ОСОБЕННОСТИ ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ВОДНЫХ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ЦИСТЕИН-СЕРЕБРЯНОГО РАСТВОРА В ПРИСУТСТВИИ ХИТОЗАНА И КАТИОНОВ МЕДИ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

2024

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ

Устный доклад

ОСОБЕННОСТИ ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ВОДНЫХ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ЦИСТЕИН-СЕРЕБРЯНОГО РАСТВОРА В ПРИСУТСТВИИ ХИТОЗАНА И КАТИОНОВ МЕДИ

Зеников Г.Р., Хижняк С.Д., Иванова А.И., Пахомов П.М.

ФГБОУ ВО «Тверской Государственный Университет», г. Тверь, Садовый пер., д. 35

e-mail: [email protected]

Изучение процессов самосборки в водных растворах супрамолекулярных систем представляют огромный научный и практический интерес. В результате таких процессов могут образовываться различные структуры, которые состоят из супрамономеров - наноагрегаты, нановолокна. Существует возможность подобрать супрамономеры так, чтобы такие системы обладали бактерицидными, биоактивными свойствами. В результате ван-дер-ваальсо-вых, электростатических взаимодействий, водородных связей могут образовываться пространственные гель-сетки. Одним из примеров таких систем являются гидрогели на основе водного раствора аминокислоты L-цистеин и нитрата серебра [1]. В результате смешения исходных компонентов в определённых пропорциях получается гель-прекурсор - цистеин-серебряный раствор (ЦСР), структурными единицами которого являются цвиттер-и-оны меркаптида серебра (МС), образующие положительно заряженные кластерные цепочки -[Ag-S(R)]n-, где R - остаток L-цистеина. При введении солей-инициаторов, в составе которых есть, например, сульфат-анион, в системах на основе ЦСР происходит гелеобразование. Сульфат-анион, выступает в качестве отрицательно заряженного линкера между кластерами МС, которые имеют положительный заряд. Имеет значение и вводимый вместе с электролитом катион, например, Cu2+ повышает прочность таких гидрогелей [2]. Введение в данную систему полисахарида природного происхождения, например, хитозана (ХЗ), потенциально может расширить спектр применения систем на основе ЦСР, но может провоцировать новые типы взаимодействий в системе [3]. Известно, что катионы меди образуют комплексные соединения и с хитозаном, и с L-цистеином. Поэтому целью данной работы является изучение особенностей гелеобразования в ЦСР в присутствии катионов меди и хитозана при инициации сульфат-анионом.

В работе изучены различные композиции: ЦСР-ХЗ-CuSO^ ЦСР-CuSO^ Для сравнения так же были сделаны эксперименты с ЦСР-ХЗ-№^04 и ЦСР-№^04. Синтез проводился по двухстадийной методике [3]. На первой стадии синтезировали гель-прекурсор из водных растворов L^ys и AgNO3; на второй стадии в ЦСР добавляли ХЗ, а в случае трехкомпонентных систем - раствор электролита - инициатора гелеобразования, содержащего сульфат-анион: CuSO4, Na2S04. При этом концентрация L^ys в образцах составляла 3,0 мМ, молярное соотношение исходных компонентов L^ys/AgNO3 - 1,25-1,27; концентрация ХЗ - от 0,0075-0,0175 мг/мл. CCuSO4 = 0,3-0,7 мМ. U

С помощью различных физико-химических методов установлено, что катионы меди Cu2+ участвует в процессах комплексообразования и с кластерными цепочками МС, и с молекулами хитозана. При этом молекулы хитозана держатся обособленно от МС, так как обе подсистемы имеют положительный заряд.

Литература:

[1] S. Khizhnyak, P. Komarov, M. Ovchinnikov and etc, Mechanism of gelation in low-concentration aqueous solutions of silver nitrate with L-cysteine and its derivatives, Soft Matter, 30, 5168-5184 (2017)

[2] Я. Андрианова, Д. Вишневецкий, С. Хижняк, П. Пахомов. Исследование процессов гелеобразования в цистеин-серебряном растворе при добавлении сульфатов металлов, Вестник ТвГУ, Серия: Химия. Т. 3. № 53. С. 21-29 (2023)

[3] G. Zenikov, S. Khizhnyak, A. Ivanova, The Self-Organization and Gelation Processes in a Cysteine-Silver Solution Containing Chitosan and an Electrolyte. Colloid J 86, 370-380 (2024).