Термоиндуцированное сжатие полиэлектролитных капсул с магнитными наночастицами в оболочке

Актуальность

Одним из перспективных направлений в области полиэлектролитных микрокапсул является получение полиэлектролитных капсул, оболочка которых модифицирована наночастицами магнетита.  Благодаря возможности локального нагрева магнитным полем они находят ряд применений, особенно при лечении опухолей.

Цель

Изучение влияния температуры на капсулы состава (PSS/PDADMAC)3, модифицированные магнитными наночастицами.

Задачи

1.      Изучить и проанализировать литературу по данной теме.

2.      Получить капсулы на основе полимеров PSS/PDADMAC.

3.      Включить в оболочку капсул наночастицы магнетита.

4.      Исследовать влияние температурного воздействия на капсулы путём изучения изменения их размера, дзета-потенциала и морфологии с помощью методов динамического светорассеяния и электронной сканирующей микроскопии.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Центрифуга
• Шейкер лабораторный
• Дзета-сайзер
• Термостат
• Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)
• Магнитная мешалка
• Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)

Описание

Преимуществами полиэлектролитных микрокапсул перед другими подобными системами являются их монодисперсность при широком диапазоне задаваемых размеров; простота регулирования их проницаемости; лёгкость изменения и возможность широкого выбора  материала стенок. Оболочки таких микрокапсул можно модифицировать, включая различные типы ионов, функциональных молекул, наночастиц.

Частицы CaCO3 были получены путём смешивания CaCl2растворов Na2CO3 и концентрацией 0,33 М в соответствии с реакцией  CaCl2+Na2CO3→2NaCl+CaCO3.

Для создания полиэлектролитной оболочки на частицах используется метод полиионной сборки. Провели центрифугирование и промывку. При многократном повторении процедуры образуется многослойная оболочка. В результате были получены капсулы следующего состава:  (PSS/PDADMAC/PSS/PDADMAC/PSS/PDADMAC).

Полые полиэлектролитные микрокапсулы получали путём растворения ядер кальция карбоната при добавлении тринатриевой соли этилендифминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Происходило удаление кальция из капсул за счёт образования устойчивого комплекса с ЭДТА. 1 мл 0,2 М водного раствора ЭДТА приливали к суспензии капсул, выдерживали на шейкере 5 минут и осаждали центрифугированием. Данный процесс повторяли до полного растворения частиц карбоната кальция. Промывали деионизованной водой от остатков ЭДТА. Капсулы хранили при температуре 4 °С в виде водной суспензии.

Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)

Этот метод позволяет наблюдать тонкие особенности и детали структуры микрообъектов на молекулярном уровне.

Измерения дзета-потенциалов проводили с помощью автоматического анализатора Zetasizer Nano-Z в проточной ячейке. Измерения проводились в лаборатории института.

Было изучено влияние температурного воздействия на размер, дзета-потенциал и морфологию капсул. Размер капсул (PSS/PDADMAC)3 уменьшается с 3,5±0,2 мкм до 1,0±0,2 мкм в результате их инкубирования при температуре выше 80 °С. Размер капсул с магнетитом уменьшается с 3,5±0,2 мкм до 0.8±0,2 мкм в тех же условиях. В результате воздействия температуры происходит не только уменьшение размера капсул, но и уплотнение оболочки.

Результаты работы/выводы

1. Получены частицы карбоната кальция.
2. Синтезированы капсулы (PSS/PDADMAC)3, PSS/PDADMAC/PSS/Mnp/PDADMAC/PSS/Mnp/PDADMAC.
3. Изучено влияние температурного воздействия на размер, дзета-потенциал и морфологию поверхности капсул.
4. Размер капсул (PSS/PDADMAC)3 уменьшается с 3,5±0,2 мкм до 1,0±0,2 мкм при повышении температуры. Размер капсул с магнетитом уменьшается с 3,5±0,2 мкм до 0.8±0,2 мкм в тех же условиях.
5. При повышении температуры инкубации дзета-потенциал увеличивается, оболочка становится плотной. Методика поочерёдной адсорбции приводит к эффективному включению частиц магнетита в состав оболочек полиэлектролитных многослойных микрокапсул, что демонстрируют результаты проведённых исследований.

Проанализировав полученные результаты, мы получили подтверждение гипотезы о том, что изменение температур полиэлектролитных капсул с магнетитом в оболочке приведёт к изменению их размеров и характеристик.

Перспективы использования результатов работы

Дальнейшее изучение методов использования полиэлектролитных капсул с магнититами в оболочке в медицине.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт»