Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики впервые продемонстрировали миграцию элементов слоев микрокапсулы. Выявленные структурные изменения влияют не только на сам заряд капсул, но и на их взаимодействие с веществом внутри. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Микрокапсулы широко используются в народном хозяйстве. Поэтому появляется необходимость в более глубоком понимании особенностей этого объекта. Микрокапсулы описываются как мультислойные системы, состоящие из заряженных полимеров, при этом предполагается, что слои располагаются примерно поочередно. Однако, разрабатывая систему диагностики заряда поверхности с помощью микрокапсул, группа ученых из Института теоретической и экспериментальной биофизики обнаружила, что заряд поверхности готовых микрокапсул не зависит от того, какой полимер был нанесен на верхний слой. Он всегда оказывался положительным.
«При разработке системы диагностики заряда мы увидели, что заряд микрокапсулы одинаков вне зависимости от заряда полимера верхнего слоя. Исходя из этого, мы решили изучить устройство данных полимерных капсул: пометили один из полиэлектролитов и поместили на разной глубине от поверхности микрокапсулы и проследили степень его диссоциации. Если диссоциирует только верхний слой, значит, полиэлектролиты просто поочередно накладываются друг на друга. Но мы увидели, что в зависимости от типа микрокапсул наблюдается выход на поверхность и “внутренних” полиэлектролитов. Т. е. мы наблюдали перегруппировку, перемешивание полиэлектролитных слоев, хотя изначально предполагалось, что они очень электростатически устойчивы», — пояснил руководитель исследования Сергей Тихоненко.
За счет перегруппировки полиэлектролиты постепенно перемещаются на поверхность микрокапсулы. Часть полимера взаимодействует своими свободными заряженными группами с другими полимерами и переходит из внутреннего слоя на поверхность, словно по лестнице. После того как ученые не стали отмывать кальциевую частицу, на которой изначально формируется капсула, они увидели, что заряд капсулы меняется в зависимости от полимера верхнего слоя. При этом диссоциации внутренних полиэлектролитов не наблюдается. Получается, кальциевая часть внутри способна замедлять процессы перегруппировки полимеров. Для сравнения ученые рассмотрели другие капсулы, содержащие белок. В них также шло перемешивание, но уже с меньшей эффективностью. Это связано с тем, что белковые капсулы имеют хорошо сформированную оболочку, которая препятствует перемешиванию полимеров за счет большей укомплектованности и меньшего количества несвязанных групп.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
