Физики МГУ научились предсказывать форму структур из полимеров-«пальм»
Форму частиц, которыми будут обладать полимеры, чья архитектура напоминает пальмы, предсказали с помощью компьютерного моделирования сотрудники физического факультета МГУ, 6 декабря сообщает пресс-служба университета.
Ученые сделали компьютерную модель процесса самосборки структур полимера, когда из сотен отдельных молекул-пальм, которые плавают в растворе, самостоятельно собирается структура определенной формы.
Результатом могут стать различные формы структур, например, сферы, цилиндры, везикулы («пузырьки»). Но их морфология (структура) будет предсказана компьютерным моделированием в зависимости от заданных параметров раствора и исходных молекул полимера.
Руководитель научной группы, профессор кафедры физики полимеров и кристаллов Игорь Потёмкин рассказал: _«Наш полимер состоял из отдельных «листьев» и «ствола” — полимерных цепей различного состава, сшитых химически в единую молекулу-пальму.
Преимущество пальмовидных полимеров по сравнению с „обычными“ линейными цепями состоит в том, что получаемые из них частицы будут обладать гораздо более однородными размерами. В компьютерной модели мы рассматривали ансамбли из нескольких сотен и даже тысяч таких молекул с разными длинами листьев и стволов, чтобы узнать, как будет меняться конечная форма полимерных частиц», — пояснил ученый.
Таким образом было установлено, что более разветвленные молекулы-пальмы с большим числом «листьев» собираются в частицы сферической формы. Однако наибольший интерес для исследователей представляют частицы цилиндрической формы. Ими удобнее пользоваться для доставки лекарств, потому что их движение по руслу кровеносного сосуда более направленно, чем у везикул. Параметры таких частиц можно изменять, меняя длину стволов и листьев молекул одновременно.
Ученые также моделировали результаты изменения параметров растворителя, в котором «плавают» полимеры. Поскольку у пальмовидных полимеров «ствол» пытается избегать контакта с растворителем, в то время как «листья» интенсивно с ним взаимодействуют, то исследовалось влияние различных растворов на получаемую форму частиц.
Было установлено, что изменение силы взаимодействия между стволом и растворителем приводит к изменению формы частиц — она может изменяться от сферической к цилиндрической и обратно.
Результаты исследования опубликованы в статье «Самостоятельная сборка звездообразных сополимеров miktoarm, напоминающих пальму, в селективном растворителе» в журнале Journal of Colloid and Interface Science.
Следующим этапом работы будет экспериментальное подтверждение полученных результатов моделирования.
