WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Синтез полистирольных микросфер, содержащих на поверхности наночастицы оксида цинка

На правах рукописи

ШИРЯКИНА ЮЛИЯ МИХАЙЛОВНА

СИНТЕЗ ПОЛИСТИРОЛЬНЫХ МИКРОСФЕР, СОДЕРЖАЩИХ НА

ПОВЕРХНОСТИ НАНОЧАСТИЦЫ ОКСИДА ЦИНКА

Специальности: 02.00.06 высокомолекулярные соединения

02.00.11 коллоидная химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учной степени кандидата химических наук

МОСКВА 2011 www.sp-department.ru

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московском государственном университете тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова на кафедре «Химия и технология высокомолекулярных соединений им. С.С.

Медведева».

Научные руководители: доктор химических наук, профессор ГРИЦКОВА Инесса Александровна доктор химических наук, профессор ПРОКОПОВ Николай Иванович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор ПАПИСОВ Иван Михайлович доктор химических и биологических наук, профессор ЗАЙЦЕВ Сергей Юрьевич

Ведущая организация:

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (МГУ им. М.В. Ломоносова)

Защита состоится «1» декабря 2011 г. в 1500 на заседании Диссертационного Совета Д 212.120.04 в ФГБОУ ВПО Московском государственном университете тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, д. 86, корп. Т, ауд. Т-410.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 119571, г. Москва, пр.

Вернадского, д. 86, МИТХТ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «_» октября 2011 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 212.120. Доктор химических наук, профессор Грицкова И.А.

www.sp-department.ru

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В последнее время в химии и технологии полимерных материалов одним из актуальных направлений является создание полимерных суспензий, содержащих неорганические наночастицы. Сложность создания таких систем обусловлена агрегативной неустойчивостью суспензий, нежелательным увеличением их вязкости при высоких концентрациях наночастиц и отсутствием их равномерного распределения в полимере. Развитие исследований в этой области привело к созданию новых методов включения различных наполнителей со сверхмалым диаметром (менее 100 нм) в объем полимерной матрицы. Одним из перспективных приемов получения таких систем является полимеризация мономеров в высокодисперсных эмульсиях, дисперсная фаза которых уже содержит наночастицы различных материалов.

Интересы многих исследователей лежат в области создания полимеров, наполненных магнитными, полупроводниковыми частицами и др. При этом преследуются цели получения различных свойств материалов – антисептических, токопроводящих, светоотражающих и т.д. для их применения в различных современных технологиях, таких как каталитические процессы, создание газовых сенсоров, оптических прозрачных светофильтров, ультрафиолетовых фильтров, жидкокристаллических экранов, а также для создания материалов с антибактериальными свойствами для использования в биомедицинской технологии.

Цель работы. Синтез полистирольных микросфер, содержащих наночастицы оксида цинка на поверхности.

Научная новизна 1. Впервые разработана методология иммобилизации наночастиц оксида цинка в поверхностные слои полистирольных микросфер и доказано, что они обладают фотолюминесцентными и антимикробными свойствами.

2. Показано, что наночастицы оксида цинка, стабилизированные смесью ПАВ (олеиновая кислота, цетиловый спирт и додецилсульфат натрия), участвуют в формировании межфазного адсорбционного слоя полимерных микросфер, увеличивая его прочность и устойчивость полимерных суспензий в процессе синтеза.

3. Оценена морфология полимерных микросфер, полученных в присутствии наночастиц оксида цинка, и показано, что они имеют структуру «ядро (полистирол) – оболочка (наночастицы оксида цинка)».

4. Разработана рецептура синтеза полистирольных суспензий c антимикробными свойствами для использования в биотехнологии, частицы которых содержат в поверхностном слое наночастицы оксида цинка.

Практическая значимость работы. Полимерные микросферы с иммобилизованными на поверхности наночастицами оксида цинка испытаны на антибактериальную активность по отношению к Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Bacillus antracoides, Candida Albicans.

Проведенные в лаборатории кафедры Микробиологии Медицинского факультета РУДН микробиологические испытания образцов полимерных суспензий и пластин показали перспективность их использования в биомедицинской технологии по отношению к Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Bacillus antracoides.

Автор защищает:

1. Методологию проведения полимеризации стирола в присутствии наночастиц оксида цинка, позволяющую получить полистирольные микросферы с иммобилизованными на их поверхности наночастицами.

2. Условия получения устойчивых стирольных дисперсий наночастиц оксида цинка.

3. Новые представления о необходимости формирования на поверхности полимерных микросфер межфазного адсорбционного слоя, состоящего из смеси ПАВ и наночастиц оксида цинка, способного обеспечивать электростатический и структурно-механический факторы устойчивости.

4. Данные по апробации антибактериальной активности материалов, содержащих полистирольные микросферы с иммобилизированными на их поверхности наночастицами оксида цинка.

Личное участие автора являлось основополагающим на всех этапах работы и состояло в постановке цели исследования, разработке экспериментальных и теоретических подходов при выполнении эксперимента и обобщении полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XVII Всероссийской Менделеевской школе-конференции студентов-химиков (Самара, 2007), VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молоджи НТТМнаучно-практической конференции (Москва, 2007), II Всероссийской молоджной научно-технической конференции «Наукомкие химические технологии» (Москва, 2007), XVIII Всероссийской Менделеевской школеконференции студентов-химиков (Белгород, 2008), XII Международной научно-технической конференции «Наукомкие химические технологии-2008»

(Волгоград, 2008), Международном форуме по нанотехнологиям «Rusnanotech 08» (Москва, 2008), V Московском международном конгрессе: «Биотехнология:

состояние и перспективы развития» (Москва, 2009), 1-ой Международной научной школе «Наноматериалы и нанотехнологии в живых системах»

(Москва, 2009), XIХ Всероссийской Менделеевской конференции молодых учных (Санкт-Петербург, 2009), III Молоджной научно-технической конференции «Наукомкие химические технологии–2009» (Москва, 2009), Международном молоджном научном форуме «ЛОМОНОСОВ-2010»

(Москва, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК, 3 из них по теме диссертационной работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 102 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц, 45 рисунков.

Список литературы содержит 104 наименования.

Во Введении дано обоснование актуальности диссертационной работы и сформулирована ее цель.

Глава 1. В Литературном обзоре обсуждены материалы по способам получения неорганических наночастиц, их стабилизации в гидрофобных средах и модификации полимерных микросфер неорганическими наночастицами, рассмотрены основные типы морфологий полимерных микросфер, содержащих неорганические наночастицы.

Глава 2. В Экспериментальной части представлены способы очистки веществ, используемых в работе, методы синтеза и исследования свойств полимерных дисперсий. Использованы такие современные методы исследования как электронная просвечивающая микроскопия (TEM), электронная сканирующая микроскопия (SEM), лазерная автокорреляционная спектроскопия, рентгенофазовый анализ (РФА), термогравиметрический анализ (ТГА), фотолюминесцентный анализ, и ряд других.

Глава 3. Результаты и обсуждение Синтез наночастиц оксида цинка (ZnO) проводили методом химической конденсации - щелочным гидролизом соли цинка в изопропиловом спирте.

Реакцию осуществляли между дигидратом ацетата цинка и гидроксидом калия в изопропаноле:

Zn(CH3COO)2·2H2O + 2KOH ZnO + 2CH3COOK + 3H2O В таблице 1 приведена рецептура синтеза наночастиц оксида цинка.

Таблица 1 – Рецептура получения наночастиц оксида цинка Изучали размеры наночастиц, их анизотропию методами трансмиссионной электронной микроскопии, фотонно-корреляционной спектроскопии (на лазерном анализаторе частиц Zetasizer Nano ZS, фирмы Malvern (Великобритания)) и люминесцентные свойства наноразмерных частиц в ультрафиолетовом свете.

На рисунке 1 приведены гистограммы распределения по размерам наночастиц оксида цинка в изопропаноле, полученные разными методами.

Данные, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии (рис.

1 б), свидетельствуют о том, что размеры частиц оксида цинка находятся в пределах от 3 до 9 нм, а полученные данные методом фотонно-корреляционной спектроскопии (рис. 1 а) показывают, что размеры частиц изменяются в интервале от 1500 до 1650 нм, то есть они агрегированы.

Рисунок 1 – Гистограммы распределения наночастиц оксида цинка в изопропаноле, полученные методом фотонно-корреляционной спектроскопии (а) и просвечивающей электронной микроскопии (обсчт микрофотографий) (б) Так как частицы оксида цинка имеют гидрофильную поверхность, то для перевода суспензии наночастиц оксида цинка из изопропанола в гидрофобную среду, стирол, поверхность наночастиц должна быть гидрофобизирована.

Из литературы известно, что в большинстве случаев для получения стабильных дисперсий неорганических наночастиц в углеводородных средах, их поверхность гидрофобизируют жирными кислотами и их солями, и наиболее эффективным стабилизатором является олеиновая кислота, которая способна хемосорбироваться на поверхности наночастиц.

Рентгенофазовый анализ, показал, что дифрактограммы негидрофобизированных и гидрофобизированных наночастиц соответствуют фазе оксида цинка с гексагональной структурой вюрцита.

По результатам данных РФА по методу Вильямсона-Холла были рассчитаны области когерентного рассеивания (ОКР) негидрофобизированных и гидрофобизированных наночастиц оксида цинка, которые составили 7 и нм соответственно.

Для определения минимальной концентрации олеиновой кислоты (% масс.

на единицу массы наночастиц), при которой дисперсия наночастиц оксида цинка является устойчивой, получали дисперсии наночастиц оксида цинка в стироле при различной концентрации олеиновой кислоты. Полученные дисперсии центрифугировали с целью отделения агрегатов из наночастиц и определяли концентрацию наночастиц оксида цинка в супернатанте. Были получены три дисперсии наночастиц оксида цинка в стироле с концентрацией оксида цинка в стироле 6,6; 12,2 и 13,3 % масс. в расчте на мономер.

Максимальная концентрация оксида цинка в стироле составила 13,3 % масс. в расчте на мономер, дальнейшее увеличение содержания оксида цинка в дисперсии не привело к росту концентрации оксида цинка в супернатанте.

Результаты исследований представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Графики зависимости концентрации наночастиц оксида цинка в супернатанте от количества олеиновой кислоты: максимальная концентрация оксида цинка в расчте на мономер (1) - 6,6 % масс., (2) - 12,2 % масс., На основании представленных графиков можно сделать вывод о том, что минимальная концентрация олеиновой кислоты, при которой достигается максимальная стабильность дисперсии с концентрацией 6,6; 12,2; 13,3 % масс., составляет 0,7; 1,3; 1,5 % масс. в расчете на мономер, соответственно.

Изменение гидрофильно-гидрофобного баланса поверхности наночастиц оксида цинка в результате их модификации олеиновой кислотой ярко продемонстрировано изменением распределения наночастиц между контактирующими водной и углеводородной фазами. Для этого негидрофобизированные частицы оксида цинка поместили в воду, сверху наслоили масляную фазу (гексан), затем эту систему перемешали на магнитной мешалке. После прекращения перемешивания значительная часть наночастиц оксида цинка осталась в водной фазе. Такую же процедуру проделали с гидрофобизированными частицами оксида цинка. В этом случае все частицы перешли в масляную фазу - гексан.

Степень экстракции наночастиц оксида цинка из водной фазы в гексан определяли по концентрациям в верхней (гексан) и нижней (вода) фазах.

Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Значения концентрации наночастиц оксида цинка в верхней и нижней фазах (% масс.) Нижняя фаза (вода) Видно, что процесс гидрофобизации поверхности наночастиц оксида цинка олеиновой кислотой был проведн максимально эффективно. Об этом также свидетельствует изменение значения -потенциала, который составляет + 17,4 мВ для исходной дисперсии оксида цинка в изопропаноле и становится равным + 2,0 мВ после хемосорбции олеиновой кислоты на поверхности наночастиц.

Образование на поверхности частиц гидрофобной оболочки из углеводородных радикалов олеиновой кислоты явно подтверждается данными по значениям углов смачивания, которые составляют 0 и 133 градуса для исходных и гидрофобизированных наночастиц оксида цинка соответственно.

Методом фотонно-корреляционной спектроскопии было установлено, что средний диаметр наночастиц оксида цинка в стироле составляет от 5,0 до 10, нм, что говорит о том, что наночастицы обладают агрегативной устойчивостью в гидрофобной среде мономера (рисунок 3).

Рисунок 3 – Гистограмма распределения наночастиц оксида цинка Таким образом, получена стабильная дисперсия наночастиц оксида цинка в стироле, которая далее была использована для иммобилизации оксида цинка в полимерные микросферы в процессе гетерофазной полимеризации стирола.

Гетерофазную полимеризацию стирола с включением наночастиц оксида цинка в полимерные микросферы предполагали провести в высокодисперсной эмульсии стирола. Для инициирования полимеризации стирола использовали персульфат калия.

Высокодисперсную эмульсию получали путм эмульгирования мономера смесью ионогенного эмульгатора и длинноцепочечного жирного спирта при интенсивном перемешивании системы. Предварительно смешивали водный раствор эмульгатора и жирный спирт при температуре выше температуры плавления спирта, а затем добавляли мономер, содержащий наночастицы оксида цинка. Изменение порядка введения ингредиентов, например, введение спирта в мономер с последующим добавлением водного раствора эмульгатора, приводило к образованию грубодисперсной нестабильной эмульсии.

В качестве ПАВ использовали смесь додецилсульфата натрия (ДСН) и цетилового спирта (ЦС), взятых в мольном соотношении 1:2. Выбранное мольное соотношение ДСН/ЦС на фазовой диаграмме вода-ЦС-ДСН находится в области, соответствующей формированию жидкокристаллических структур.

Предполагали, что эти ПАВ создадут на поверхности наночастиц оксида цинка, микрокапель мономера, а затем и полимерно-мономерных частиц (ПМЧ) прочный межфазный слой, способный обеспечить их устойчивость и локализацию наночастиц в поверхностном слое ПМЧ.

Из данных, приведнных в таблице 3, видно, что межфазное натяжение на границе вода/о-ксилол, содержащий наночастицы оксида цинка, на поверхность которых адсорбированы олеиновая кислота, ДСН и цетиловый спирт, равно 3,05 мН/м, то есть снижается на 29,49 мН/м по сравнению с межфазным натяжением, равным 32,54 мН/м на границе о-ксилол/вода. Это свидетельствует о том, что частицы приобретают поверхностно-активные свойства.

Таблица 3 – Значения межфазного натяжения при различном составе системы (о-ксилол + гидрофобиз. ZnO) - (ДСН + ЦС + вода) Одновременно с формированием межфазного слоя на поверхности наночастиц оксида цинка, на поверхности капель мономера также образуется адсорбционный слой из молекул ПАВ и межфазное натяжение на границе мономер/вода (1,2) уменьшается.

При инициировании полимеризации при 70 С происходит интенсивное диспергирование мономера (стирола) из-за снижения межфазного натяжения до низких значений (~ 0,24 мН/м).

В результате теплового движения, наличия поверхностного потенциала у наночастиц оксида цинка и вытеснения их вследствие несовместимости с образующимся полимером происходит движение всех частиц из объма в поверхностные слои ПМЧ.

Образование полимера в поверхностных слоях ПМЧ при инициировании полимеризации стирола будет способствовать иммобилизации наночастиц оксида цинка в них, и они, наряду с цетиловым спиртом, ДСН и полимером, будут формировать прочные адсорбционные слои на поверхности ПМЧ.

Методологию проведения процесса гетерофазной полимеризации стирола в присутствии наночастиц оксида цинка можно представить следующим образом.

Готовят смесь ПАВ из додецилсульфата натрия и цетилового спирта, добавленного в водную фазу, при температуре 70 С, затем эмульгируют мономер, содержащий наночастицы оксида цинка и добавляют водорастворимый инициатор (персульфат калия). Полученную эмульсию подвергают ультразвуковой обработке и переносят в реактор, в котором проводят полимеризацию в течение 5 часов при температуре 70 С.

Было исследовано влияние различных параметров: объемного соотношения мономерная фаза/вода, природы и концентрации инициатора, концентрации эмульгатора (ПАВ) и длительности ультразвуковой обработки на скорость полимеризации, устойчивость системы на всех стадиях полимеризации, размер полимерных частиц и их распределение по размерам на модельной системе (в отсутствие оксида цинка). Результаты исследований представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Определение оптимальных условий проведения полимеризации в высокодисперсных эмульсиях стирола в отсутствие наночастиц оксида цинка Объемное соотношение фаз мономерная фаза/водная фаза Концентрация инициатора (персульфат калия) Продолжение таблицы Длительность ультразвуковой (УЗ) обработки Примечание – массовые проценты указаны из расчта на массу стирола Было показано, что с увеличением содержания водной фазы средний диаметр ПМЧ уменьшается, наибольшая устойчивость реакционной системы наблюдается при объмном соотношении мономер/водная фаза, равном 1:6.

Установлено, что для инициирования полимеризации целесообразно использовать персульфат калия при концентрации 2 % масс. в расчте на мономер. При этой концентрации инициатора средний диаметр частиц составляет 86 нм. Влияние концентрации ДСН на средний диаметр частиц оказалось незначительным. Средние размеры ПМЧ при концентрации ДСН, равной 2 % масс. в расчте на мономер, составляют величину порядка 79 нм, а при 5 % масс. в расчте на мономер – 63 нм. Скорость полимеризации с увеличением концентрации ДСН возрастала. Длительность ультразвуковой обработки от 6 до 12,5 минут практически не влияет на средний диаметр частиц и скорость полимеризации.

Подробные исследования кинетики изменения размеров частиц в ходе полимеризации, представленные на рисунке 4 (кривая 1) показали, что среднечисленный диаметр частиц практически не изменяется и составляет 75нм, что позволяет предположить, что микрокапли мономера являются основным источником ПМЧ.

Рисунок 4 – График зависимости среднего размера частиц на различных стадиях конверсии мономера при проведении полимеризации в высокодисперсной эмульсии стирола: (1) – в отсутствии наночастиц оксида цинка, (2) – в присутствии наночастиц оксида цинка Из графика зависимости размеров частиц от конверсии мономера в присутствии наночастиц (рисунок 4 кривая 2), можно предположить, что уменьшение среднего диаметра частиц от 90 до 65 нм связано с уменьшением размера микрокапель мономера, при иммобилизации в них наночастиц оксида цинка.

Изучено влияние концентрации оксида цинка на ход кинетических кривых зависимостей конверсии мономера от времени полимеризации.

Рисунок 5 – Графики зависимости конверсии мономера от времени при различной концентрации оксида цинка (% масс. на мономер) : 1 – 0; 2 – 3,3;

3 – 6,6. Температура - 70 С, концентрации персульфата калия - 2 % масс. в расчете на мономер, концентрации ДСН - 3 % масс. в расчете на мономер, мольное соотношение ДСН/ЦС = 1:2, УЗ-обработка - амплитуда – 20%, общее время обработки 12,5 мин, длительность импульса 10 с, Исходя из кинетических кривых, представленных на рисунке 5, можно сделать вывод о том, что с увеличением концентрации наночастиц оксида цинка скорость полимеризации незначительно возрастает. Средневесовая молекулярная масса полимера увеличивается в 2 раза - от 118 кДа при отсутствии наночастиц оксида цинка до 451 кДа в присутствии 6,6 % масс.

наночастиц оксида цинка в расчете на мономер.

Можно думать, что это связано с уменьшением концентрации радикалов в зоне реакции из-за диффузионных затруднений, создаваемых прочным адсорбционным слоем, образованным на поверхности ПМЧ.

Методом трансмиссионной электронной микроскопии были получены микрофотографии наночастиц оксида цинка в стироле (рис. 6 а) и полученных полимерных микросфер, содержащих наночастицы оксида цинка (рис. 6 в).

Видно, что наночастицы оксида цинка локализованы в полимерных микросферах.

Сравнительный анализ гистограмм распределения по размерам исходных наночастиц оксида цинка в стироле (рис. 6 б) и наночастиц, иммобилизированных в полимерные микросферы (рис. 6 г) показал, что наночастицы оксида цинка при фиксации в полимерных микросферах несколько увеличивают размеры, но сохраняют унимодальное распределение по размерам.

Рисунок 6 – Микрофотографии наночастиц оксида цинка в стироле (а), полимерных микросфер с иммобилизированными наночастицами оксида цинка (в) и гистограммы распределения наночастиц оксида цинка по размерам - в стироле (б), распределения наночастиц, иммобилизованных Полученные результаты позволяют предположить участие в формировании межфазного адсорбционного слоя полимера, додецилсульфата натрия, цетилового спирта, олигомерных поверхностно-активных радикалов, образованных в водной фазе, и наночастиц оксида цинка, обеспечивающих электростатический и структурно-механический факторы стабилизации полимерных микросфер. В таблице 6 приведены данные об углах смачивания для систем, содержащих полимерные микросферы и ПАВ разного состава.

Видно, что полистирольные микросферы, содержащие наночастицы оксида цинка, ДСН и ЦС отличаются гидрофильно-липофильным балансом от полистирольных микросфер, не содержащих наночастицы, о чм свидетельствуют значения краевых углов смачивания, которые составляют 89 и 106 градусов соответственно.

Таблица 6 – Краевые углы смачивания в зависимости от состава системы Полистирольные микросферы с оксида цинка в поверхностном слое + ЦС + ДСН Расположение наночастиц преимущественно на поверхности полимерных микросфер подтверждено методом сканирующей электронной микроскопии (рисунок 7).

Рисунок 7 – Микрофотография полистирольных микросфер, содержащих наночастицы оксида цинка методом сканирующей электронной микроскопии Методом термогравиметрического анализа было определено содержание оксида цинка в полимерных микросферах. Проводили анализ двух образцов – полимерных микросфер, полученных в отсутствие наночастиц оксида цинка и полученных в их присутствии при концентрации оксида цинка, равной 6,6 % масс. в расчте на мономер. Метод термогравиметрического анализа позволяет регистрировать изменение массы образца в зависимости от температуры.

Содержание оксида цинка в полимерных микросферах составило 6,4 % масс., что позволяет предположить, что практически все наночастицы оксида цинка были иммобилизованы ПМЧ.

На рисунке 8 представлены спектры фотолюминесценции (возбуждаемые импульсным лазером, работающим на длине 266 нм), гидрофобизированных наночастиц оксида цинка и иммобилизованных на поверхности полимерных микросфер, интенсивность фотолюминесценции которых составила 0,660 В при длине волны 381,4 нм и 0,524 В при длине волны 385,6 нм соответственно, что также подтверждает иммобилизацию наночастиц оксида цинка в поверхностном слое полимерных микросфер с сохранением их фотолюминесцентных характеристик.

Рисунок 8 - Спектры фотолюминесценции гидрофобизированных наночастиц оксида цинка в стироле (6,6 масс. % в расчте на мономер) – а и полимерных микросфер с наночастицами оксида цинка на поверхности - б Проведенные эксперименты позволили предложить оптимальные условия синтеза полимерных микросфер в присутствии наночастиц оксида цинка по рецептуре, приведенной в таблице 7.

Таблица 7 – Рецептура получения полимерных микросфер в присутствии наночастиц оксида цинка п/п Дисперсия оксида цинка в стироле (с различным содержанием оксида цинка) Были проведены микробиологические исследования антимикробной активности суспензий и пластин из полимерных микросфер с иммобилизированными наночастицами оксида цинка в отношении следующего ряда микроорганизмов: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Bacillus antracoides, Candida Albicans.

Результаты испытаний приведены в таблицах 8 и 9.

Таблица 8 – Изучение антимикробной активности суспензий полимерных микросфер, содержащих наночастицы оксида цинка Содержание наночастиц оксида цинка в полистирольных микросферах, масс. % Staphylococcus aureus / диаметр зоны задержки роста, мм Staphylococcus epidermidis / диаметр зоны задержки роста, мм Escherichia coli Bacillus antracoides / диаметр зоны задержки роста, мм Candida Albicans Примечание – где «—» обозначено отсутствие задержки роста Таблица 9. Изучение антимикробной активности пластин из полимерных микросфер, содержащих наночастицы оксида цинка Содержание наночастиц оксида цинка в полистирольных микросферах, масс. % Escherichia coli Candida Albicans Примечание – где «—» обозначено отсутствие задержки роста, «+» - наличие задержки роста Установлено, что суспензии и пластины, содержащие полимерные микросферы с наночастицами оксида цинка на поверхности, обладают антибактериальной активностью по отношению к Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Bacillus antracoides, по сравнению с контрольной суспензией и пластиной, полученными из полистирольных микросфер, не содержащих наночастицы оксида цинка.

ВЫВОДЫ

Определены условия синтеза полистирольных микросфер, содержащих на поверхности наночастицы оксида цинка: дисперсия наночастиц оксида цинка в стироле - 100 масс. ч., персульфат калия - 2 масс. ч., додецилсульфат натрия – 3 масс. ч., цетиловый спирт - 6 масс. ч., вода дистиллированная - 648 масс. ч., общее время ультразвуковой обработки 12,5 минут, амплитуда – 20%, длительность импульса 10 с, время между импульсами 2 с.

Показано, что стабильную дисперсию наночастиц оксида цинка в стироле с содержанием оксида цинка 13,3 % масс. в расчте на мономер можно получить при минимальной концентрации олеиновой кислоты, равной 1,5 % масс. в расчте на мономер.

Предложена методология проведения полимеризации стирола в присутствии наночастиц оксида цинка, позволяющая получить полистирольные микросферы с иммобилизованными на их поверхности наночастицами.

Изучены кинетические закономерности полимеризации стирола в присутствии наночастиц оксида цинка и показано, что они соответствуют обычно наблюдаемым при гетерофазной полимеризации.

Установлено, что для получения полистирольных микросфер с иммобилизированными на их поверхности наночастицами оксида цинка необходимо, чтобы в формировании их межфазных адсорбционных слов участвовали полимер, ПАВ (ДСН), со-ПАВ (ЦС) и наночастицы оксида цинка.

В результате в межфазных адсорбционных слоях полимерных микросфер формируются электростатический и структурно-механический факторы стабилизации, обеспечивающие их устойчивость в процессе синтеза и эксплуатации.

Показано, что полистирольные микросферы, содержащие в поверхностном слое наночастицы оксида цинка, обладают антибактериальной активностью.

Список печатных работ:

Статьи, опубликованные в журналах ВАК:

1. Гервальд, А.Ю. Синтез суперпарамагнитных наночастиц магнетита / А.Ю.

Гервальд, Н.И. Прокопов, Ю.М. Ширякина // Вестник МИТХТ. – 2010. – Т.

5. – №3. – С. 45-49.

2. Грицкова, И.А. Синтез полимерных микросфер, содержащих неорганические наночастицы / И.А. Грицкова, А.Ю. Гервальд, Н.И.

Прокопов, Ю.М. Ширякина, Н.С. Серхачева // Вестник МИТХТ. – 2011. – Т.

6. – №5. – С. 9-20.

3. Ширякина, Ю.М. Синтез полистирольных микросфер, содержащих на поверхности наночастицы оксида цинка / Ю.М. Ширякина, Н.С. Серхачева, Н.И. Прокопов, И.А. Грицкова, С.П. Губин, С.М. Левачев, П.Л. Журавлва // Вестник МИТХТ. – 2011. – Т. 6. – №5. – 146-151.

4. Ширякина, Ю.М. Синтез полистирольных микросфер в присутствии наночастиц оксида цинка / Ю.М. Ширякина, Н.С. Серхачева, Н.И. Прокопов, И.А. Грицкова, С.М. Левачв // Пластические массы. – 2011. – №9. – С. 60- Тезисы докладов в других изданиях:

5. Гервальд, А.Ю. Получение магнитонаполненных полистирольных микросфер с функциональными группами на поверхности / А.Ю. Гервальд, Ю.М. Ширякина, Н.И. Прокопов // Наукоемкие химические технологии: тез.

докл. II молодежн. научно-техн. конф. 16–18 октября 2007 г. – Москва, 2007.

6. Ширякина, Ю.М. Синтез магнитонаполненных полимерных микросфер / Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов // Менделеевская конференция молодых ученых: тез. докл. XVII Всерос. научн. конф. 23– апреля 2007 г. – Самара, 2007. – С. 122.

7. Ширякина, Ю.М. Синтез магнитонаполненных полимерных микросфер для диагностики различных заболеваний / Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И.

Прокопов // Выставка научно-технического творчества молоджи НТТМтез. докл. VII Всерос. научно-практич. конф. 26–29 июня 2007 г. – Москва, 2007. – С. 252-253.

8. Ширякина, Ю.М. Синтез магнитонаполненных полистирольных микросфер для проведения иммунодиагностических исследований / Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов // Менделеевская конференция молодых ученых: тез. докл. XVIII Всерос. научн. конф. 22–26 апреля 2008 г. – Белгород, 2008. – С. 131-132.

9. Ширякина, Ю.М. Синтез магнитонаполненных полимерных наносфер / Ю.М.

Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов, Л.А. Злыднева // Rusnanotech 08:

тез. докл. Междунар. форум по нанотехнологиям. 3–5 декабря 2008 г. – Москва, 2008. – С. 711-712.

10. Ширякина, Ю.М. Получение магнитонаполненных полистирольных микросфер с использованием ультразвукковой обработки / Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов // Наукоемкие химические технологии: тез.

докл. XII молодежн. научно-техн. конф. 9–11 сентября 2008 г. – Волгоград, 2008. – С. 251-252.

11.Ширякина, Ю.М. Магнитсодержащие полимерные наносферы как аналитические метки в иммуномагнитометрическом анализе / Ю.М.

Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов // Биотехнология: состояние и перспективы развития: тез. докл. V Моск. международн. конгр. 16–20 марта 2009 г. – Москва, 2009. – С. 483-484.

12.Ширякина, Ю.М. Магнитсодержащие полимерные наносферы для иммуномагнитометрического анализа / Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов // Наноматериалы и нанотехнологии в живых системах: тез.

докл. Первая международн. научн. школа. 29 июня – 4 июля 2009 г. – Москва, 2009. – С. 384-386.

13.Николаев, А.Ю. Получение магнитосодержащих полимерных наносфер с использованием кремнийорганических поверхностно-активных веществ / А.Ю. Николаев, Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И. Прокопов // Менделеевская конференция молодых ученых: тез. докл. XIХ Всерос. научн.

конф. 29 июня – 3 июля 2009 г. – Санкт-Петербург, 2009. – С. 136.

14.Ширякина, Ю.М. Получение композитных полимерных микросфер различной структуры и состава / Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд, Н.И.

Прокопов // Наукоемкие химические технологии: тез. докл. III молодежн.

научно-техн. конф. 13–14 ноября 2009 г. – Москва, 2009. – С. 117.

15.Савин, Р.В. Получение полистирольных микросфер с ионами и наночастицами металлов на поверхности / Р.В. Савин, Ю.М. Ширякина, А.Ю. Гервальд // Ломоносов-2010: тез. докл. Международн. молоджн.

научн. форума. 12–15 апреля 2010 г. – Москва, 2010. – С. 138.

Подписано в печать 27.10. Формат 60х90/16. Усл. печ. л. 119571, г. Москва, пр-т Вернадского, www.sp-department.ru



Похожие работы:

«ТАЛАН АЛЕКСЕЙ СЕРГЕЕВИЧ МОНО- И ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЛИПОФИЛЬНЫЕ АМИНОФОСФИНОКСИДЫ: СИНТЕЗ, КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ И ЭКСТРАКЦИОННЫЕ СВОЙСТВА 02.00.08 – химия элементоорганических соединений 02.00.02 – аналитическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань - 2008 Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных и элементоорганических соединений и на кафедре аналитической химии Химического института им. А.М. Бутлерова Государственного...»

«Гуляев Иван Владимирович Анализ фармацевтических веществ методами газовой хроматомасс-спектрометрии и капиллярной хромадистилляции - массспектрометрии 02.00.02 - Аналитическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2012 Работа выполнена на кафедре аналитической химии Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Ревельский Игорь...»

«МАЛЬЦЕВ ДМИТРИЙ БОРИСОВИЧ КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ РЕАКЦИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ФОСФАБЕТАИНОВ И РЕАКЦИЙ С ИХ УЧАСТИЕМ 02.00.08 – Химия элементоорганических соединений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2007 Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных и элементоорганических соединений Химического института им. А. М. Бутлерова Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный...»

«Кодин Николай Владиславович КОЛОННЫЕ МИНИ-ЭКСТРАКТОРЫ И УСТРОЙСТВА ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ С ПУЛЬСАЦИОННЫМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ ФАЗ 05.17.08 – процессы и аппараты химических технологий Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 Работа выполнена в лаборатории химии благородных и цветных металлов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии...»

«Гущин Евгений Викторович Информационная поддержка интегрированной системы менеджмента химического предприятия Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (химическая промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 1 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московская государственная академия тонкой химической технологии им....»

«ШИРЯКИНА ЮЛИЯ МИХАЙЛОВНА СИНТЕЗ ПОЛИСТИРОЛЬНЫХ МИКРОСФЕР, СОДЕРЖАЩИХ НА ПОВЕРХНОСТИ НАНОЧАСТИЦЫ ОКСИДА ЦИНКА Специальности: 02.00.06 высокомолекулярные соединения 02.00.11 коллоидная химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата химических наук МОСКВА 2011 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московском государственном университете тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова на кафедре Химия и технология высокомолекулярных соединений им. С.С. Медведева....»

«Пономаренко Сергей Анатольевич ТИОФЕНСОДЕРЖАЩИЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ 02.00.06 – высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени доктора химических наук Москва – 2010 www.separtment.ru Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН Официальные оппоненты : Член корр. РАН, доктор химических наук Громов Сергей...»

«Рассказова Юлия Ибрагимовна СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИГИСТАМИННЫХ ПРЕПАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТА СВ-1-М Специальность 02.00.02 – аналитическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2007 Работа выполнена на кафедре аналитической и физической химии химического факультета государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Астраханский государственный университет Научный...»

«Кубышкина Елена Николаевна СИСТЕМА ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕРРИТОРИИ Г. КАЗАНИ Специальность 25.00.36 – геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Казань – 2008 2 Работа выполнена в Институте экологии природных систем Академии Наук Республики Татарстан Научный руководитель : заслуженный деятель науки РТ и РФ, доктор географических наук, профессор Трофимов Анатолий Михайлович...»

«БАРАНОВ СЕРГЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ К О Н К У Р Е Н Т Н А Я КООРДИНАЦИЯ N - ( ТИО ) ФОСФОРИЛИРОВАННЫХ Т И О М О Ч Е В ИН В КОМПЛЕКСАХ С КАТИОНАМИ N i ( I I ) и Pd(II) 02.00.08 – Химия элементоорганических соединений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2007 Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных и элементоорганических соединений Химического института им. А. М. Бутлерова Государственного образовательного учреждения высшего...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.