CC BY
2МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЕ В ВОДНЫХ L-ЦИСТЕИН-СЕРЕБРЯНЫХ РАСТВОРАХ, ИНИЦИИРОВАННОЕ ГАЛОГЕНИД-АНИОНАМИ
Механников И.А., Хижняк С.Д., Иванова А.И., Пахомов П.М.
Тверской государственный университет, 170100, г. Тверь, ул. Желябова, д.33
Супрамолекулярные гели на основе низкомолекулярных соединений, например, аминокислот, могут быть получены в результате самосборки этих молекул за счет нековалентных взаимодействий, таких как водородное связывание, силы Ван-дер-Ваальса, электростатическое взаимодействие и др. Особое место среди стимулов, которые инициируют гелеобразование в таких системах, занимают электролиты, роль анионов которых особенно важна в различных биологических процессах. Гидрогели на основе аминокислоты L-цистеин (L-Cys) и нитрата серебра можно отнести к классу анион-чувствительных супрамолекулярных систем, гелеобразование в которых инициируется введением раствора электролита, например, хлоридов различных металлов [1]. Цель работы - изучение влияния ближайших соседей хлорид-аниона - фторид- и бромид-анионов, имеющих разное сродство к иону серебра, на процессы самосборки и гелеобразования в водных растворах L-цистеина и нитрата серебра (ЦСР).
Для исследования была приготовлена серия образцов ЦСР с различным содержанием бромида калия (0.1-0.3 мМ) и фторида натрия (0.1-0.4 мМ). Оказалось, что в случае бромид-аниона мы имеем дело с быстро протекающими процессами, через 1 день в образцах наблюдается фазовое разделение, при этом фторид-анион инициирует лишь медленно протекающие процессы самосборки. С помощью вибровискозиметрии установлен порог гелеобразования в ЦСР-КВг образцах.
Изменения в электронном строении супрамолекулярных кластерных цепочек ЦСР, происходящие под влиянием фторид- и бромид-анионов исследованы с помощью УФ спектроскопии и электронной микроскопии (ПЭМ и СЭМ). СЭМ изображения гидрогелей с различным содержанием бромид-аниона демонстрируют изменения морфология цистеин-серебряного раствора при увеличении в нем концентрации бромид-аниона. При низком содержании КВг образец имеет рыхлое строение, увеличение концентрации бромида натрия приводит к образованию наноагрегатов почти сферической формы. Можно предположить, что эти изменения в морфологии образцов являются следствием фрагментации супрамолекулярных кластерных цепочек, состоящих из молекул меркаптида серебра•[(---Ag-S(R)—)nAg], где R - остаток цистеина. Увеличение концентрации бромид-аниона приводит к разрыву кластерных цепочек, поскольку избыточные ионы Ag+ , присутствующие в растворе, могут координироваться не только с атомом серы молекул меркаптида серебра, но и с бромид-анионом. Результаты динамического светорассеяния подтверждают происходящие в ЦСР-КВг системе структурные перестройки.
Таким образом, изучение влияния фторид- и бромид-анионов на процессы, протекающие в ЦСР, -важный этап в понимании механизма самосборки и гелеобразования в системах на основе низкомолекулярных гелеобразователей (желаторов).
Работа выполнена на оборудовании лабораторий спектроскопии и электронной микроскопии
ЦКП ТвГУ.
[1] Я.В. Андрианова, С.Д. Хижняк, П.М. Пахомов. О процессе самоорганизации в водных цистеин-серебряных растворах под воздействием хлоридов металлов // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. №2. С. 99-107. 2016.
