خلاصه پلی الکترولیت
مجتمع های پلی الکترولیت استوکیومتری (PECs) از پلی الکترولیت های قوی پلی (استایرن سولفونات) (PSS) و پلی (دی آلیل دی متیل آمونیوم) (PDADMA) جدا شدند و در KBr آبی حل شدند. آب برای رقیق شدن نمک اضافه شد و به پلی الکترولیت ها اجازه داد تا دوباره با هم ترکیب شوند. پس از تعادل مناسب، این مخلوطها ترکیباتی را ایجاد کردند که با افزایش [KBr] کمپلکسها (جامد) تا کواسرواتها (مایع الاستیک) تا محلولهای محلول را در بر میگرفت. این ترکیبات توسط نمودار فاز پلیمر/آب/نمک سه تایی تعریف شدند. برای coacervates، جداسازی میکروفاز گذرا را می توان با یک انحراف کوچک از دمای تعادل القا کرد. مرز بین حالت های پیچیده و coacervate توسط نقطه متقاطع بین از دست دادن و مدول ذخیره سازی تعریف شد. یونهای نمک درون کمپلکس/کواسروات بهعنوان یون جفتشده با پلیالکترولیتها («دوپینگ») یا غیر مرتبط شناسایی شدند. کسری از پیوندهای عرضی جفت یونی بین پلی الکترولیت ها به عنوان تابعی از غلظت KBr برای محاسبه ویسکوزیته با استفاده از مدلی از reptation “چسبنده” استفاده شد.
معرفی
علاقه به مجتمع های پلی الکترولیت با معرفی پلیمرهای مصنوعی افزایش یافت.

روشهای تجربی
بخش های مقاله
مواد
PEC های استوکیومتری
روش ها و تجهیزات
از طیفسنجی پروتون NMR (طیفسنج Bruker Avance 600 MHz) برای اندازهگیری نسبت PSS به PDADMA در کواسروات PEC به شرح زیر استفاده شد:
نتایج و بحث
بخش های مقاله
طرح 1
طرح الف همه مراحل برگشت پذیر هستند و همه ترکیبات در تعادل هستند.
از نظر کیفی، می توان نتیجه گرفت که طیف گسترده ای از فضای فاز PEC ممکن است به سادگی با افزودن یک نمک قابل دسترسی باشد،
شکل 1
شکل 1. عکس های (الف) نمونه های کواسروات PSS/PDADMA (< 1.80 M KBr) و محلول های یکنواخت (> 1.80 M KBr) که به مدت 30 روز ذخیره شده اند و (ب) نمونه ها 10 روز پس از بازپخت به مدت حدود 3 ساعت در 60 درجه سانتیگراد و تا دمای اتاق خنک شود. اعداد [KBr] هر نمونه هستند.
نمونه های الف | PEC b (g) | 2.5 M KBr (mL) | H 2 O (mL) | [KBr] c (M) |
---|---|---|---|---|
PEC 1.33 | 1.5 | 8.4 | 6.6 | 1.33 |
PEC 1.43 | 1.5 | 9.0 | 6.0 | 1.43 |
PEC 1.46 | 1.5 | 9.3 | 5.7 | 1.46 |
PEC 1.51 | 1.5 | 9.6 | 5.4 | 1.51 |
PEC 1.56 | 1.5 | 9.9 | 5.1 | 1.56 |
PEC 1.60 | 1.5 | 10.2 | 4.8 | 1.60 |
PEC 1.65 | 1.5 | 10.5 | 4.5 | 1.65 |
PEC 1.69 | 1.5 | 10.8 | 4.2 | 1.69 |
PEC 1.73 | 1.5 | 11.1 | 3.9 | 1.73 |
PEC 1.78 | 1.5 | 11.4 | 3.6 | 1.78 |
PEC 1.84 | 1.5 | 11.7 | 3.3 | 1.84 |
PEC 1.88 | 1.5 | 12.0 | 3.0 | 1.88 |
آ
[KBr] توسط زیرنویس ها نشان داده می شود.
ب
خشک، بدون نمک، استوکیومتری.
ج
[KBr] فهرست شده در اینجا [KBr] در فاز رقیق است.
شکل 2
شکل 2. جداسازی میکروفاز PEC 1.69 با میکروسکوپ در حالت های DIC (سمت چپ) و فلورسانس (راست) فاز کواسروات (a, b) و فاز رقیق (c, d) نشان داده شده است که بالاتر از دمای تعادل (دمای اتاق) گرفته شده است. میله های مقیاس 100 میکرومتر هستند.
شکل 3
شکل 3. کدورت در برابر دمای فازهای کواسروات (دایره های آبی) و رقیق (الماس قرمز) PEC 1.69 . نمادهای جامد و خالی به ترتیب برای گرمایش و سرمایش هستند. نرخ گرمایش/سرمایش 0.1 درجه سانتی گراد در دقیقه -1 بود.
شکل 4
شکل 4. محدوده دمایی برای جداسازی میکروفاز نمونه های کواسروات متعادل شده در دمای اتاق. میلههای شناور و ناحیه خاکستری دمای تقریبی را نشان میدهند که در آن جداسازی میکروفاز از سطح مشترک شروع میشود و در سراسر کواسروات پخش میشود.
ترکیب بندی

شکل 5
شکل 5. (الف) وابستگی خطی KBr/PE (دایره های آبی) به [KBr] برای دوپینگ PSS/PDADMA، که در آن سطح دوپینگ، y ، = KBr/PE (برای [KBr] <0.6 M). دوپینگ PSS/PDADMA توسط NaCl با خط نقطه چین نشان داده شده است که از مرجع 39 است. (ب) KBr/PE به شکل PECOX (الماس های آبی) و به صورت PECOV (دایره های قرمز) و محلول یکنواخت که در آن PEC حل می شود (مربع های سبز). هنگامی که رژیم دوپینگ خطی به y = 1.00 برون یابی می شود، [KBr] = 1.80 M. مرزهای بین حالت های مایع شیشه ای، لاستیکی، و الاستیک تیز نیستند.
طیف سنجی کمی NMR، مقدار و نسبت هر پلی الکترولیت را ارائه می دهد، موارد زیر را نشان می دهد (شکل 6 ):
(1) | هیچ پلی الکترولیت قابل اندازه گیری در فاز رقیق برای [KBr] پایین (PECOX) وجود ندارد، در حالی که برای PECOV پلیمر افزایشی در فاز رقیق وجود دارد، زیرا غلظت پلیمر در فاز غلیظ کاهش می یابد. غلظت PE در فازهای رقیق و غلیظ در نقطه انحلال همگرا می شود. | ||||
(2) | نسبت PSS به PDADMA در رژیم PECOX 1:1 باقی می ماند اما در PECOV واگرایی مشاهده می شود. فاز غلیظ در PSS کمی غنی تر می شود و فاز رقیق به طور قابل توجهی PDADMA بیشتری نسبت به PSS دارد. البته، در حالت حل، نسبت PSS:PDADMA به 1.0 برمی گردد، زیرا این نسبت اولیه اضافه شده در مجموعه شروع بود. |
شکل 6
شکل 6. نسبت مولی PSS/PDADMA (نمادهای جامد) و [PE] (نمادهای باز) در فازهای رقیق (مربع آبی) و کواسروات (دایره های قرمز) با 1H NMR. الماس سبز نسبت PSS/PDADMA را در محلول (یکنواخت) نشان می دهد.
شکل 7
شکل 7. نمودار فاز سه تایی برای ترکیبات تعادلی در درصد وزنی PSS/PDADMA PE، KBr و آب در فاز رقیق (○)، فاز کواسروات (◇)، و PECOX (Δ). خط جامد 2 O % wt در مقابل KBr wt % است: H 2 O % = 2.38 KBr % + 32 ( r 2 = 0.958). این خط از محور PE % در PE % 68% عبور می کند، که به این معنی است که هشت مولکول آب با هر جفت PSS/PDADMA ترکیب شده است.
مرز بین Complex و Coacervate
شکل 8
شکل 8. مدول دینامیکی G ‘ (●)، G ″ (▲)، و η (■) در 0.1 هرتز، تنش برشی 25 Pa برای PSS/PDADMA با افزایش [KBr]. میانگین ویسکوزیته PDADMA خالص و PSS در [KBr] مناسب، که زنجیرههای جفت کاملا غیریونی را نشان میدهند، به صورت ضربدری نشان داده شدهاند.

شکل 9
شکل 9. محاسبه [KBr] حیاتی برای انحلال PEC به عنوان تابعی از درجه پلیمریزاسیون، DP، پلی الکترولیت ها. PSS با وزن مولکولی 200000 دارای DP (= N ) در حدود 1080 است که با خط نقطه چین نشان داده شده است.
نقش نمک بر طیف ترکیب

سناریوی بالا نمونهای از همکاری پلیمری است – در سطوح پایین دوپینگ، جفتهای یونی با همکاری یکدیگر KBr غیر مرتبط را از PEC حذف میکنند.
انتقال از شیشه ای به لاستیکی نیز در شکل 5 ب نشان داده شده است.


شکل 10
شکل 10. ویسکوزیته متناسب (خط آبی) و آزمایشی (نمادهای قرمز) رشته های پیوند متقابل با درهم تنیدگی بین برچسب ها در مقابل کسر جفت.
نتیجه گیری
اطلاعات پشتیبانی پلی الکترولیت
نمونههای کواسروات تهیهشده با روش «به جلو»، ویدیوی جداسازی میکروفاز، غلظت KBr در فازهای رقیق و یکنواخت، کسر حجمی پلیالکترولیت به عنوان تابعی از غلظت KBr، و ویسکوزیته پلیالکترولیتهای منفرد در KBr. این مطالب به صورت رایگان از طریق اینترنت است.
پلی الکترولیت به چه معناست؟
پلی الکترولیت پلیمری از الکترولیت ها با چندین واحد زنجیره تکرار شونده است. پلی الکترولیت ها دارای خواص الکترولیت و پلیمر هستند و وزن مولکولی بالایی دارند. با توجه به این موضوع و این واقعیت که پلی الکترولیت ها از یک نوع بار زیر واحد مونومر تشکیل شده اند، اغلب برای کاهش یا جلوگیری از خوردگی روی سطوح زیرلایه فلزی استفاده می شوند.
Corrosionpedia پلی الکترولیت را توضیح می دهد
پلی الکترولیت ها معمولاً بسته به هدف اولیه کاربردشان به سه نوع زیر واحد تقسیم می شوند. این واحدها عبارتند از:
- چند پلیکیشن ها
- پولیانیون ها
- پلی نمک ها
آنها به طور مشابه به الکترولیت های معمولی (اسیدها، بازها و نمک ها) تقسیم می شوند. با این حال، خروجی یک پلی اسید (پلی یون) با پایه مونومر و بالعکس، پلی نمک نامیده می شود. مانند نمک های معمولی، آنها رسانای الکتریکی هستند اما به دلیل ماهیت پلیمری خود بسیار چسبناک هستند.
خوردگی فولادهای خاص در شرایط آندی را می توان با اعمال لایه ای از کمپلکس پلی الکترولیت درمان کرد. در مطالعات تحقیقاتی، اسکنها روی یک ناحیه بستر مستعد خوردگی گسترده و اندازهگیریها در ناحیه حفرهای، درجه بالایی از اثربخشی چند لایه پلیالکترولیت را نشان میدهد که با مقاومت در برابر رطوبت و کنترل خوردگی، علیرغم نفوذپذیری یون مشخص میشود.
پلی الکترولیت ها
خواص عمومی
پلی الکترولیت ها پلیمرهایی با گروه های تفکیک کننده در خود هستند واحدهای تکرار آنها را می توان به تقسیم کرد پلی کاتیون ها و پلی آنیون ها و پلی نمک ها . مانند الکترولیت های معمولی (اسیدها، بازها و نمک ها)، آنها در محلول های آبی (آب) تجزیه می شوند و بسته به مقدار pH یک یا چند بار را تحمل می کنند. بنابراین، خواص پلی الکترولیت ها هم مشابه الکترولیت ها و هم پلیمرها است. نمک ها، یعنی محصولات یک پلی اسیدها (پلی یون ها) با پایه مونومر و بالعکس، پلی نمک نامیده می شوند. مانند نمک های معمولی، محلول های آنها رسانای الکتریکی هستند و مانند پلیمرها، ویسکوزیته آنها قوی است. بستگی به وزن مولکولی و غلظت پلیمر دارد.
سه مورد از رایج ترین گروه های آنیونی کربوکسیلات (–COO- ) ، فسفونات (–PO 3 H- ، –PO 3 2- ) هستند. و سولفونات (-SO 3 – ) و رایج ترین گروه های کاتیونی آمونیوم اولیه، ثانویه و چهارتایی هستند (-NH 3 + , =NH 2 + و ≡N + ). در نوع گروه یونی، یون ضد آن و ساختار آن واحد تکرار خواص یک پلی الکترولیت مانند حلالیت در آب و سایر مایعات قطبی و پیوند هیدروژنی (الکل ها و غیره) را تعیین می کند. هدایت الکتریکی و ویسکوزیته محلول برخلاف غیریونیک پلیمرها، این خواص به شدت به pH و نمک بستگی دارد محتوا.
پلی الکترولیت ها را می توان با ترکیب a به صورت شیمیایی به هم متصل کرد مقدار کمی از یک عامل اتصال عرضی مناسب. این پلی الکترولیت ها ساختارهای سه بعدی را تشکیل می دهند که به جای حل شدن در آب، در آب متورم می شوند. آنها می توانند (به شدت) مقادیر زیادی مایع را نسبت به جرم خود از طریق پیوند هیدروژنی با مولکول های آب حفظ کنند. نامیده می شوند هیدروژل ها یا پلیمرهای سوپرجاذب (SAP’s) هنگامی که (کمی) پیوند متقابل دارند. توانایی آنها در جذب آب عاملی از غلظت یونی محلول آبی است. در آب دیونیزه و مقطر، SAPs می توانند تا 500 برابر وزن خود و 30 تا 60 آب جذب کنند بار خودشون حجم، یعنی یک هیدروژل می تواند از بیش از 99٪ مایع تشکیل شده باشد. ظرفیت جذب و تورم کل SAPها توسط نوع و کنترل می شود مقدار اتصالات عرضی در ساختار
پلی الکترولیت های طبیعی و مصنوعی
هر دو بر روی یک ساخته می شوند در مقیاس بزرگ پلی الکترولیت های طبیعی رایج پکتین هستند (اسید پلی گالاکترونیک)، آلژینات (اسید آلژینیک)، کربوکسی متیل سلولز و پلی پپتید نمونه هایی از مصنوعی رایج پلی الکترولیت ها پلی اکریلیک اسید، پلی استایرن سولفونات، پلی آلی آمین، کربوکسی متیل سلولز و نمک های آنها. برخی از این پلی الکترولیت ها در زیر نشان داده شده اند:
برخی دیگر از پلی الکترولیت ها بر خلاف گروه های جانبی باردار حاوی گروه های باردار در زنجیره اصلی هستند. این دسته از پلی الکترولیت ها معمولاً به عنوان پلی یونن . رایج ترین گروه باردار در ستون فقرات آمونیوم چهارتایی است. این پلی آمین های یونی معمولاً از طریق واکنش منشوتکین آمین های درجه دوم سنتز می شوند. آلکیل دی هالیدها
تعداد زیادی از دی هالیدها و آمین های ترشیاری به صورت تجاری تولید می شوند موجود است که اجازه سنتز تعداد زیادی از به خوبی تعریف شده را می دهد پلی یونن ها از مواد اولیه نسبتا ارزان و نسبی مسیر سنتز ساده هر دو فاصله یونی روی ستون فقرات پلیمری، یعنی چگالی بار و وزن مولکولی را می توان به راحتی تنظیم کرد. علاوه بر این، بسیاری از گروه های کاربردی دیگر را می توان به راحتی گنجانده شده است، که اجازه می دهد تا برای اتصال عرضی و خیاطی خواص فیزیکی و مکانیکی
خواص فیزیکوشیمیایی
خواص پلی الکترولیت ها در محلول توسط برهمکنش الکترواستاتیکی بین گروه های باردار در زنجیره و یون های با وزن مولکولی کم در محلول میدان الکترواستاتیک قوی ایجاد شده توسط بارهای موجود در پلی الکترولیت تأثیر قابل توجهی بر ساختار مولکول دارد، یعنی به طور قابل ملاحظه ای ترکیبات ماکرومولکولی را تغییر می دهد. با افزایش درجه تفکیک، اندازه مؤثر زنجیرهها (فاصله انتها به انتها، شعاع هیدرودینامیکی و غیره) افزایش مییابد و مولکولهای مارپیچ صاف میشوند و تقریباً خطی میشوند. شکل چوب مانند در درجات بالایی از تفکیک پلی الکترولیت.
خواص فیزیکوشیمیایی دستخوش تغییرات قابل توجهی می شود زمانی که درجه تفکیک تغییر می کند. به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول می تواند یک عامل افزایش یابد از صد یا بیشتر بسته به غلظت پلی الکترولیت در محلول، درجه تفکیک آن و غلظت یون آزاد (نمک) (یونهای با وزن مولکولی کم در محلول).
نظریه ای که برای راه حل های توسعه داده شد الکترولیت های با وزن مولکولی کم برای پلی الکترولیت معتبر نیستند راه حل ها یون های با وزن مولکولی کم که در طول دوره ظاهر می شوند تفکیک گروه های قطبی پلی الکترولیت ها ایجاد الف ابر ضد یون منتشر در اطراف سطح دارای بار مخالف پلیمرها ترکیب (انحلال پذیری) و اندازه آن بر ساختار و دینامیک پلی الکترولیت ها تأثیر می گذارد در محلول و همچنین ظرفیت تورم و پاسخ ویسکوالاستیک ژل های پلی الکترولیت.
زنجیره های مولکولی باردار معمولاً وجود دارند در سیستم های ماده نرم تأثیر قابل توجهی بر ساختار دارند، پایداری و برهمکنشهای مجموعههای مولکولی مختلف (بیولوژیکی). رویکردهای نظری برای توصیف ویژگی های آماری آنها به شدت با خنثی الکتریکی آنها متفاوت است همتایان بسیاری از مولکول های بیولوژیکی پلی الکترولیت هستند. به عنوان مثال، پلی پپتیدها و DNAها پلی الکترولیت هستند.
پلی الکترولیت های تجاری
گریدهای تجاری پلی الکترولیت ها (PAA) از شرکت Dow Chemical (Duramax، Tamol™، Romax™، Dowex)، Rohm و Haas (Acusol™، Acumer™، BASF (Dispex®، Magnafloc®)، و Arkema (Rheoslove™، Terrablend).
پلی الکترولیت | ساختار واحد تکرار | نام تجاری |
پلی اکریلیک اسید (PAA) | Acusol (کوپلیمر)، Acumer، Acrysol، Alcosperse | |
پلی استایرن سولفونات | Resonium، Sorbisterit، Resikali |
برنامه های کاربردی
پلی الکترولیت ها کاربردهای زیادی دارند که بیشتر مربوط به اصلاح جریان و بهبود پایداری کلوئیدها و ژل های آبی یا برای القای تجمع. به عنوان مثال، آنها می توانند برای بی ثبات کردن یک سیستم تعلیق کلوئیدی استفاده شوند و برای شروع لخته سازی و بارش. آنها همچنین می توانند برای ایجاد بار سطحی به ذرات خنثی مورد استفاده قرار گیرند و آنها را قادر می سازد تا در آنها پراکنده شوند یک محلول آبی بنابراین اغلب به عنوان استفاده می شوند غلیظ کننده ها، امولسیفایرها عوامل ، نرم ، کننده ها ، مبدل های یونی و عوامل روشنگر . به عنوان مثال، آنها در آب استفاده می شوند درمان به عنوان عوامل لخته سازی، در دوغاب های سرامیکی به عنوان عوامل تثبیت کننده و در مخلوط بتن به عنوان فوق روان کننده علاوه بر این، بسیاری از شامپوها، صابون ها و لوازم آرایشی حاوی پلی الکترولیت هستند. پلی الکترولیت های خاصی نیز به محصولات غذایی اضافه می شوند. به عنوان مثال، به عنوان پوشش های غذایی و عوامل رهاسازی به عنوان مثال می توان به پکتین (اسید پلی گالاکترونیک)، آلژینات (اسید آلژینیک) و کربوکسی متیل سلولز اشاره کرد. همه به جز آخرین منشاء طبیعی دارند.
از آنجایی که پلی الکترولیت ها محلول در آب هستند، از آنها نیز استفاده می شود کاربردهای بیوشیمیایی و پزشکی مانند پوشش های ایمپلنت و سیستم های رهایش داروی کنترل شده
مقادیر زیادی سدیم کمی با پیوند متقابل کوپلیمرهای پلی آکریلات-پلی آکریل آمید که هیدروژل نامیده می شوند استفاده می شود به عنوان سوپر جاذب (SAPs). بیشترین استفاده از SAP ها در یافت می شود پوشک بچه و سایر محصولات بهداشتی یکبار مصرف شخصی، مانند لباس زیر محافظ بزرگسالان و نوار بهداشتی. انتظار می رود بازار جهانی پلیمرهای فوق جاذب با نرخ 5.5 درصد از سال 2014 تا 2019 رشد کند تا به ارزش 8.56 میلیارد دلار 1
پلی الکترولیت
به همین ترتیب، PE دارای گروههای آمینه پروتونپذیر (RNR1R2) میتواند با اسید D (AH) واکنش دهد و فرآیند آنالوگ تراکم یونی را ایجاد کند (Radeva، 2001)، که در آن AH و A- گونههای خنثی و آنیونی هستند و RNR1R2 ، RNR1R2H+ و [RNR1R2H+A-] همان معنای معادله را دارند. (13.1).
از جانب: نانوساختارهای طب دهان ، 2017
مجتمع های پلی الکترولیت آلژینات برای کنترل آزادسازی دارو
بیباش چاندرا موهانتا ،… آمیت کومار نایاک ، که در آلژینات ها در تحویل دارو ، 2020
12.3 کمپلکس های پلی الکترولیت
پلی الکترولیت ها مواد درشت مولکولی هستند که دارای چندین گروه عاملی قابل یونیزاسیون با وزن مولکولی و ترکیبات شیمیایی متفاوت هستند. بار روی ماکرومولکول ها به دلیل تفکیک جزئی یا کامل PEC ها در محلول های آبی ایجاد می شود [61] . در محلول، پلی الکترولیت های دارای بار مخالف به طور همزمان مخلوط می شوند تا PEC ها را تشکیل دهند ( شکل 12.2 ) [62] . بودن پلی الکترولیت در محلول با خنثی سازی بار برای یک واحد تکرار شونده با بار مخالف حفظ می شود. واحدهای تکرار شونده، به عنوان مثال، الکترولیتهای با بار مثبت با یونهای کوچکتر بار منفی همراه هستند [63] .
de Jong و محققینش معرفی شدند، زمانی که آنها تشکیل کمپلکس های کلوئیدی را به عنوان کمپلکس Bungenberg به دلیل برهم کنش برخی از پلی الکترولیت های طبیعی در محیط آبی گزارش کردند [64] . با این حال، PEC های نامحلول در اوایل دهه 1960 پس از کشف پلیمرهای مصنوعی متعدد با چگالی بار بالا شناسایی شدند. آلن مایکلز و تیمش چندین ویژگی فیزیکوشیمیایی چنین مجتمع هایی مانند رفتارهای تورم و همچنین ویژگی های پلاستیک سازی الکترولیت [65] . آلبرشت کوسل تأثیر نیروهای الکترواستاتیکی را بر رسوب متقابل پلیمرهای طبیعی مختلف مطالعه کرد. گزارش شده است که برهمکنش الکترواستاتیکی مسئول جداسازی فاز سیستم های کربوهیدرات و پروتئین با بار مخالف است [66] . تحقیقات گسترده تر در مورد PEC ها در سال 1961 آغاز شد، زمانی که مایکلز و تیمش در مورد کمپلکس های استوکیومتری پلی الکترولیت های مصنوعی گزارش دادند. آنها پلی (4-وینیل بنزیل-تری متیل آمونیوم کلرید) مرتبط با پلی (سدیم) را تهیه و مشخص کردند. استایرن سولفونات) [67] .
ذرات PEC ها
توسط برهمکنش های الکترواستاتیک غیرکووالانسی و گیرند . با اختلاط پلی الکترولیت های با بار مخالف در محیط محلول آبی تحت شرایط کنترل شده قدرت یونی ، pH، غلظت پلی الکترولیت ها، توزیع گروه یونی، وزن مولکولی پلیمرها و نسبت اختلاط، فاز متراکمی از حلال جدا می شود. علاوه بر این، ترتیب واکنش پلی الکترولیتی نیز بر درجه یونیزاسیون تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر تشکیل نانوذرات . پلی الکترولیت بین گونه هایی با بار مخالف صورت می گیرد و بر این اساس نامگذاری می شود (به عنوان مثال، کمپلکس های پلی الکترولیت-سورفکتانت، کمپلکس های پلی الکترولیت-اسید نوکلئیک، PECs، مجتمع های پلی الکترولیت-دارو). پلی الکترولیت ها کلاس جذابی از ماکرومولکول ها هستند که حاوی گروه های یونی تفکیک شده هستند [68،70] . این مولکولها دارای زنجیرههای ماکرومولکولی هستند و بارهای بالایی در خود نگه میدارند که مسئول رفتارهای شگفتانگیز آنها هستند. طبقات مختلفی از پلی الکترولیت ها بر اساس ماهیت آنها ارائه شده است جدول 12.1 . به طور کلی، در تهیه PEC ها، از اتصال دهنده های متقابل شیمیایی استفاده نمی شود (به جز PEC های دارای پیوند متقابل شیمیایی) و از این رو، آنها غیر سمی، زیست سازگار و به خوبی تحمل می شوند. این ها دارای ویژگی های منحصر به فرد متعددی هستند که به عنوان مکمل های دارویی ایده آل برای کنترل سینتیک آزادسازی دارو مناسب هستند.
جدول 12.1 . برخی از پلی الکترولیت ها و ماهیت یونی آنها
نوع پلی الکترولیت | پولیانیون ها | چند پلیکیشن ها |
---|---|---|
طبیعی |
|
|
اصلاح شده شیمیایی/نیمه مصنوعی |
|
|
مصنوعی |
|
|
پلی الکترولیت های اصلاح شده شیمیایی برای انتقال پپتید و پروتئین به روده
کالین تامپسون ، وای پینگ چنگ ، که در تحویل پپتید و پروتئین ، 2011
7.1 معرفی
پلی الکترولیت (PEC) یک اصل ساده اما بسیار جالب با اهمیت قابل توجهی در تحویل پروتئین را نشان می دهد. فاز معکوس تولید میشوند میکروامولسیون. این فرآیند اغلب مستلزم استفاده از سمی حلال های آلی ، گرما، هم زدن شدید یا مواد شیمیایی است که ممکن است پایداری و زیست سازگاری محصولات نهایی را به خطر بیندازند . با این حال، فرآیند ساخت PEC در اندازه نانو آسان است، و امروزه جایگزین جذابی برای فرمولهای نانوذرات معمولی است، که از انفجار اخیر ادبیات در مورد استفاده از PEC در تحویل پروتئین [2،4-8] . به طور کلی سه روش برای ساخت PEC وجود دارد که در شکل 7.1 است.
به طور معمول، تشکیل PEC در اندازه نانو به طور خود به خود پس از اختلاط پلیمرها و پروتئین های دارای بار مخالف در یک محیط آبی رخ می دهد [2،9-10] . این رایج ترین رویکرد در تحویل پروتئین است. با این حال، برخی از محققان از یک عامل اتصال متقابل یونی مانند تری پلی فسفات، سولفات روی یا کلرید کلسیم برای تثبیت PEC ، یا اضافه کردن یک پلی الکترولیت با بار مخالف دیگر برای تشکیل یک PEC پایدار کنند [3،5،20] . نیروی محرکه اصلی تشکیل PEC برهمکنش الکترواستاتیکی (کولومبیک) بین پلی الکترولیت های دارای بار مخالف است. با این حال، برهمکنشهای بین مولکولی دیگر، مانند پیوند هیدروژنی، آبگریز و نیروهای واندروالسی گزارش شده است که نقش مهمی در تشکیل این دارند [10،22،23] . از آنجایی که تشکیل PEC صرفاً بر اساس برهمکنش غیرکووالانسی است و عمدتاً توسط برهمکنش کولمبی انجام می شود، تعدادی از عوامل وجود دارد که می تواند بر شکل گیری و پایداری آن تأثیر بگذارد. وزن مولکولی پلی الکترولیت ها (PE)، نسبت های استوکیومتری و غلظت PE و پروتئین ها، قدرت یونی و pH محلول و دما همگی بر ماهیت تشکیل کمپلکس تأثیر خواهند داشت که متعاقباً بر پایداری و کارایی فرمولاسیون نهایی تأثیر می گذارد.
همانطور که قبلاً ذکر شد
متون فراوانی وجود دارد که استفاده از پلی الکترولیت ها را برای تحویل پروتئین گزارش می کند، که کیتوزان رایج ترین پلی الکترولیت مورد استفاده گزارش شده است. کیتوزان در حالت بومی خود قبلاً به طور گسترده در ادبیات بررسی شده است [4-6،8] و تا حدی توسط مشتقات آن، یعنی نمک های آمونیوم چهارتایی و تیومرها جایگزین شده است. همچنین گزارش های محدودی در مورد استفاده از پلی الکترولیت های آمفیفیل در این منطقه وجود دارد [17،24-26] . بنابراین هدف این فصل بررسی استفاده از پلی الکترولیتهای آمفیفیل و کیتوزان اصلاحشده شیمیایی برای انتقال پروتئین و پپتیدها به دستگاه گوارش و بحث در مورد اینکه چگونه تغییرات شیمیایی بر دو چالش مهم در تحویل پروتئین/پپتید خوراکی تأثیر گذاشته است، است. محافظت در برابر تخریب آنزیمی دستگاه گوارش غشای مخاطی .
تخمیر (صنعتی) | بازیابی متابولیت ها
SG پراپولا ، NG کارانت ، که در دایره المعارف میکروبیولوژی مواد غذایی (ویرایش دوم) ، 2014
پلی الکترولیت ها
پلی الکترولیت ها مانند پلی اکریلیک اسید ، پلی اتیلن ، کربوکسی متیل سلولز و پلی فسفات ها در مقیاس صنعتی برای جداسازی و خالص سازی آنزیم ها از آبگوشت اند. مکانیسم بارش شامل تا حدی نمک زدایی و بخشی از کاهش آب حلالیت است. معمولاً غلظت های کم پلی الکترولیت (0.05-0.10٪) باعث بارش می شود، اما نقطه ضعف آن هزینه بالای پلی الکترولیت ها است.
این روش بازیابی متابولیت ها با موفقیت در مقیاس صنعتی برای خالص سازی آمیلوگلوکوزیدازها و مایه پنیر از آبگوشت تخمیر شده استفاده شده است.
همزیستی فاز مایع-مایع و اندامک های بدون غشاء
آماندا بی. مارسیل ،… متیو V. تیرل ، که در Methods in Enzymology ، 2021
خلاصه
پلی الکترولیت توسط فعل و انفعالات ارتباطی بین پلی الکترولیت که منجر به تشکیل یک فاز متراکم پلیمری ماکروسکوپی و یک فاز رقیق پلیمری با کاربرد در پوشش ها، چسب ها و تصفیه غشاهای فراتر از جداسازی فاز در مقیاس ماکرو، سنتز پلیمری توسعه بیشتر میسلها خودساخته مبتنی بر کمپلکس پلیالکترولیت (PEC) با کاربرد در بیوتکنولوژی را ممکن کرده است. جالب توجه است، پیشنهاد شده است که مکانیسمهای مشابه کمپلکسسازی پلیالکترولیت، تشکیل میعانات بیولوژیکی را تحریک میکند که نقش ضروری در بیوژنز سلولی دارند. مسیرهای شکل گیری و عملکرد این مواد پیچیده به خواص فیزیکی ساخته شده در ساختار پلیمری و ترکیب فیزیکی حاصل در فاز رقیق و متراکم بستگی دارد. تکنیکهای پراکندگی درجا روابط ساختار-عملکرد در مواد PEC را امکانپذیر کرده است که ممکن است به سؤالات بیوفیزیکی حلنشده در فرآیندهای سلولی بپردازد و همچنین توسعه مواد جدید را برای کاربردهای متنوع تسریع کند. ما آمادهسازی مواد PEC با ویژگیهای پلیمری کنترلشده (طول، بلوک بودن، چگالی بار)، تکنیکهای پراکندگی اشعه ایکس با زاویه کوچک (SAXS) را که برای بررسی مقیاسهای طول مناسب و روالهای تحلیل دادهها از نقطهنظر عملی برای کاربران جدید استفاده میشوند، توصیف میکنیم. این مقاله به کمپلکس های توده ای می پردازد و نه به حوزه مرتبط، مهم و جالب مونتاژ غیرتعادلی لایه به لایه پلی الکترولیت ها.
معماری ماکرومولکولی و نانو اشیاء نرم
Y. لو ،… آ. ویتمن ، که در علم پلیمر: مرجع جامع ، 2012
6.07.5.3 کمک های احتباسی
SPEB ها همچنین می توانند به عنوان کمک های نگهداری در فرآیند تولید کاغذ استفاده شوند. 232 سازی لخته الیاف آنیونی و رسوب پرکننده مانند کربنات کلسیم مراحل ضروری در کاغذسازی است. به دلیل ظرفیت تبادل ضد یونی بالای خود، که همچنین مبنایی برای کاربردهایی است که در بالا توضیح داده شد، SPEB ها می توانند با همتایان دارای بار مخالف در خمیر تعامل داشته باشند. 232 فعل و انفعالات بین مواد کمکی نگهدارنده و مواد خام کاغذ را می توان به سه مکانیسم اساسی طبقه بندی کرد: خنثی سازی بار، پل زدن، و لخته سازی وصله. 233 سیستم های کمک نگهدارنده مورد استفاده در صنعت کاغذ سازی امروزی از چندین جزء تشکیل شده و معمولاً بیش از یکی از این مکانیسم ها را ترکیب می کنند. مکانیسم لخته سازی SPEB را می توان در چهار مرحله خلاصه کرد. الیاف، ریزه ها و پرکننده ها در ابتدا به طور همگن در دوغاب خمیر پراکنده می شوند. با افزودن پلیکاتیونها بهعنوان لختهساز ، سطوح دارای بار منفی در سوسپانسیون کاغذی تا حد زیادی خنثی میشوند و لختههای ماکروسکوپی چند پراکنده تشکیل میشوند. در طول برش بعدی، لخته ها تا حدی به لخته های ریزتر تقسیم می شوند. به دلیل وجود لخته های کاتیونی، لخته ها دارای بار خالص سطحی کاتیونی هستند. در مرحله آخر، SPEB ها از آنیونی تشکیل شده اند پلی الکترولیت ها را می توان به دوغاب خمیر اضافه کرد. SPEB ها بارهای مثبت اضافی روی میکروفلوک ها را خنثی می کنند و یک شبکه محکم ثابت با SPEB ها به عنوان پیوند متقابل ایجاد می کنند. در طی این مرحله تراکم، ذرات پرکننده در لخته ها گنجانده می شوند یا بر روی الیاف بزرگتر رسوب می کنند. 232
لخته
BM بارانیاک ، E. والرین ، که در دایره المعارف علوم غذایی و تغذیه (ویرایش دوم) ، 2003
پلی الکترولیت ها
پلیالکترولیتهایی محلول در آب پلیآکریلآمیدهای ، پلیفسفاتها و پلیمرهای طبیعی اصلاحشده – ژلاتینها، کیتوزان، و کاراگینان ، و همچنین مشتقات نشاسته و سلولز هستند . پلی الکترولیت ها بر اساس ماهیت گروه های عاملی در طول زنجیره پلیمری به دو دسته کاتیونی، آنیونی و غیریونی طبقه بندی می شوند. غالب در این میان کوپلیمرهای پلی آکریل آمید و آکریلات ، یا مونومرهای حاوی گروه های آمونیوم هستند ( شکل 2 ).
یک پلی الکترولیت با وزن مولکولی، ماهیت گروه عاملی و چگالی بار مشخص می شود. یک نکته مهم در انتخاب یک پلی الکترولیت برای یک فرآیند مورد نظر، پتانسیل آن به عنوان یک منعقد کننده (از طریق بی ثبات کردن کلوئید از طریق خنثی سازی) و به عنوان یک لخته (با پل زدن بین ذرات) است. pH همچنین پارامتر مهمی است که باید در هنگام انتخاب پلی الکترولیت برای یک کاربرد خاص در نظر گرفته شود. حساسیت به pH در پلیمرهای کاتیونی که آمونیوم چهارتایی غالب هستند و پلیمرهای آنیونی حاوی اسید سولفونیک . فلوکولانت ها با گروه های کربوکسیل یا آمین وابستگی شدید به pH ایجاد می کنند. سمیت پلی آکریل آمیدها معمولاً کم است و معمولاً کمتر از 0.05٪ است و عمدتاً از وجود آکریل آمید آزاد ناشی می شود.
حسگرهای زیستی محصور شده برای تشخیص بافت پیشرفته
آ. سادووی ، سی. ته ، که در بیوفتونیک برای کاربردهای پزشکی ، 2015
11.2.2 کپسوله سازی رنگ در کره های پلی الکترولیت
PM دارای خاصیت نیمه تراوا است که با ضخامت فیلم، غلظت نمک و نوع پلی الکترولیت استفاده شده قابل کنترل است. فیلم های PM برای ماکرومولکول هایی با وزن بزرگتر از 30 نفوذ پذیر نیستند کیلو دالتون بنابراین، رنگ های فلورسانس به ماکرومولکول هایی مانند دکستران 70 kDa برای مقاصد کپسوله سازی باید استفاده شود. در حال حاضر، فهرست بزرگی از رنگ های مزدوج در بازار موجود است ( هاگلند، 2002 ).
رنگ های محلول در آب را می توان با روش های پیش بارگذاری یا پس بارگذاری کپسوله کرد. روش های پیش بارگذاری بر اساس رسوب یک رنگ به ذرات کلوئیدی یا جذب روی سطوح ذرات و به دنبال آن ساخت پوسته PM است. هنگامی که محتوای مورد علاقه در کره های توخالی PM ساخته شده بارگذاری می شود، روش تبدیل به postloading می شود. محتویات را می توان با تغییر نفوذپذیری پوسته در پوسته کپسول بارگذاری کرد، که با تغییر pH می توان به آن رسید ( پیراتوت و دانه، 2004؛ یو و همکاران، 2005؛ او و همکاران، 2010 ).
متداول ترین روش پیش بارگذاری از طریق رسوب دادن رنگ ها به 3 ذرات متخلخل کرفت و همکاران، 2007؛ سادووی و همکاران، 2012 ). ذرات در محلول رنگی با مخلوط کردن محلول های CaCl 2 و Na 2 CO 3 . برای نگهداری ذرات، باید آنها را منجمد و خشک کرد تا از تبلور مجدد بیشتر جلوگیری شود.
ذرات رسوب شده با رنگ توسط پوسته PM با استفاده از جذب لایه به لایه پوشانده می شوند. پس از تشکیل پوسته، 3 ذرات M اتیلن دی آمین تتراستیک اسید (EDTA) برای آزادسازی رنگ و به دست آوردن کپسول های نرم PM با رنگ محصور.
ذرات هیدروژل پیچیده پلی الکترولیت-بیوپلیمر کاتیونی برای دارورسانی
سابیاساچی مایتی ،… بیبک لاها ، که در طراحی و توسعه نانو حامل های جدید ، 2018
6.2 عوامل موثر بر سنتز هیدروژل های مجتمع پلی الکترولیت
هنگامی که پلیمرهای کاتیونی با پلیمرهای آنیونی در محلول آبی، حتی در محلول های رقیق، مخلوط می شوند، PEC ها را می توان به صورت رسوب به دست آورد ( Huguet et al., 1994 ). تشکیل PEC ها را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: کمپلکس اولیه، درون کمپلکس و بین کمپلکس. نیروی اتصال اولیه در تشکیل PECها نیروهای کولن است. یک مرحله میانی شامل تشکیل پیوندهای جدید و/یا اصلاح اعوجاج زنجیره پلیمری است. در نهایت، تجمع کمپلکس های ثانویه عمدتاً به دلیل فعل و انفعالات آبگریز اتفاق می افتد ( Tsuchida, 1994 ). سنتز پلی الکترولیت – ذرات هیدروژل زیست پلیمری را می توان با در نظر گرفتن CS به عنوان یک پلی الکترولیت کاتیونی و ALG به عنوان یک پلیمر زیستی نشان داد. ذرات هیدروژل PEC را می توان با ریختن محلول ALG در محلول کلرید کلسیم و سپس انتقال کلسیم ALG به محلول CS در اسید استیک برای تشکیل غشای پیچیده روی سطح ذرات تهیه کرد. ذرات دارای یک هسته ALG و یک غشای پیچیده ALG-CS نیز می توانند در فرآیند یک مرحله ای، به سادگی با افزودن قطرات ALG به محلول CS ساخته شوند. هوگت و دلاچری، 1996 ). بر خلاف این، ریختن محلول CS به ALG می تواند ذرات با هسته CS را ایجاد کند که توسط غشای CS-ALG PEC احاطه شده است ( Daly and Knorr, 1988 ). تشکیل PECها تحت تأثیر خواص شیمیایی مانند pH، چگالی بار، وزن مولکولی و همچنین شرایط تجربی مانند غلظت پلی الکترولیت ها، نسبت اختلاط آنها، قدرت یونی محلول و موارد دیگر است. تأثیر pH بر تشکیل کمپلکس بسیار مهم است و ممکن است بر عملکرد کمپلکس و نفوذپذیری غشاهای پیچیده تأثیر بگذارد. از آنجایی که ذرات PEC با برهمکنش یونی تشکیل می شوند، چگالی بار هر دو الکترولیت مهم است. با این حال، pH یک محلول میتواند بار و چگالی بار حاکم بر ماکرومولکولهای شرکتکننده را تغییر دهد. با تغییر محیط pH در طول تشکیل PEC، می توان درجه یونیزاسیون پلی الکترولیت های ضعیف را کنترل کرد ( Shiratori and Rubner, 2000; Gamzazade and Nasibov, 2002 ). کاهش بار سطحی ممکن است باعث تجمع مولکول ها شود و احتمالاً به اندازه بزرگتر ذرات منجر شود. PEC های CS و دکستران سولفات تهیه شده در مقادیر pH بالا و پایین در ساختار مولکولی آنها متفاوت است. یک مجموعه PEC از SCMC و CS نیز گزارش شد ( فوکودا و کیکوچی، 1979 ). کربوکسی متیل سلولز (CMC) دارای کربوکسی متیل آنیونی (-CH2COO- ) در ساختارهای خود است که با – NH 3 + گروه های CS بازده کمپلکس در pH 2.5 بیشتر از به دست آمده در pH 5.0 بود.
کمپلکس در مقادیر pH بالاتر سریعتر حل می شود.
همانطور که چگالی اتصال متقابل بر خواص هیدروژل های دارای پیوند متقاطع حاکم است، خواص PEC ها عمدتاً توسط میزان برهمکنش بین پلیمرها تعیین می شود. در واقع، هرچه چگالی بار پلیمر کمتر باشد، نسبت پلیمر در PEC بیشتر است، زیرا زنجیره های پلیمری بیشتری برای واکنش با پلیمر دیگر مورد نیاز است ( برگر و همکاران، 2004 ). Simsek-Ege و همکاران. (2003) اثر pH را بر تشکیل CS-ALG PEC مطالعه کرد. رسوب CS در pH> 6.0 و ALG در pH <3.6 رسوب مشاهده شد. ALG از اسید گولورونیک (M) و Yalpani که مقادیر pK a به ترتیب 3.38 و 3.65 است ( and Hall, 1984 ). بازده مجتمع در pH 5 بالاتر از آنچه در pH 2 است، که می تواند مربوط به کربوکسیلیک اسید در سطح ALG باشد، بیشتر بود. شایان ذکر است که بار سطحی مثبت روی ذرات به دلیل ویژگیهای کاتیونی CS و درجه بالای استیلزدایی آن (95%) بیشتر میشود. افزایش غلظت هر کدام پلی کاتیون یا پلی آنیون ممکن است به اندازه بزرگتر ذرات PEC منجر شود. در غلظتهای بالاتر پلیالکترولیت، تعداد مولکولهای در هم تنیده شده به شدت افزایش مییابد و اندازه ذرات افزایش مییابد. معمولاً، پلی الکترولیتهای با مگاوات کم به زمان کوتاهتری برای اختلاط و تشکیل PECهای کوچکتر نیاز دارند. پلی الکترولیت های با مگاوات بالا به زمان بیشتری برای اختلاط نیاز دارند تا PEC هایی با اندازه بزرگ تشکیل دهند. با افزایش نسبت اختلاط، پایداری کلوئیدی ممکن است به طور ناگهانی کاهش یابد ( Ankerfors et al., 2010 ). تغییر قدرت یونی با افزودن نمک می تواند برهمکنش های الکترواستاتیکی را در محلول پلی الکترولیت تعدیل کند ( الکساندر و مونیکا، 2004 ). غلظت نمک بالاتر باعث کاهش پایداری PEC و کاهش چگالی بار می شود. های ضد با گروه های عاملی پلی الکترولیت برهم کنش می کنند و بنابراین برهمکنش یونی بین پلی کاتیون و پلی آنیون را کاهش می دهند و در نهایت کمپلکس های ضعیفی را تشکیل می دهند. با این وجود، نوع نمک مورد استفاده می تواند در تعیین چگالی بار موثر بر روی پلی الکترولیت ها بسیار مهم باشد. ولودکین و فون کلیتسینگ، 2014 ). در قدرت یونی بالا، غربالگری بارهای مخالف ماکرومولکول ها توسط یون های با وزن مولکولی کم اتفاق می افتد و پلی الکترولیت ها انعطاف پذیرتر و پیچ خورده تر می شوند ( احمد و همکاران، 2013 ). به طور کلی، افزایش غلظت نمک ممکن است باعث بی ثباتی ذرات PEC به دلیل افزایش قدرت یونی به دلیل محافظ الکترواستاتیک شود و در نتیجه ممکن است اندازه ذرات را افزایش دهد.
اثر غلظت CaCl 2
در محلول کپسوله سازی توسط Polk و همکاران مورد بررسی قرار گرفت. (1994) . استحکام و انعطاف پذیری میکروکپسول ها در محدوده 1.5 تا 1.8 درصد بدون تغییر باقی ماند. دوام غشاء اندکی کاهش یافت زیرا CaCl 2 در بالا یا پایین این محدوده متفاوت بود. حضور یونهای کلسیم در محلول CS در طول انکوباسیون تأثیر آشکاری بر توانایی ذرات ژلدار برای اتصال با CS داشت ( Gåserød et al., 1998 ). افزایش غلظت CaCl2 با تا 300 میلی متر علاوه بر این، شستشوی ذرات با محلول بافر برای حذف یونهای کلسیم اضافی سطح قبل از انتقال آنها به محلول CS منجر به کاهش عمده در سرعت و میزان اتصال شد. برخی از Ca2+ موجود در ژل در طول شستشو حذف شدند، در نتیجه شبکه را بیثبات کردند، به دلیل کاهش اتصال CS، و غشای کمتر نفوذپذیر را تشکیل دادند. از آنجایی که پلی ساکاریدها منشأ طبیعی دارند، ترکیب آنها بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، ALG یک کوپلیمر از (1،4) l- گولورونیک (G) و β d- مانورونیک اسید (M) است. ALGهای با G بالا، یونهای کلسیم و CS را سریعتر به هم متصل می کنند و شبکه ژل بازتر و متخلخل تری را نسبت به دانه های هیدروژل ساخته شده از ALG غنی از M تشکیل می دهند. استحکام و تخلخل ژل به نسبت بین مونومرها و ترکیب متوالی آنها بستگی دارد. اتصال CS همچنین می تواند تحت تأثیر اندازه دانه های کلسیم ALG باشد. در ذرات کوچکتر، کسری بالاتر از کل ALG بر روی سطح غالب بود. بنابراین، ذرات هیدروژل کوچکتر به دلیل نسبت سطح به حجم بالا به باقی مانده های CS بیشتری متصل می شوند. بالاتر استیل روی CS منجر به کاهش قابلتوجهی در اتصال شدند زیرا چگالی بار برای هر گروه استیل معرفیشده کاهش مییابد، در نتیجه نیروهای الکترواستاتیک در فرآیند اتصال کاهش مییابد.
به طور کلی، پلی الکترولیت های کم MW PEC های کوچکتری را تشکیل می دهند
و برعکس، پلی الکترولیت های بزرگ اندازه PEC ها را افزایش می دهند. توسط Gåserød و همکاران گزارش شده است. (1998) که MW CS بر سرعت و میزان اتصال به دانه های ALG تأثیر می گذارد. MW CS کوچک به سرعت در ژل پخش شد و بسیار سریعتر متصل شد. بزرگترین مولکول های CS به سرعت به سطح دانه های هیدروژل متصل می شوند اما انتشار محدودی در شبکه ژل داشتند. اتصال CS به وضوح به اندازه منافذ ژل و اندازه مولکولی CS وابسته بود. آنها استدلال کردند که اندازه مولکولی بزرگترین CS شاید نزدیک به محدوده اندازه منافذ ژل است، و بنابراین، نتوانسته است به هسته های ژل نفوذ کند. برخلاف CS، پلی لیزین (PLL) با سرعت بیشتری به ژل های ALG با M بالا نسبت به ژل های ساخته شده از ALG با G بالا متصل می شود. PLL به دلیل طول مونومر کوتاه تر، این به دلیل جاذبه الکترواستاتیک قوی تر با شبکه ژل ALG، قدرت اتصال را افزایش داد ( Thu et al., 1996 ). یونهای سدیم غیرژلکننده ممکن است تأثیر مثبتی بر اتصال داشته باشند. یون های سدیم نمی توانند به طور کامل جایگزین یون های کلسیم برای موقعیت در ALG شوند گروه های کربوکسیل ، منجر به ژل های ضعیف تر می شود. ریزذرات ذرات تهیه شده با MW CS کم متورم می شوند که دلیل آن تفاوت در انتشار CS در هسته ژل کپسول است. ضریب انبساط (قطر مرطوب / قطر خشک) با افزایش غلظت ALG کاهش یافت. دانه های کلسیم ALG بیشتر از میکروکپسول های تهیه شده با کلسیم و CS منبسط شدند. گسترش کمتر کپسول ها در سالین تولید شده با CS کمتر MW در 1.5٪ ALG به دلیل انتشار CS در هسته ژل کپسول و اتصال متقابل قوی تر یا کاهش نیروهای دافعه ناشی از گروه های آمین با بار مثبت بود. در غلظتهای بالاتر ALG، فقدان تفاوت معنیدار به بستهبندی محکمتر ژل ALG نسبت داده شد، که اجازه انتشار کافی CS در ماتریس هسته را برای ایجاد تفاوت محسوس نمیداد. زمان ژل شدن یا زمان تشکیل PEC نیز ممکن است بر قدرت ژل یا انبساط میکروکپسول ها تأثیر بگذارد.
پیشرفتهای اخیر در مجتمعهای پلی الکترولیت/پروتئین شبیه مایسل
ناتاسا پیپا ،… کاستاس دمتزوس ، که در طراحی و توسعه نانو حامل های جدید ، 2018
2.2.1 خواص فیزیکوشیمیایی
پلی الکترولیت ( شکل 2.1 ) به عنوان یک ابزار نوآورانه، ساده و امیدوارکننده برای ارائه و هدف قرار دادن مواد زیست فعال درمانی پدید آمده اند. پلیالکترولیتها توانایی تشکیل مجتمعها/نانو کمپلکسها را با مواد پلیمری با بار مخالف یا بیوماکرومولکولها دارند و به همین دلایل منجر به کاربردهای مختلفی در بخش زیستپزشکی و صنایع داروسازی و (نانو) بیوتکنولوژی شدهاند. پلیالکترولیتها پلیمرها یا کوپلیمرهای هستند که حامل گروههای قابل یونیزاسیون هستند و هنگام آزاد کردن یونهای کوچک، که اغلب یونهای متضاد نامیده میشوند ، در محیط پراکندگی حلال اطراف، باردار میشوند ( Odijk, 1979; Sogami and Ise, 1984; Förster et al., 1992; بارات و جوانی، 1996؛ موتوکومار، 1997 ). خواص فیزیکوشیمیایی آنها به توزیع بار حمل شده در طول زنجیره، معماری زنجیره پلیمری (وزن مولکولی، خواص خودآرایی یا پدیده های سطحی ماکرومولکول) و البته ترکیب شیمیایی بستگی دارد. در مورد پلیمرهای بدون گروههای یونیزاسیون (پلیمرهای بدون بار)، وزن مولکولی، معماری ماکرومولکولی یا شبکهای از زنجیرههای پلیمری در نظر گرفته میشود که تأثیر عمدهای بر خواص فیزیکوشیمیایی یک پلیمر خنثی در محیط محلول/آبی دارد. وجود هر گونه بار در محلول حجیم/محیط آبی اطراف ماکرومولکول/پلیمر زنجیره نقش کلیدی در تعیین خواص فیزیکوشیمیایی پلی الکترولیت ها ایفا می کند ( Odijk, 1979; Sogami and Ise, 1984; Förster et al., 1992; Barrat and Joanny, 1996; Muthukumar, 1997 ). تفاوت بین خواص محلول پلی الکترولیت رقیق و نیمه رقیق با قدرت برهمکنش های بین مولکولی و درون مولکولی تعیین می شود. در یک محلول پلی الکترولیت نیمه رقیق، زنجیره های پلیمری با هم همپوشانی دارند و انفعالات بین مولکولی نقش عمده ای در تأثیرگذاری بر خواص سیال/مایع دارند. در محلول های رقیق، زنجیره های پلی الکترولیت پراکنده می شوند و برهمکنش های درون مولکولی خواص پراکندگی و رفتار نهایی سیستم های محلول را کنترل می کنند. با توجه به ادبیات، تلاقی بین محلول های رقیق و نیمه رقیق در غلظت های بسیار پایین تر از پلی الکترولیت نسبت به پراکندگی های پلیمری خنثی رخ می دهد ( Odijk، 1979؛ Sogami and Ise، 1984؛ Förster et al., 1992؛ Barrat and Joanny، 1996; موتوکومار، 1997 ). انتقال بین رژیم ها را می توان از طریق رابطه بین غلظت پلییون و خواص فیزیکوشیمیایی مشاهده کرد محیط پراکندگی (یعنی ویسکوزیته محلول). در محیط های آبی حاوی پلییون های دارای بار مثبت و منفی، یک کمپلکس پلی الکترولیت از طریق پیوند غیرکووالانسی بین گروه های دارای بار مخالف تشکیل می شود ( کوپر و همکاران، 2005، 2006؛ Kayitmazer و همکاران، 2013 ). این فرآیند کمپلکس شدن تحت تأثیر معماری ماکرومولکولی و چگالی بار هر پلییون قرار می گیرد. پلی یون ها را می توان به پلی آنیون های ضعیف و قوی Sogami ) یا پلی کاتیون ها (پلی بازها) تقسیم کرد ( and Ise, 1984؛ Förster et al., 1992؛ Barrat and Joanny, 1996؛ Muthukumar, 1997 ). این طبقه بندی بر اساس تعداد گروه های باردار در زنجیره پلییون است. پلی الکترولیت قوی پلی الکترولیتی است که در محدوده وسیعی از pH کاملاً تجزیه می شود (ثابت تفکیک اسید pKa آن در pH بسیار کم یا بسیار بالا است) و تمام گروه های آن در طول زنجیره کاملاً باردار می شوند ( Odijk, 1979; Sogami and Ise, 1984؛ Förster). و همکاران، 1992؛ بارات و جوانی، 1996؛ موتوکومار، 1997 ).
در بیشتر موارد، فرآیند کمپلکس سازی خودآرایی منجر به تشکیل میسل با یک هسته آبگریز و یک تاج پلی الکترولیتی می شود
( دان و تیرل، 1993؛ شوشارینا و همکاران، 1996؛ فورستر و همکاران، 2004؛ کوهن استوارت. و همکاران، 2005؛ هارادا و کاتائوکا، 2006؛ هیلز و پوچان، 2006 ). علاوه بر این، هنگامی که بلوک آبگریز دمای انتقال شیشه ای بالا را نشان می دهد، هسته در حالت شیشه ای است و میسل ها به عنوان منجمد شناخته می شوند. بنابراین، این سیستم ها را می توان به عنوان آنالوگ برس های پلی الکترولیت کروی در نظر گرفت و فرصتی را برای بررسی خواص پلی الکترولیت در شرایط با غلظت بالا فراهم می کند. در نهایت، ماهیت پلی الکترولیتی تاج این میسلها آنها را نسبت به تغییرات پارامترهای فیزیکوشیمیایی محلول حساس میکند، بنابراین امکان توسعه نانوذرات با استفاده بالقوه در کاربردهای مختلف تکنولوژیکی و دارویی فراهم میکند. بلوک پلی الکترولیت کوپلیمر موضوع مطالعات تجربی و نظری سیستماتیک در دهه های اخیر بوده و نتایج به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است. دن و تیرل، 1993; شوشارینا و همکاران، 1996; فورستر و همکاران، 2004; کوهن استوارت و همکاران، 2005; هارادا و کاتائوکا، 2006; هیلز و پوچان، 2006 ).
از نقطه نظر عملی تر،
این میسل ها قادر به اتصال یون های دارای بار مخالف، مولکول های آلی، نانوذرات فلزی ، سورفکتانت ها یا ماکرومولکول های مصنوعی و بیولوژیکی از طریق برهمکنش های الکترواستاتیکی با تاج پلی الکترولیت میسلی هستند ( دان و تیرل، 1993؛ al Shusharinaet). 1996؛ فورستر و همکاران، 2004؛ کوهن استوارت و همکاران، 2005؛ هارادا و کاتائوکا، 2006؛ هیلز و پوچان، 2006 ). کاربردهای احتمالی چنین سیستمهایی شامل فرمولبندی لختهسازها و تثبیتکنندههای پراکندگی کلوئیدی، اصلاحکنندههای سطحی و پوششهای زیست سازگار، ماتریسهای یونهای فلزی و نانوذرات فلزی، حاملهای ترکیبات فعال بیولوژیکی و داروها و غیره است. در این جهت مطالعات مختلفی وجود داشته است. بررسی های تجربی کمپلکس بین پلی الکترولیت بین میسل های کوپلیمر بلوک پلی الکترولیت و پلی الکترولیت های خطی با بار مخالف، که منجر به تشکیل انواع مختلف نانوساختارهای از جمله کمپلکس های محلول یا نامحلول، نانوذرات چند لایه، شبکه ها یا حتی ژل ها. به طور مشابه، برهمکنش میسل های پلی الکترولیت با کوپلیمرهای بلوک پلی الکترولیت آبدوست مضاعف به عنوان وسیله ای برای تهیه مجتمع های میسلی سه لایه هسته-پوسته-کرونا استفاده شده است ( دان و تیرل، 1993؛ شوشارینا و همکاران، 1996، 1996، För. کوهن استوارت و همکاران، 2005؛ هارادا و کاتائوکا، 2006؛ هیلز و پوچان، 2006 ).
نانوذرات آلژینات در دارورسانی
دکتر ثاقیب حسنین ،… محمد نیاز هدی ، که در آلژینات ها در تحویل دارو ، 2020
6.3.5 تکنیک کمپلکس سازی پلی الکترولیت
پلی الکترولیت ها مواد درشت مولکولی هستند که دارای گروه های عاملی قابل یونیزاسیون متعدد با وزن مولکولی متفاوت و همچنین ترکیبات شیمیایی هستند. در محلولهای آبی، اینها تا حدی یا به طور کامل تفکیک میشوند تا بار روی ماکرومولکولها [94] . PECs ) با مخلوط کردن همزمان محلول های باردار مختلف پلی الکترولیت می شوند. PEC نانوذرات ، پلی ساکاریدهای ممکن است خود را در محلولهای آبی در نتیجه برهمکنشهای آبگریز درون و/یا بین مولکولی پیوند دهند [95] . اگر هر الکترولیت با بار مثبت باشد، ممکن است با یونهای کوچک با بار منفی نیز همراه باشد، یعنی بارهای روی پلیالکترولیت کوچکتر با بار متفاوت خنثی یونهای متقابل که برای محافظت از خنثیسازی الکتریکی مناسب هستند . 96] .
نانوذرات آلژینات – کیتوزان به عنوان بستری برای تحویل کوئرستین استفاده شده است [97] . کوئرستین یک آنتی اکسیدان طبیعی است که دارای اثرات ضد التهابی، ضد آنافیلاکسی، ضد پیری و ضد تکثیر است. فرمولاسیون نانوذرات با اندازه ها و بارهای مختلف با تغییر دو پلی ساکارید تهیه شد. فعالیت آنتی اکسیدانی نانوذرات محصور شده با کورستین که محتوای کیتوزان بالاتری دارند در مقایسه با نانوذرات محصور شده با کورستین که آلژینات محتوای نانوذرات هیبریدی آلژینات- کیتوزان برای محصور کردن ویتامین B2 استفاده شده است [ 98] . آلژینات و کیتوزان ، تهیهشده توسط پرژلسازی پلیالکترولیت یونی، نشان دادند که راندمان کپسولهسازی دارو و قابلیت بارگیری دارو به ترتیب 5.6±55.9% و 0.6±2.2% اندازهگیری شد. میانگین اندازه و شاخص چندپراکندگی نانوذرات آلژینات/کیتوسان 9/49±5/119 به دست آمد. نانومتر و 0.066±0.454 برای نانوذرات فاقد ویتامین B2 و 104.0±67.2 نانومتر و 0.068±0.319 برای نانوذرات حاوی ویتامین B2، به ترتیب. TEM مورفولوژی نانوذرات را تایید کرد ( شکل 6.5 ). پروفایل انتشار نشان داد که در آزادسازی ویتامین B2، آرامش پلیمری اصلی ترین رخداد تأثیرگذار بود. برای انجام مطالعات پایداری، این نانوذرات در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری شدند و از نظر اندازه ذرات و همچنین چندپراکندگی مدت 5 ماه مورد ارزیابی قرار گرفتند و نتایج نشان داد که نانوذرات حاوی ویتامین B2 (از نظر اندازه و شاخص چند پراکندگی) پایدارتر هستند. مقایسه با نانوذرات فاقد ویتامین B2
مرحلهای بر اساس پیش ژلسازی یونی آلژینات
با استفاده از CaCl2 دو و سپس پیوند متقابل توسط کیتوزان کاتیونی [99] . همچنین از نانوذرات آلژینات- کیتوزان به عنوان وسیله نقلیه برای انتقال خوراکی کروسین استفاده شده است [100] . این نانوذرات PEC مملو از کروسین به عنوان رقیب احتمالی برای درمانهای ضد سرطان آینده در نظر گرفته میشوند. انتشار دارو وابسته به pH بود. تورم این نانوذرات در pH اسیدی معده حداقل بود. با این حال، با عبور از دستگاه روده، میزان تورم به دلیل افزایش pH افزایش یافت. آزادسازی ناچیزی در pH 1.2 وجود داشت در حالی که در pH 7.4 حداکثر بود.
امروزه نانوذرات PEC سه پلیمری آلژینات- کیتوزان- پلورونیک توجه زیادی را به خود جلب کرده است زیرا این نانوذرات اغلب در غلظت کم (<0.1٪) با نسبت جرم نسبتاً کمتر فرموله می شوند [101] . این نانوذرات PEC بهعنوان حامل کورکومین که بخش کوچکتری با حلالیت آب کم است. Pluronic به منظور رسیدگی به مشکل حلالیت کورکومین گنجانده شد. در همین حال، رهاسازی دارو از نانوذرات در مقایسه با میکروذرات و دانهها بسیار سریعتر بود. این عملکرد بهتر به اندازه ذرات کوچکتر نانوذرات، که نسبت سطح به جرم بزرگی دارند، نسبت داده شد. راندمان محصورسازی داروی کورکومین در نانوذرات کیتوزان-آلژینات پلورونیک سه پلیمری PEC 5 تا 10 برابر بیشتر از نانوذرات کیتوزان-آلژینات (بدون پلورونیک) مشاهده شد، زیرا در حضور پلورونیک، کورکومین در یک حلالیتی بهتر بود. کلرید کلسیم . نانوذرات PEC هیبریدی ژلاتین-آلژینات کاتیونیزه بارگذاری شده با کورکومین با کمک ژلاتین و آلژینات سدیم متناسب با کاتیونی فرموله شده اند. [102] . اتیلن دی آمین برای استخراج ژلاتین کاتیونیزه از نانوذرات PEC ژلاتین-آلژینات کاتیونیزه استفاده شد که فعالیت ضد سرطانی را در سلولهای MCF-7 نشان داد و بنابراین این نانوذرات میتوانند در درمان امیدوارکننده استفاده شوند.
پلی الکترولیت
ساختارهای شیمیایی دو پلی الکترولیت مصنوعی، به عنوان مثال. در سمت چپ پلی (سدیم استایرن سولفونات) (PSS) و در سمت راست اسید پلی اکریلیک (PAA) قرار دارد. هر دو در صورت تفکیک پلی الکترولیت هایی با بار منفی هستند. PSS یک پلی الکترولیت “قوی” است (کاملاً در محلول شارژ می شود)، در حالی که PAA “ضعیف” (تا حدی شارژ شده) است.
پلی الکترولیت ها پلیمرهایی که واحدهای تکرار شونده آنها دارای یک الکترولیت هستند. کاتیون ها و پلی آنیون ها پلی الکترولیت هستند. این گروه ها تجزیه در محلول و پلیمرها را شارژ می کنند. بنابراین خواص پلی الکترولیت هم مشابه الکترولیت ها ( نمک ها ) و هم پلیمرها ( وزن مولکولی ) است و گاهی اوقات پلی نمک . مانند نمک ها، محلول های آنها رسانای الکتریکی هستند. مانند پلیمرها، محلول های آنها اغلب چسبناک هستند. زنجیرههای مولکولی باردار، که معمولاً در سیستمهای ماده نرم وجود دارند، نقش اساسی در تعیین ساختار، پایداری و برهمکنشهای مجموعههای مولکولی مختلف دارند. رویکردهای نظری [1] برای توصیف خواص آماری آنها عمیقاً با همتایان خنثی الکتریکی آنها متفاوت است، در حالی که زمینه های فنی و صنعتی از ویژگی های منحصر به فرد آنها استفاده می کنند. بسیاری از مولکول های بیولوژیکی پلی الکترولیت هستند. به عنوان مثال، پلی پپتیدها ، گلیکوزآمینوگلیکان ها و DNA پلی الکترولیت هستند. هر دو پلی الکترولیت طبیعی و مصنوعی در صنایع مختلفی استفاده می شوند.
IUPAC تعریف
پلی الکترولیت: پلیمر متشکل از ماکرومولکول هایی که در آن بخش قابل توجهی از واحدهای تشکیل دهنده شامل گروه های یونی یا قابل یونیزاسیون یا هر دو است. [2] یادداشت ها:
- اصطلاحات پلی الکترولیت، الکترولیت پلیمری و الکترولیت پلیمری را نباید با واژه الکترولیت پلیمری جامد اشتباه گرفت.
- پلی الکترولیت ها می توانند مصنوعی یا طبیعی باشند. اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها، اسیدهای تیکوئیک، برخی پلی پپتیدها و برخی پلی ساکاریدها نمونه هایی از پلی الکترولیت های طبیعی هستند.
شارژ پلی الکترولیت
اسیدها طبقه بندی می شوند ضعیف یا قوی (و بازها به طور مشابه ممکن است ضعیف یا قوی باشند). به طور مشابه، پلی الکترولیت ها را می توان به انواع “ضعیف” و “قوی” تقسیم کرد. به طور کامل در محلول تجزیه می شود pH . در مقابل، یک پلی الکترولیت “ضعیف” دارای یک ثابت تفکیک (pKa یا pKb) در محدوده 2 تا ~ 10 است، به این معنی که در pH متوسط تا حدی تجزیه می شود. بنابراین، پلیالکترولیتهای ضعیف به طور کامل در محلول شارژ نمیشوند و علاوه بر این، بار جزئی آنها را میتوان با تغییر pH محلول، غلظت ضد یون یا قدرت یونی اصلاح کرد.
خواص فیزیکی محلول های پلی الکترولیت معمولاً به شدت تحت تأثیر این درجه شارژ قرار می گیرد. از آنجایی که تفکیک پلی الکترولیت یون های متضاد را آزاد می کند، این لزوماً بر قدرت یونی محلول و در نتیجه بر طول Debye . این به نوبه خود بر خواص دیگر مانند هدایت الکتریکی .
هنگامی که محلول های دو پلیمر با بار مخالف (یعنی محلول پلی کاتیون و یکی از پلی آنیون ) با هم مخلوط می شوند، معمولاً یک کمپلکس توده ای ( رسوب ) تشکیل می شود. این به این دلیل رخ می دهد که پلیمرهای دارای بار مخالف یکدیگر را جذب کرده و به یکدیگر متصل می شوند.
ترکیب پلی الکترولیت
ترکیب هر پلیمر تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می گیرد: به ویژه معماری پلیمر و میل ترکیبی حلال. در مورد پلی الکترولیت ها شارژ نیز تاثیر دارد. در حالی که یک زنجیره پلیمری خطی بدون بار معمولاً در یک ترکیب تصادفی در محلول یافت می شود (تقریباً یک پیاده روی تصادفی یکدیگر را دفع می نیروهای دو لایه که باعث می شود زنجیره یک ترکیب میله مانند گسترش یافته تر را اتخاذ کنید. اگر محلول حاوی مقدار زیادی نمک اضافه شده باشد، بارها غربال می شوند و در نتیجه زنجیره پلی الکترولیت به یک ترکیب معمولی تر فرو می ریزد (که اساساً مشابه یک زنجیره خنثی در حلال ).
پلیمر ترکیب بر بسیاری از خواص توده ای (مانند ویسکوزیته ، کدورت و غیره) تأثیر می گذارد. اگرچه ترکیب آماری پلیالکترولیتها را میتوان با استفاده از انواع تئوری پلیمرهای مرسوم به دست آورد، به دلیل ماهیت دوربرد برهمکنش الکترواستاتیک، به طور کلی مدلسازی صحیح زنجیرههای پلیالکترولیت از نظر محاسباتی بسیار سخت است. تکنیک هایی مانند پراکندگی نور ساکن برای مطالعه ساختار پلی الکترولیت و تغییرات ساختاری می توان از
پلی آمفولیت ها
پلی الکترولیت هایی که دارای هر دو گروه تکرار کاتیونی و آنیونی هستند، پلی آمفولیت . رقابت بین تعادل اسید و باز این گروه ها منجر به عوارض اضافی در رفتار فیزیکی آنها می شود. این پلیمرها معمولاً تنها زمانی حل می شوند که نمک اضافه شده کافی وجود داشته باشد، که فعل و انفعالات بین بخش های دارای بار مخالف را بررسی می کند. در مورد هیدروژلهای ماکرو متخلخل آمفوتریک، عمل محلول نمک غلیظ منجر به انحلال مواد پلیآمفولیت به دلیل اتصال عرضی کووالانسی ماکرومولکولها نمیشود. هیدروژلهای ماکرو متخلخل مصنوعی سه بعدی توانایی عالی برای جذب یونهای فلزات سنگین در محدوده وسیعی از pH از محلولهای آبی بسیار رقیق را نشان میدهند، که بعداً میتواند به عنوان جاذب برای تصفیه آب شور استفاده شود 3] [4] همه پروتئینها [ پلی آمفولیت ها، زیرا برخی از اسیدهای آمینه تمایل به اسیدی دارند، در حالی که برخی دیگر بازی هستند.
پلیمر آمفولیتیک : پلی الکترولیت متشکل از ماکرومولکول های حاوی هر دو گروه کاتیونی و آنیونی یا گروه قابل یونیزاسیون مربوطه. توجه داشته باشید:
- یک پلیمر آمفولیتیک که در آن گروههای یونی با علامت مخالف در همان گروههای آویز گنجانده شدهاند، بسته به ساختار گروههای آویز، یک . پلیمر زوئیتریونی، نمک داخلی پلیمری یا پلی بتائین نامیده میشود
برنامه های کاربردی
پلی الکترولیت ها کاربردهای زیادی دارند که بیشتر مربوط به اصلاح جریان و خواص پایداری محلول ها و ژل . به عنوان مثال، آنها می توانند برای بی ثبات کردن یک سوسپانسیون کلوئیدی و برای شروع لخته (بارش) استفاده شوند. آنها همچنین می توانند برای انتقال بار سطحی به ذرات خنثی استفاده شوند و آنها را قادر می سازد در محلول آبی پراکنده شوند. بنابراین اغلب به عنوان غلیظ کننده ، امولسیفایر ، حالت ، شفاف کننده و حتی کشش استفاده می شود. آنها در تصفیه آب و برای بازیافت روغن استفاده می شوند. بسیاری از صابون ها، شامپوها و لوازم آرایشی دارای پلی الکترولیت هستند. علاوه بر این، آنها به بسیاری از غذاها و به بتن ( فوق روان ) اضافه می شوند. برخی از پلی الکترولیت هایی که روی برچسب مواد غذایی ظاهر می شوند عبارتند از: پکتین ، کاراگینان ، آلژینات ها و کربوکسی متیل سلولز . همه به جز آخرین منشاء طبیعی دارند. در نهایت در مواد مختلفی از جمله سیمان استفاده می شود.
از آنجا که برخی از آنها محلول در آب هستند، برای کاربردهای بیوشیمیایی و پزشکی نیز مورد بررسی قرار می گیرند. در حال حاضر تحقیقات زیادی در مورد استفاده از زیست سازگار پلی الکترولیت های ایمپلنت ، انتشار کنترل شده دارو و سایر کاربردها وجود دارد. بنابراین، اخیراً، مواد درشت متخلخل زیست سازگار و زیست تخریب پذیر متشکل از کمپلکس پلی الکترولیت توصیف شده است، جایی که این ماده تکثیر عالی سلولهای پستانداران [5] و محرکهای نرم مانند ماهیچهها را نشان میدهد.
چند لایه
پلی الکترولیت ها در شکل گیری انواع جدیدی از مواد به نام پلی الکترولیت چندلایه ( PEM ) استفاده شده اند. این لایه های نازک با استفاده از لایه به لایه ( LbL تکنیک رسوب در طول رسوب LbL، یک بستر رشد مناسب (معمولاً باردار) بین حمام های رقیق محلول های پلی الکترولیت با بار مثبت و منفی فرو می رود. در طی هر فرورفتن مقدار کمی پلی الکترولیت جذب میشود و بار سطحی معکوس میشود، که امکان ساخت تدریجی و کنترلشده متقاطع الکترواستاتیکی لایههای پلی کاتیون-پلیانیون را فراهم میکند. دانشمندان کنترل ضخامت چنین لایههایی را تا مقیاس تک نانومتری نشان دادهاند. فیلمهای LbL را میتوان با جایگزین کردن گونههای باردار مانند نانوذرات یا پلاکتهای رسی [6] بهجای یکی از پلیالکترولیتها یا علاوه بر آن، ساخت. رسوب LbL نیز با استفاده از پیوند هیدروژنی به جای الکترواستاتیک است. برای اطلاعات بیشتر در مورد ایجاد چند لایه، لطفاً ببینید جذب پلی الکترولیت .
مزایای اصلی پوششهای PEM عبارتند از توانایی پوشش دهی مطابق با اجسام (یعنی این تکنیک به پوشش اجسام مسطح محدود نمیشود)، مزایای زیستمحیطی استفاده از فرآیندهای مبتنی بر آب، هزینههای معقول و استفاده از خواص شیمیایی خاص. فیلم برای اصلاح بیشتر، مانند سنتز فلزی یا نیمه هادی نانوذرات ، یا تخلخل انتقال فاز پوشش های ضد انعکاس نوری آبگریز ، و فوق .
پل زدن
باردار (یعنی آرایهای از مولکولهای DNA) اضافه شوند، ممکن است پدیده جالبی به نام پلسازی پلیالکترولیت ماکرویونهای رخ دهد. [8] اصطلاح برهمکنشهای پلسازی معمولاً به موقعیتی اطلاق میشود که یک زنجیره پلیالکترولیت منفرد میتواند ماکرویون با بار مخالف (مثلاً مولکول DNA) جذب شود، بنابراین پلهای مولکولی ایجاد میکند و از طریق اتصال آن، برهمکنشهای جذاب بین آنها را واسطه میکند.
در جداسازی ماکرویونهای کوچک، زنجیره بین ماکرویونها فشرده میشود و اثرات الکترواستاتیکی در سیستم کاملاً تحت تأثیر اثرات – سیستم به طور مؤثر تخلیه میشود. همانطور که جداسازی ماکرویون ها را افزایش می دهیم، زنجیره پلی الکترولیت جذب شده به آنها را به طور همزمان کش می دهیم. کشش زنجیر باعث ایجاد فعل و انفعالات جذاب فوق الذکر به دلیل خاصیت ارتجاعی لاستیکی .
به دلیل اتصال آن، رفتار زنجیره پلیالکترولیت تقریباً هیچ شباهتی به یونهای غیر متصل محدود ندارد.
پلی اسید
در پلیمری اصطلاح الکترولیت است که از ماکرومولکولهای حاوی اسیدی در بخش قابل توجهی از واحدهای تشکیلدهنده تشکیل شده است . گروههای –COOH ، –SO3H –PO3H2 _ یا . اسیدی عبارتند معمولاً از [9]
همچنین مشاهده کنید
- پراکندگی
- رزین تبادل یونی
- نمک های پلی پیریدینیم
منابع
دو ژن، پیر ژیل (1979). مفاهیم مقیاس بندی در فیزیک پلیمر . انتشارات دانشگاه کرنل. شابک 0-8014-1203-X .
هس، م. جونز، آر جی. Kahovec، J. کیتایاما، تی. کراتوچویل، پ. کوبیسا، پ. مورمان، دبلیو. Stepto، RFT; تاباک، د. وهلیدال، جی. Wilks، ES (1 ژانویه 2006). “اصطلاحات پلیمرهای حاوی گروه های یونیزاسیون یا یونی و پلیمرهای حاوی یون (توصیه های IUPAC 2006)”. شیمی محض و کاربردی . 78 (11): 2067–2074. doi : 10.1351/pac200678112067 . S2CID 98243251 .
Kudaibergenov، S. (2012). “ژلهای آمفوتریک ماکرو متخلخل جدید: تهیه و تعیین خصوصیات” . پلیمر اکسپرس 6 (5): 346-353. doi : 10.3144/expresspolymlett.2012.38 .
تاتیخانوا، جی اس. ساداکبایوا، ز.ک. بریلو، دی. گالاف، آی. عبدالین، کالیفرنیا؛ ادیلوف، ز. Kudaibergenov، SE (2012). “کمپلکس های فلزی کرایوژل های آمفوتریک بر پایه آلی آمین و متاکریلیک اسید”. سمپوزیوم ماکرومولکولی . 317-318: 18-27. doi : 10.1002/masy.201100065 .
بریلو، دی. الوسون، ال. کرسبوم، اچ (2012). “دکستران اکسید شده به عنوان اتصال دهنده برای داربست های کرایوژل کیتوزان و تشکیل مجتمع های پلی الکترولیت بین کیتوزان و ژلاتین”. ماکرومولکولی علوم زیستی . 12 (8): 1090-9. doi : 10.1002/mabi.201200023 . PMID 22674878 .
لی، گو سو؛ لی، یون جو؛ یون، کیونگ بیونگ (2001). “مجموعه لایه به لایه کریستال های زئولیت روی شیشه با پلی الکترولیت ها به عنوان جوهر یونی”. مجله انجمن شیمی آمریکا . 123 (40): 9769-79. doi : 10.1021/ja010517q . PMID 11583538 .
کویست، نیکو؛ لیانگ، هوامین؛ لوریلا، تری؛ سادووسکی، یانوش؛ یلیپرتولا، مارجو؛ ویتالا، تاپانی (2013). “تشخیص لایه های آلی فوق نازک و ضخیم با رزونانس پلاسمون سطحی سه طول موج و تحلیل حالت موجبر”. لانگمویر . 29 (27): 8561-71. doi : 10.1021 / la401084w . PMID 23758623 .
پودگورنیک، آر. Licher, M. (2006). “برهمکنش های پل الکترولیت بین ماکرومولکول های باردار”. نظر فعلی در علوم کلوئیدی و رابط . 11 (5): 273. doi : 10.1016/j.cocis.2006.08.001 .
هس، م. جونز، آر جی. Kahovec، J. کیتایاما، تی. کراتوچویل، پ. کوبیسا، پ. مورمان، دبلیو. Stepto، RFT; و همکاران (2006). “اصطلاحات پلیمرهای حاوی گروه های یونیزه یا یونی و پلیمرهای حاوی یون (توصیه های IUPAC 2006)” (PDF) . شیمی محض و کاربردی . 78 (11): doi : 10.1351/pac200678112067 . S2CID 98243251 .
پیوندهای خارجی
- موسسه تحقیقاتی ماکس پلانک برای تحقیقات پلیمر، ماینز، آلمان
- پلی الکترولیت ها: موسسه شیمی فیزیکی و نظری، دانشگاه رگنسبورگ، رگنسبورگ، آلمان
- پلی الکترولیت ها: وادودارا، گجرات، هند