоящей работы является установление физико-химических закономерностей получения монослоев и поверхностных пленок на основе производных фуллерена Сбо и исследование влияния биологически активных веществ на свойства и структуру пленок.

В задачи исследования входило

1. Обоснование условий получения стабильных монослоев производных фуллерена Сбо на поверхности воды.

2. Изучение влияния водорастворимых гидроксилсодержащих биологически активных соединений в субфазе на свойства и структуру монослоев и пленок производных фуллерена Сбо

3. Установление влияния регуляторов радикальных процессов (ингибиторов и акцепторов свободно-радикальных реакций и стабильных радикалов) на структуру и свойства монослоев и пленок производных фуллерена Сбо

4. Изучение агрегации и структурирования фуллеренов под действием липофильных биологически активных веществ в смешанных монослоях и пленках.

Научная новизна

1. Впервые экспериментально обоснованы и сформулированы условия формирования тонких пленок производных метано[60]фуллеренов и фуллерено-С60-[1,2-с] пирролидинов на поверхности воды.

2. Выявлена стабилизация монослоев производных фуллерена Сбо под действием водорастворимых биологически активных соединений, содержащих реакционно-способную гидроксильную группу в водной и щелочной средах.

3. Впервые предложено использовать систему «регулятор радикальных процессов (2,4,6- три-трега-бутилфенол - ингибитор свободно-радикальных реакций, 2-метил-2-нитрозопропан - акцептор свободных радикалов, и стабильный радикал - 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил) - производное фуллерена Сбо» в монослоях как биомиметическую модель антиоксидантной активности. Установлена взаимосвязь природы регулятора радикальных процессов с состоянием и структурой смешанных монослоев и перенесенных пленок.

Впервые выявлено структурирующее действие липофильных тритерпеноидов в монослоях и перенесенных смешанных пленках «производное фуллерена Сбо — тритерпеноид».

Практическая значимость

Способность монослоев и тонких пленок изученных производных фуллерена Сбо иммобилизовать водорастворимые гидроксилсодержащие БАВ из класса фенолов, у-лактонов и пиримидинов может быть использована при создании супрамолекулярных биосенсоров. Включение липофильных тритерпеноидов и лецитина в смешанные монослои с фуллеренами позволяет создавать наноустройства, чувствительные элементы которых имеют t заданную структуру. Гидрофобные взаимодействия «производные фуллерена Сбо - тритерпеноид» могут способствовать транспортной функции этого комплекса в организме человека, что чрезвычайно важно в фотодинамической терапии препаратами на основе фуллеренов.

Изученные фуллерены могут участвовать в радикальных процессах организма человека, выполняя роль антиоксидантов.

Значение экспериментально определенных величин молекулярной площади производных фуллеренов могут быть использованы для прогнозирования их фармакологических свойств.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на «XI Нижегородской сессии молодых ученых (естественные науки)» (Татинец, 2006), «XII Нижегородской сессии молодых ученых (естественные науки)» (Татинец,

2007), «XIII Нижегородской сессии молодых ученых (естественные науки)» (Татинец, 2008), VII научной сессии «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (Н.Новгород, 2008), VIII научной сессии «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (Н.Новгород, 2009), Международном симпозиуме «ФФС-2008» (Минск,

2008), V Всероссийском научном семинаре и Молодежной научной школе «Химия и медицина» (Уфа, 2005).

По результатам работы опубликовано 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в международном сборнике «ФФС-2008» и 6 тезисов.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав (литературный обзор, экспериментальная часть, результаты работы и их обсуждение).

выводы

1. Обоснованы условия получения стабильных монослоев производных фуллерена С6о I-VIII на воде из двумерного раствора, близкого к идеальному (поверхностная Cs, объемная Су концентрации и аликвота наносимого раствора, площадь растекания, скорость сжатия и природа растворителя). Установлено влияние аддендов фуллерена на состояние монослоев: более полярные объемные адденды сильнее стабилизируют монослой.

2. Выявлена зависимость состояния монослоев производных фуллерена Сбо I — VIII от рН субфазы Показан S-образный характер увеличения молекулярной площади А0 с увеличением рН. При рН 2-7 формируются преимущественно монослои «шахматной» конфигурации, зависящие от структуры фуллеренов I — VIII, а при рН более 10,0, вне зависимости от природы адденда, образуются стабильные расширенные монослои, молекулярная площадь которых близка к теоретически рассчитанной. •

3. Сформулированы условия регулирования свойств и структуры монослоев производных фуллерена Сбо за счет нековалентного связывания биологически активными веществами (аскорбиновой кислотой, фторурацилом, 4-метилфенолом, дигидрокверцетином и кверцетином) в водной субфазе при различных рН. На водной и щелочной субфазах растворов фенолов и 5-фторурацила, имеющих высокое сродство к фуллереновому ядру, и способствующих эффективному растеканию пленки фуллеренов на воде, формируются расширенные монослои и образуются рыхлые агрегаты после переноса. Влияние аскорбат-аниона в щелочной среде заключается в образовании монослоев с более плотной упаковкой, не зависящей от природы адденда.

4. Изучено влияние регуляторов радикальных процессов на структуру и свойства монослоев и перенесенных пленок производных фуллерена Сбо-Предложена биомиметическая модель, на основе фуллеренового производного с нитроксильными радикалами как липофильного фармакофора - «радикальной губки и регуляторов радикальных процессов

2,4,6- три-/и/?е/и-бутилфенола (ТТБФ) - ингибитора свободно-радикальных реакций, 2-метил-2-нитрозопропана (МНП) - акцептора свободных радикалов, и стабильного радикала - 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксила (TEMPO)) представляющая собой ленгмюровский монослой на водной субфазе.

5. Показана структурирующая роль тритерпеноидов (бетулинол, бетулиновая кислота, бетулинола биацетат) в составе монослоев на основе фуллерена Сбо, производных фуллерена Сбо I - VIII и лецитина. Тритерпеноиды в составе перенесенных пленок с лецитином и производными фуллерена Сбо I - VIII, а также с фуллереном Сбо> препятствуют агрегации частиц и структурированию пленок.

1. Сидоров Л.Н., Юровская М.А. и др. Фуллерены. Учебное пособие — М.: Издательство «Экзамен», 2005. 688 с.

2. Сох D.M., Behal S., Disco М., Corun S.M., Greaney М., Hsu C.S., Kollin E.B., Millar J., Robbins J., Robbins W., R.D.Sherwood, P.Tindall. Characterization of Сбо and C70 clusters. // J.Am.Chem.Soc. — 1991. — Vol. 113. — P.2490 2944.

3. Scrivens W.A., Bedworth P.V., Tour J.M. Purification of gram quantities of Сбо- A new inexpensive and facile method. // J.Am.Chem.Soc. 1992. - Vol. 114.-P. 7917-7919.

4. Meier M.S., Selegue V.P. Efficient preparative separation of C6o and C7o-Gel permeation chromatography of fiillerenes using 100% toluene as mobile phase. // J.Org.Chem. 1992. - Vol. 57. - P. 1924 - 1926.

5. Stry J.J., Coolbaugh M.T., Turos E., Garvey J.F. Novel ion-moleculeо Ireactions of fiillerene dication (Сбо ) with ammonia. // J.Am.Chem.Soc. — 1992. — Vol. 114.-7914-7916.

6. Зейналов Э.Б. Фуллерены: Информационный сборник (1991 2006) Баку: «Нурлан», 2007. - 521с.

7. Taylor R. Сбо, С70, С76, C7s and Cg4' numbering, тг-bond order calculations and additions pattern considerations. // J. Chem. Soc. Perkin Trans. II. 1993. - P. 813-824.

8. Hirsch A., Lamparth J., Schick G. Regioselectivity of multiple cyclopropanations of Сбо and introduction of general bond-labeling algorithm for fullerenes and their derivatives. // Liebigs Annalen. 1996. P. 1725 - 1734.

9. Sivaraman N., Dhamodaran R., Kaliappan I., Srinivasan T.G., Rao P.R.V., Mathews C.K. Solubility of Сбо in organic solvents. // J.Org.Chem. — 1992. Vol. 57.-P. 6077-6079.

10. Караулова E.H., Багрий Е.И. Фуллерены: методы функционализации и перспективы применения производных. // Успехи химии. 1999.- Т. 68. — Вып. 11.-С. 979-998.

11. Гинзбург Б.М., Туйчиев Ш., Табаров С.Х. Изменения плотности растворов Сбо в некоторых ароматических растворителях в зависимости от концентрации фуллерена. // Письма в ЖТФ. 2007.- Т. 33.- Вып. 15. - С. 2225.

12. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода. // Успехи физических наук. 1995. - Т. 165.-Вып. 9. - С. 976 - 1009.

13. Соколов В.И., Станкевич И.В. Фуллерены — новые аллотропные формы углерода: структура, электронное строение и химические свойства. // Успехи химии. 1993. - Т. 62. - Вып. 5. - С. 455 - 473.

14. Трошин П.А., Любовская Р.Н. Органическая химия фуллеренов: основные- реакции, типы соединений фуллеренов и перспективы их практического использования. // Успехи-химии. 2008. - Т. 77. - №4. - С.323 -369.

15. Xie Q., Perez-Cordero Е., Echegoyen L. Electrochemical detection of Сбо6 and C706": Enhanced stability of fullerides in solution. // J. Am. Chem. Soc. 1992. -Vol. 114. №10.-P. 3978-3980.

16. Hirsch A. In Fullerenes and Related Structure. // Topics in Current Chemistry. 1999. - Vol. 199.

17. Hirsch A. The Chemistry of Fullerenes. // Thieme-Verlag, Stuttgart; New York, 1994.

18. Walbiner M., Fisher H. Rate constants for the addition of the benzyl radical to fullerene C60 in solution. // J. Phys. Chem. 1993. - Vol. 97. - P. 4880 -4881.

19. Krusic, P.N. Wasserman, P.N. Keizer, J.R. Morton Radical reaction Сбо- // Science. 1991.-Vol. 254. - P. 1183-1185.

20. Hirsch A. Principles of fullerene reactivity. // Topics. Curr. Chem. 1996. - Vol. 199. - P. 1-65.

21. Diederich F. Covalent fullerene chemistry. // Topics. Curr. Chem. 1997. -Vol. 69. - P. 395-400.

22. Hirsch A. Addition reactions of buckminsterfiiellerene (Сбо). // Synthesis. -1995.-P. 895-913.

23. Vul A.Y. Some aspects of fullerene application. // Perspectives of Fullerene Nanotechnology. 2002. - P. 23 - 33.

24. Davidenko V.M., Kidalov S.V., Shakhov F.M. Fullerenes as a co-catalyst for high pressure high temperature synthesis of diamonds. // Diam. Relat. Mater. -2004.-Vol. 13.-P. 2203-2206.

25. Li W.Z., Liang C.H., Xin Q. Application of novel carbon nanomaterials in low-temperature fuel cell catalysts. // Chinese J. Catal. 2004. - Vol. 25. - P. 839 -843.

26. Goldshleger N.F. Fullerenes and fullerene based materials in catalysis. // Fullerenes Sci. Techn. 2001. - Vol. 9. - P. 255 - 280.

27. Cataldo F., Da Ros T. Carbon materials: chemistry and physics. Volume 1. Medical Chemistry and Pharmacological Potential of Fullerenes and Carbon Nanotubes // Italy: Springer Science + Business Media B.V. 2008. - P. 407.

28. Jensen A.W., Wilson S.R., Schister D.I. Biological application of fullerene. // Bioorg. Med. Chem. 1996. - Vol. 4. - P. 767 - 769.

29. Скворцевич Е.Г., Романов Р.В. Биологические эффекты фуллеренов. // Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии. 2002.-Вып. 1. - С. 32-35.

30. Lu L.H., Lee Y.T., Chen H.W., Chang L.Y., Huang H.C. The possible mechanisms of antiproliferative effect of fullerenol, polyhydroxylated Сбо on vascular smooth muscle cells. // Br. J. Pharmacol. 1998. - Vol. 123. - P. 1097 -1102.

31. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. - 586с.

32. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение. Д.: Химия, 1981. — 304 с.

33. Адаме Н.К. Физика и химия поверхностей. М.: ОГИЗ, 1947. - 568 с.

34. Gaines G.L. Insoluble monolayers at liquid-gas interfaces./ Interscience. New York. 1966. -P. 208

35. Арсланов А.А., Шейнина Л.С., Калинина М.А. Иммобилизация функциональных молекул и наночастиц в двумерных органических сетках как способ получения стабильных супрамолекулярных устройств. // Защита металлов. 2008. - Т. 44. - №1. - С. 5 - 27.

36. Калинина М.А. Арсланов В.В., Турыгин Д.С., Терещенко Е.Ю., Желудева С.И. Влияние иммобилизации макроциклического татраамина в монослоях Ленгмюра на селективность комплексообразования. // Журнал физической химии. 2008. - Т. 82. - №4. - С. 725 - 731.

37. Арсланов В.В. Полимерные слои и пленкиЛенгмюра-Блоджетт. Влияние химической структуры полимера и внешних условий на формирование и свойства организованных планарных ансамблей. // Успехи химии. 1994. - Т. 63. - №1. - С. 3 - 38.

38. Арсланов В.В. Полимерные монослои и пленки Ленгмюра-Блоджетт. Политиофены. // Успехи химии. 2000. - Т. 69. - №10. - С. 963 - 980.

39. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. — Л: Химия, 1967.-388 с.

40. Goodrich F.C. Ргос. Inter. Congr. Surface Activity 2nd, London.- 1957. -Vol. 1.-P.85.

41. Генис P. Биомембраны: Молекулярная структура и функции: Пер. с англ.- М.: Мир. 1997. -. 624 с.

42. Obeng Y.S., Bard A.J. Langmuir films of Сбо at the air-water interface. // J.Am.Chem.Soc. 1993. - Vol. 113. - P. 6279 - 6280.

43. Tomioka Y., Ishibashi M., Kajiyama H., Taniguchi Y. Preparation and structural characterization of fullerene C6o Langmuir film. // Langmuir. 1993. -Vol. 9.-P. 32-35.

44. Валькова Л.А., Глибин A.C., Valli L. Количественный анализ изотерм сжатия ленгмюровских слоев фуллерена Сбо- Н Коллоидный Журнал. — 2008. -Т. 70. -№1. — С. 11-16.

45. Cong Y., Dybek A., Hanson С., Schulte К., Cafolla А.А., Dennis J., Moriarty Ph. Langmuir-Blodgett films of Сбо and СбоО on Silicon: Islands, rings and grains. // Thin Solid Films. 2009. - Vol. 517. - P. 1650 - 1654.

46. Evans A.K. Kinetics of Langmuir Films of Fullerene Сбо- // J- Phys. Chem. B. 1998. - Vol. 102. - P. 7016-7022.

47. Xiao Y., Yao Z., Jin D., Yan F., Xue Q. Mixed Langmuir-Blodgett films of fullerene C60/arachidic acid. // J. Phys. Chem. 1993. - Vol. 97. - P. 7072 - 7074.

48. Ewins C., Stewart B. Formation and Structure of Langmuir-Blodgett films of Сбо and arachidic acid. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994. - Vol. 90 - P. 969-972.

49. Ravaine S., Pecq F. Le, Mingotaud C., Delhaes P., Hummelen J. C., Wudl F., Patterson L. K. Synthesis, Physical Characterizations, and Langmuir Films of New Methanofiillerenes. // J. Phys. Chem. 1995. - Vol. 99. - P. 9551 - 9557.

50. Borovkov N.Yu., Valkova L.A., Ol'khovich M.V., Glibin A.S., Koifman O.I., Zakharov A.G. Fullerene Naphthalene Interaction on the Water Surface and in the Binary Film. // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. - 2007. -Vol.15.-P. 467-484.

51. Guldi D.M., Tian Y., Fendler J.H. Compression-Dependent Structural Changes of Functionalized Fullerene Monolayers. // J.Phys. Chem. 1996. - Vol. 100.-P. 2753 -2758.

52. Wang Sh., Leblanc R.M., Arias F., Echegoyen L. Surface and Optical Properties of Langmuir and LB Films of a Crown-Ether C6o Derivative. // Langmuir. 1997.-Vol. 13.-P. 1672 - 1676.

53. Patel H.M., Didymus J.M., Kim K., Wong W., Hirsch A., Skiebe A., Lamparth I., Mann S. Fullerates: interaction of divalent metal ions with Langmuir monolayers and multilayers of mono-substituted Сбо-malonic acid. // Chem. Commun. 1996. - P. 611 - 612.

54. Guldi D:M., Tian Y., Fendler J.H., Hungerbuhler H., Asmus K.-D. Stable Monolayers and Langmuir-Blodgett Films of Functionalized Fullerenes. // J. Phys. Chem. 1995. - Vol. 99. - P. 17673 - 17676.

55. Zhou D., Gan L., Luo C., Tan H., Huang Ch., Yao G., Zhao X., Liu Zh., Xia X., Zhang B. Langmuir-Blodgett Films and Photophysical Properties of Сбо

56. Sarcosine Methyl Ester Derivative, С6о(С5Н9Ш2).// J. Phys. Chem. 1996. - Vol. 100.-P. 3150-3156.

57. Leo L., Mele G., Rosso G., Valli L., Vasapollo G., Guldi D. M., Mascolo G. Interfacial Properties of Substituted Fulleropyrrolidines on the Water Surface. // Langmuir. 2000. - Vol. 16. - P. 4599 - 4606.

58. Wang P., Chen Bo, Metzger R. M., Da Ros Т., Prato M. Preparation and deposition of stable monolayers of fullerene derivatives. // J. Mater. Chem. 1997. -Vol. 7.-P. 2397-2400.

59. Maggini M., Karlsson A., Pasimeni L., Scorrano G., Prato M., Valli L. Synthesis of N-Acylated Fulleropyrrolidines: New Materials for the Preparation of Langmuir-Blodgett Films Containing Fullerenes. // Tetrahedron Letters. 1994. -Vol.35.-P. 2985 -2988.

60. Jin J., Li L.S., Yi Li, Zhang Y.J., Chen X., Wang D., Jiang Sh., Li T.J., Gan L.B., Huang Ch.H. Structural Characterizations of Сбо-Derivative Langmuir-Blodgett Films and Their Photovoltaic Behaviors. // Langmuir. 1999. - Vol. 15. -P. 4565-4569.

61. Maggini M., Pasimeni L., Prato M., Scorrano G., Valli L. Incorporation of an Acyl Group in Fulleropyrrolidines: Effects on Langmuir Monolayers. // Langmuir. 1994. - Vol. 10. - P. 4164 - 4166.

62. Гинзбург Б.М., Голоудина С.И., Виноградова JI.B., Згонник В.Н., Меленевская Е.Ю. Пленки Ленгмюра — Блоджетт на основе фуллерена Сбо с привитыми макромолекулами. // Письма в ЖТФ. 1998. - Т. 24. - Вып. 12. -С. 88 - 94.

63. Zhang Sh., Gan L., Huang Ch. Photoelectric response of pyrrolidinofullerene and bis- pyrrolidinofullerene LB films. // Chem. Phys. Lett. -2000.-Vol. 331.-P. 143 148.

64. Nakanishi Т., Murakami H., Nakashima N. Construction of Monolayers and Langmuir-Blodgett Films of a Fullerene-Bearing Artificial Lipid. // Chem. Lett. 1998. - P. 1219-1220.

65. Felder-Flesch D., Bourgogne C., Gallani J-L., Guillon D. Interfacial behavior and film-forming properties of an amphiphilic hexasubstituted 60.fullerene. // Tetrahedron Letters. 2005. - Vol. 46. - P. 6507 - 6510.

66. Kawai Т., Scheib S., Cava M.P., Metzger R. M. Langmuir-Blodgett Films of a Thermally Labile 1:1 Adduct of Ceo Fullerene and 8-(9-Anthryl)-7-oxaoctanoic Acid. II Langmuir. 1997. - Vol. 13. - P. 5627 - 5633.

67. Wang P., Maruyama Y., Metzger R.M. Superconductivity of C6o Langmuir-Blodgett Films Doped with Potassium: Low-Field Signal and Electron Spin Resonance Study. // Langmuir. 1996. - Vol. 12. - P. 3932-3937

68. Jehoulet Ch., Obeng Y.S., Kim Y.T., Feimeng Zh., Bard AJ. Electrochemistry and Langmuir trough studies of fullerene Сбо and C70 films. // J.Am.Chem.Soc. 1992. - Vol. 114. - P. 4237 - 4247

69. Maliszewskyj N. C., Heiney P.A., Jones D.R., Strongin R.M., Cichy M.A., Smith III A.B. Langmuir films of fullerene Ceo, fullerene epoxide CeoO, and dihydrofulleroid C6iH2. II Langmuir. 1993. - Vol. 9. - P. 1439 - 1441.

70. Nierengerten J-F., Schall C., Nikoud J-F., Heinrich В., Guillon D. Amphiphilic Cyclic Fullerene Bisadducts: Synthesis and Langmuir Films at the Air-Water Interface. II Tetrahedron Letters. 1998. - Vol. 39. - P. 5747 - 5750.

71. Felder D., Gallani J-L., Guillon D., Heinrich В., Nikoud J-F., Nierengerten J-F. Investigation of Thin Films with Amphiphilic Dendrimers Bearing Peripheral Fullerene Subunits. // Angew. Chem. Int. Ed. 2000. - Vol. 31. - P. 201 - 204.

72. Matsumoto M., Tachibana H., Azumi R., Tanaka M., Nakamura Т., Yunome G., Abe M., Yamago Sh., Nakamura E. Langmuir-Blodgett Film of Amphiphilic Сбо Carboxylic Acid. // Langmuir. 1995. - Vol. 11. - P. 660 - 665.

73. Hirano Ch., Imae Т., Fujima Sh., Yanagimoto Y., Takaguchi Y. Fabrication and Properties of Fullerodendron Thin Films. // Langmuir. — 2005. — Vol.21. №1. - P. 272 - 279.

74. Hartnagel U., Hirsch A., Felder-Flesch D., GallaniJ-L., Bourgogne C. Spreading behaviour of a series of amphiphilic 3:3. [60]fullerene hexakisadducts: a systematic study. // Journal of Experimental Nanoscience. 2008. - Vol. 3. - № 3. -P.229 -244.

75. Acharya S., Song H., Lee J., Kwon P.S., Lee J., Yogendranath G., Kim Y.H., Jang Y.H., Lee Т., Samal Sh., Lee J-S. An amphiphilic Сбо penta-addition derivative as a new U-type molecular rectifier. // Organic Electronics. 2009. -Vol.-P. 85-94.

76. Шон Jle Бонг Диссертация на соискание ученой степени к.х.н. Московская академия тонкой химической технологии, Москва, 1999, С. 105.

77. Stowell J.C. tert-Alkylnitroso compounds. Synthesis and dimerization equilibriums. // J. Org. Chem. 1971. - Vol. 36. - P. 3055-3056.

78. Rauchman E.J., Rosen G.M., Abou-donia M.B. Improved methods for the oxidation of secondary amines to nitroxides. // Synth. Commun. — 1975. — Vol. 5. — P. 409-413.

79. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М: Химия, 1989. - 253 с.

80. Соловьев М. Е., Соловьев М. М. Компьютерная химия. М: СОЛОН-Пресс, 2005. - 207 с.

81. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии под ред. Куриленко О.Д.- Киев: Наукова Думка, 1965.836 с.

82. Юрьев Ю.К. Практические работы по органической химии, Выпуск I, II. М.: Изд-во Московского ун-та, 1961.- 419 с.

83. Кейл Б. Лабораторная техника органической химии. М: Мир, 1966.-613 с.

84. Титце Л., Айхер Т. Препаративная органическая химия: Реакции и синтезы в практикуме органической химии и научно-исследовательской лаборатории: Пер. с нем. М.: Мир, 2004. - 704 с.

85. Левачева И.С., Грицкова И.А., Лушов А.А., Пушкин А.Н., Левачев С.М. Роль сульфата аммония в регулировании структуры и свойств 2D пленок фуллерена Сбо- // Вестник МГУ. Серия Химия. 2006. - Т.47. - №5. -С.253 - 257.

86. Foote Ch.S. Photophysical and photochemical properties of fiillerenes. // Topics Curr. Chem. 1994. - Vol. 169. - P. 347 - 363.

87. Arbogast Y.W., Foote Ch.S. Photophysical properties of Сбо. H J- Am. Chem. Soc.- 1991.-Vol. 113.-P. 8886-8889.

88. Nagano Т., Arakane K., Ryu A., Masunaga Т., Shinmoto K., Mashioko S., Hirobe M. Comparison of singlet oxygen production effieciency of Сбо with other photosensitizers, based on 1268 nm emission. // Chem. Pharm. Bull. 1994. -Vol. 42.-P. 2291-2294.

89. Da Ros Т., Spalluto G., Prato M. Biological application of fullerene derivatives: a brief overview. // Croatica Chemica Acta. 2001. - Vol. 74. - P. 743-755.

90. Зенков Н.К, Кандалинцева Н.В., Панкин В.З., Менщикова Е.Б., Просенко А.Е. Фенольные биоантиоксиданты. // Новосибирск: СО РАМН. — 2003.-С. 152- 154.

91. Van Acker S.A., de Groof MJ, van den Berg D.-J. A Quantum Chemical Explanation of the Antioxidant Activity of Flavonoids. //Chem. Res. Toxicol. — 1996.-Vol. 9.-P. 1305 1312.

92. Van Acker S.A., Tromp M.N., Haenen G.R. Flavonoids as Scavengers of Nitrite Oxide Radical // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995. - Vol. 214. -P. 755 -759.

93. Sandanayaka A.S.D., Araki Y., Luo C., Fujitsuka M., Ito O. Photoinduced electron transfer processes of fiillerene Сбо with amine donors: excited triplet route vs excited singlet route. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 2004. — Vol. 77.-P. 1313-1322.

94. Shen L., Ji H.-F., Zhang H.-Y. A theoretical elucidation on the solvent-dependent photosensitive behaviours of C6o- H Photochem. Photobiol. 2006. -Vol. 82.-P. 798-800.

95. Розанцев Э.Г., Шолле В.Д. Органическая химия свободных радикалов. М.: Химия, 1979. - 343 с.

96. Походенко В.Д. Феноксильные радикалы. Киев: Наукова Думка, 1969. -196 с.

97. Zhan W., Jiang К. A Modular Photocurrent Generation System Based on Phospholipid-Assembled Fullerenes. // Langmuir. 2008. - Vol. 24. - P. 13258 -13261.

98. Bensasson R. V., Bienvenue E., Dellinger M., Leach S., Seta P. Сбо in Model Biological Systems. A Visible-UV Absorption Study of Solvent-Dependent Parameters and Solute Aggregation. // J. Phys. Chem. 1994. - Vol. 98. - P. 34923500.

99. Da Ros Т., Prato M. Medicinal chemistry with fullerenes and fullerene derivatives // Chem comm. 1999 - Vol. 8. - P. 663 - 669.

100. Кислицин А.Н. Экстрактивные вещества бересты: выделение. Состав, применение. Обзор. // Химия древесины. 1994. - Вып.З. - С. 3 - 28

101. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии, 2-е изд., перераб. Л.: Химия, 1985.- 248 с.1. СПИСОК ПЕЧАТНЫХ ТРУДОВ:

102. Зимнякова (Жильцова) О.Е. Комплексы включения и мицеллярные ассоциаты бетулинола биацетата./ О.Е.Зимнякова (Жильцова), Н.Б.

103. Мельникова.// Тезисы доклада XI Нижегородской сессии молодых ученых «Татинец» -2006.- С.- 137.

104. Жильцова О.Е. Структура поверхностных пленок малонатных моно-, ди- и тетранитроксидных метанофуллеренов./ О.Е. Жильцова, Н.Б. Мельникова, Г.А. Домрачев.// Тезисы доклада XIII Нижегородской сессии молодых ученых «Татинец», 2008.-С.- 154.

105. Жильцова О.Е. Влияние фуллеренов на транспорт биологически активных веществ./ О.Е. Жильцова.// Тезисы доклада VIII научная сессия «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» -Н.Новгород, 2009.- С. 128.