Jump to content

Полисульфобетаин

На изображении показаны две химические структуры наиболее распространенных полисульфобетаинов.
Химическая структура полисульфобетаинов, содержащих (а) четвертичный аммонийный амид метакриловой кислоты (ПСПП) и (б) четвертичный аммонийный эфир метакриловой кислоты (ПСПЭ).

Полисульфобетаины представляют собой цвиттерионные полимеры, которые содержат положительно заряженную четвертичную аммоний и отрицательно заряженную сульфонатную группу в пределах одной структурной повторяющейся единицы. [ 1 ] [ 2 ] В последние годы полисульфобетаины привлекают все большее внимание благодаря их хорошей биотолерантности и сверхнизкому загрязнению поверхностей. Эти свойства в основном связаны с наличием прочно связанного гидратного слоя вокруг каждой цвиттерионной группы, который эффективно подавляет адсорбцию белка и, таким образом, улучшает противообрастающие свойства. [ 3 ] [ 4 ] Поэтому полисульфобетаины обычно используются в качестве мембран для ультрафильтрации. [ 4 ] устройства, контактирующие с кровью, [ 5 ] и материалы для доставки лекарств . [ 3 ]

По химической структуре полисульфобетаины можно разделить на несколько подгрупп. Наиболее распространены амиды (мет)акриловой кислоты («ПСПП») или четвертичные эфиры («ПСПЭ»). Также часто встречаются соединения поли(винилпиридиния), поли(винилимидазолия) или четвертичного поли(пирролидиния), а также цвиттер-ионные ионены. [ 2 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Полисульфобетаины обычно синтезируют путем свободнорадикальной полимеризации . [ 6 ] [ 11 ] Однако синтез полисульфобетаинов часто ограничен их плохой растворимостью в большинстве растворителей, и в настоящее время коммерчески доступны лишь немногие мономеры сульфобетаина, пригодные для свободнорадикальной полимеризации. Наиболее популярными являются ТФЭ и СПП, которые обеспечивают хорошее сочетание гидрофильности и полимеризуемости. [ 11 ]

Поведение решения

[ редактировать ]

Почти все полисульфобетаины нерастворимы в воде при низких температурах, однако многие полисульфобетаины имеют верхнюю критическую температуру растворения (UCST) в водном растворе. Это означает, что при охлаждении они подвергаются коллапсу из клубка в глобулу. [ 12 ] [ 13 ] Такое поведение весьма необычно, поскольку другие цвиттер-ионные полимеры, например, поли(фосфатидилхолины) и поли(карбоксибетаины), как правило, не реагируют на температурный стимул. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

Причина поведения полисульфобетаинов в растворе типа UCST основана на их электрически нейтральном поведении, т.е. общем заряде, равном нулю, в широком диапазоне pH (приблизительно 2–14). За счет нейтрализации зарядов между отдельными полимерными цепями возникают отталкивающие и притягивающие взаимодействия и образуется внутренняя соль. Баланс этого сложного взаимодействия взаимодействий между многочисленными заряженными группами с водой и самими собой сильно влияет на растворимость полисульфобетаинов в воде и в конечном итоге приводит к переходу типа UCST. Температура этого фазового перехода, часто называемая точкой просветления, очень чувствительна к молярной массе, структуре полимера, изотопам растворителя , например H 2 O/D 2 O, и особенно к добавлению солей в раствор. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

Присутствие солевых добавок в водном растворе приводит к изменению баланса притягивающих и отталкивающих взаимодействий и, следовательно, к изменению растворимости. Особенно сильное влияние на растворимость полисульфобетаинов оказывает природа аниона соли. В то время как хаотропные анионы вызывают улучшенное растворение ( эффект высалива- ния ), космотропные анионы приводят к осаждению полисульфобетаинов ( эффект высалива- ния ). [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

Тонкие пленки из полисульфобетаинов

[ редактировать ]

Тонкие пленки из полисульфобетаинов также обладают термочувствительностью , однако фазовый переход сильно сдвинут, что в основном связано с увеличением концентрации полимера и изменением взаимодействий полимер-полимер и полимер-вода. [ 12 ] [ 26 ] [ 27 ] Кроме того, аналогично водным растворам, было обнаружено, что различные изотопы воды (H 2 O/D 2 O) и добавки солей также влияют на фазовый переход. [ 20 ] [ 28 ] Интересно, что тонкие пленки полисульфобетаина обладают эффектом консолидации в смешанных парах вода/метанол, который не наблюдается в растворе вода/метанол. По-видимому, полисульфобетаины обладают способностью смешиваться с низшими спиртами на богатой веществом стороне их фазовых диаграмм. [ 29 ] [ 30 ]

  1. ^ Лоу, Эндрю Б.; Маккормик, Чарльз Л. (1 ноября 2002 г.). «Синтез и свойства растворов цвиттер-ионных полимеров» . Химические обзоры . 102 (11): 4177–4190. дои : 10.1021/cr020371t . ISSN   0009-2665 . ПМИД   12428987 .
  2. ^ Jump up to: а б Лащевский, Андре (23 мая 2014 г.). «Структуры и синтез цвиттерионных полимеров» . Полимеры . 6 (5): 1544–1601. дои : 10.3390/polym6051544 . ISSN   2073-4360 .
  3. ^ Jump up to: а б Вудфилд, Питер А.; Чжу, Ичэн; Пей, Ивэнь; Рот, Питер Дж. (28 января 2014 г.). «Гидрофобно модифицированные сополимеры сульфобетаина с настраиваемым водным UCST посредством постполимеризационной модификации поли(пентафторфенилакрилата)» . Макромолекулы . 47 (2): 750–762. Бибкод : 2014МаМол..47..750Вт . дои : 10.1021/ma402391a . hdl : 20.500.11937/3990 . ISSN   0024-9297 .
  4. ^ Jump up to: а б Ву, Цзян; Линь, Вэйфэн; Ван, Чжэнь; Чен, Шэнфу; Чанг, Юнг (15 мая 2012 г.). «Исследование гидратации необрастающего материала поли(сульфобетаинметакрилата) методом низкопольного ядерного магнитного резонанса» . Ленгмюр . 28 (19): 7436–7441. дои : 10.1021/la300394c . ISSN   0743-7463 . ПМИД   22512533 ​​.
  5. ^ Юань, Цзян; Хуан, Сяобо; Ли, Пэнфэй; Ли, Ли; Шен, Цзянь (28 августа 2013 г.). «Поверхностно-инициируемая RAFT-полимеризация сульфобетаина из целлюлозных мембран для улучшения гемосовместимости и свойств против биообрастания» . Полимерная химия . 4 (19): 5074–5085. дои : 10.1039/C3PY00565H . ISSN   1759-9962 .
  6. ^ Jump up to: а б Кудайбергенов, Саркыт; Йегер, Вернер; Лащевски, Андре (2006), «Полимерные бетаины: синтез, характеристика и применение» , Супрамолекулярные полимеры, полимерные олигомеры бетаинов , том. 201, Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg, стр. 157–224, doi : 10.1007/12_078 , ISBN  978-3-540-31923-8 , получено 22 февраля 2022 г.
  7. ^ Тараннум, Назия; Сингх, Минакши (1 июня 2013 г.). «Достижения в синтезе и применении сульфо- и карбо-аналогов полибетаинов: обзор» . Обзоры в области передовых наук и техники . 2 (2): 90–111. дои : 10.1166/rase.2013.1036 . ISSN   2157-9121 .
  8. ^ Виелема, штат Техас; Энгбертс, JBFN (1987). «Цвиттер-ионные полимеры - I. Синтез новой серии поли(винилсульфобетаинов). Влияние структуры полимера на растворимость в воде» . Европейский журнал полимеров . 23 (12): 947–950. дои : 10.1016/0014-3057(87)90038-3 . ISSN   0014-3057 .
  9. ^ Грассль, Б.; Галин, Дж. К. (1995). «Сегментированные цвиттериономеры поли(тетраметиленоксида) и их гомологичные ионены. 1. Синтез, молекулярная характеристика и термическая стабильность» . Макромолекулы . 28 (21): 7035–7045. Бибкод : 1995МаМол..28.7035Г . дои : 10.1021/ma00125a001 .
  10. ^ Грассль, Бруно; Мёрер, Бернар; Шеер, Моник; Гален, Жан Клод (1 января 1997 г.). «Сегментированные цвиттериономеры поли(тетраметиленоксида) и их гомологичные ионены. 2. Разделение фаз посредством ДСК и твердотельной 1 H-ЯМР-спектроскопии» . Макромолекулы . 30 (2): 236–245. Бибкод : 1997МаМол..30..236Г . дои : 10.1021/ma960643s . ISSN   0024-9297 .
  11. ^ Jump up to: а б Кеберле, П.; Лащевский, А. (1 апреля 1994 г.). «Гидрофобно-модифицированные цвиттер-ионные полимеры: синтез, объемные свойства и смешиваемость с неорганическими солями» . Макромолекулы . 27 (8): 2165–2173. Бибкод : 1994МаМол..27.2165К . дои : 10.1021/ma00086a028 . ISSN   0024-9297 .
  12. ^ Jump up to: а б Нибюр, Барт-Ян; Пухмайр, Йонас; Вестник, Кристиан; Крейцер, Лукас; Хильдебранд, Вьетнам; Мюллер-Бушбаум, Питер; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристина (21 мая 2018 г.). «Полисульфобетаины в водных растворах и геометрии тонких пленок» . материалы . 11 (5): 850. Бибкод : 2018Mate...11..850N . дои : 10.3390/ma11050850 . ISSN   1996-1944 гг . ПМЦ   5978227 . ПМИД   29883371 .
  13. ^ Хильдебранд, Вьетнам; Лашевски, Андре; Зем, Дэниел (13 октября 2014 г.). «О гидрофильности полицвиттер-иона поли(N,N-диметил-N-(3-(метакриламидо)пропил)аммониопропансульфоната) в воде, дейтерированной воде и водных растворах солей» . Журнал биоматериаловедения, издание Polymer . 25 (14–15): 1602–1618. дои : 10.1080/09205063.2014.939918 . ISSN   0920-5063 . ПМИД   25058808 . S2CID   23914906 .
  14. ^ Бориш, Йорг; Шиммель, Томас; Энгельхардт, Хайнц; Йегер, Вернер (1 мая 2002 г.). «Взаимодействие зарядов синтетических поликарбоксибетаинов в массе и растворе» . Макромолекулы . 35 (10): 4143–4149. Бибкод : 2002МаМол..35.4143B . дои : 10.1021/ma0122019 . ISSN   0024-9297 .
  15. ^ Бонте, Нелли; Лащевский, Андре (1 мая 1996 г.). «Цвиттер-ионные полимеры с карбобетаиновыми фрагментами» . Полимер . 37 (10): 2011–2019. дои : 10.1016/0032-3861(96)87319-8 . ISSN   0032-3861 .
  16. ^ Фаврес, П; Лащевский, А (01 марта 2001 г.). «Синтез и исследование новых амфифильных поли(карбобетаинов) из мономеров диаллиламмония» . Полимер . 42 (7): 2755–2766. дои : 10.1016/S0032-3861(00)00686-8 . ISSN   0032-3861 .
  17. ^ Шульц, Д.Н.; Пайффер, генеральный директор; Агарвал, ПК; Лараби, Дж.; Каладас, Джей Джей; Сони, Л.; Хандверкер, Б.; Гарнер, RT (1 ноября 1986 г.). «Фазовое поведение и свойства растворов сульфобетаиновых полимеров» . Полимер . 27 (11): 1734–1742. дои : 10.1016/0032-3861(86)90269-7 . ISSN   0032-3861 .
  18. ^ Вишневецкая Наталья С.; Хильдебранд, Вьетнам; Нибюр, Барт-Ян; Грилло, Изабель; Филиппов Сергей К.; Лашевски, Андре; Мюллер-Бушбаум, Питер; Пападакис, Кристин М. (23 мая 2017 г.). « Шизофренические» мицеллы из диблок-сополимеров полисульфобетаин-b-поли(N-изопропилметакриламида) с двойной термочувствительностью» . Макромолекулы . 50 (10): 3985–3999. Бибкод : 2017МаМол..50.3985В . doi : 10.1021/acs.macromol.7b00356 . ISSN   0024-9297 .
  19. ^ Шмольдт, А.; Бенте, ХФ; Хаберланд, Г. (1 сентября 1975 г.). «Метаболизм дигитоксина микросомами печени крысы» . Биохимическая фармакология . 24 (17): 1639–1641. ISSN   1873-2968 . ПМИД   10 .
  20. ^ Jump up to: а б Кройцер, Лукас П.; Видманн, Тобиас; издевательство, Нури; Ван, Кун; Бисманн, Лоренц; Пейс, Леандер; Мулен, Жан Франсуа; Хильдебранд, Вьетнам; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристин М.; Мюллер-Бушбаум, Питер (14 мая 2019 г.). «Набухание и обменное поведение тонких пленок блок-сополимера на основе поли(сульфобетаина)» . Макромолекулы . 52 (9): 3486–3498. Бибкод : 2019МаМол..52.3486К . doi : 10.1021/acs.macromol.9b00443 . ISSN   0024-9297 . S2CID   155174181 .
  21. ^ Хильдебранд, Вьетнам; Лашевски, Андре; Пах, Майкл; Мюллер-Бушбаум, Питер; Пападакис, Кристин М. (2017). «Влияние структуры цвиттер-иона на термореактивное поведение поли(сульфобетаинметакрилатов)» . Полимерная химия . 8 (1): 310–322. дои : 10.1039/C6PY01220E . ISSN   1759-9954 .
  22. ^ Ю, Цзинфэн; Лю, Юдун; Сонг, Санан; Гао, Ге; Лю, Фэнци (ноябрь 2017 г.). «Фазовое поведение раствора цвиттер-ионного полимера сульфобетаина высокой концентрации» . Полимерный журнал . 49 (11): 767–774. дои : 10.1038/pj.2017.51 . ISSN   0032-3896 .
  23. ^ Чжан, Ю; Кремер, П. (декабрь 2006 г.). «Взаимодействие между макромолекулами и ионами: ряд Хофмайстера» . Современное мнение в области химической биологии . 10 (6): 658–663. дои : 10.1016/j.cbpa.2006.09.020 . ПМИД   17035073 . S2CID   21990688 .
  24. ^ Ло Ностро, Пьерандреа; Нинхэм, Барри В. (11 апреля 2012 г.). «Феномены Хофмейстера: обновленная информация об ионной специфичности в биологии» . Химические обзоры . 112 (4): 2286–2322. дои : 10.1021/cr200271j . ISSN   0009-2665 . ПМИД   22251403 .
  25. ^ Велема, Томас А.; Энгбертс, Ян БФН (1 января 1990 г.). «Цвиттер-ионные полимеры - III. Влияние соли на растворимость поли(винилсульфобетаинов) и поли(винилбетаинов) в водном растворе» . Европейский журнал полимеров . 26 (6): 639–642. дои : 10.1016/0014-3057(90)90220-X . ISSN   0014-3057 .
  26. ^ Кройцер, Лукас П.; Видманн, Тобиас; Альдосари, Навара; Бисманн, Лоренц; Мангиапия, Гаэтано; Хильдебранд, Вьетнам; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристин М.; Мюллер-Бушбаум, Питер (14 октября 2020 г.). «Циклическое поведение при хранении воды тонких пленок диблок-сополимера на основе поли(сульфобетаина) с двойной термочувствительностью» . Макромолекулы . 53 (20): 9108–9121. Бибкод : 2020МаМол..53.9108К . doi : 10.1021/acs.macromol.0c01335 . ISSN   0024-9297 . S2CID   226323489 .
  27. ^ Кройцер, Лукас П.; Видманн, Тобиас; Бисманн, Лоренц; издевательство, Нури; Пантл, Джон; Меркл, Рафаэль; Мулен, Жан-Франсуа; Хильдебранд, Вьетнам; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристин М.; Мюллер-Бушбаум, Питер (10 апреля 2020 г.). «Кинетика фазового перехода тонких пленок диблок-сополимера на основе поли(сульфобетаина) с двойной термочувствительностью» . Макромолекулы . 53 (8): 2841–2855. Бибкод : 2020МаМол..53.2841К . doi : 10.1021/acs.macromol.0c00046 . ISSN   0024-9297 . S2CID   216346530 .
  28. ^ Кройцер, Лукас П.; Видманн, Тобиас; Гейгер, Кристина; Ван, Пэйси; Вагиас, Апостол; Хегер, Джулиан Э.; Хаезе, Мартин; Хильдебранд, Вьетнам; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристин М.; Мюллер-Бушбаум, Питер (3 августа 2021 г.). «Зависимое от соли поведение фазового перехода в тонких пленках диблок-сополимера на основе поли(сульфобетаина) с двойной термочувствительностью» . Ленгмюр . 37 (30): 9179–9191. doi : 10.1021/acs.langmuir.1c01342 . ISSN   0743-7463 . ПМИД   34279952 . S2CID   236141517 .
  29. ^ Кройцер, Лукас П.; Гейгер, Кристина; Видманн, Тобиас; Ван, Пэйси; Кабитт, Роберт; Хильдебранд, Вьетнам; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристин М.; Мюллер-Бушбаум, Питер (28 июля 2021 г.). «Сольватационное поведение тонких пленок диблок-сополимера на основе поли(сульфобетаина) в смешанных парах воды и метанола» . Макромолекулы . 54 (15): 7147–7159. Бибкод : 2021МаМол..54.7147К . doi : 10.1021/acs.macromol.1c01179 . ISSN   0024-9297 . S2CID   237724968 .
  30. ^ Кройцер, Лукас П.; Линденмейр, Кристоф; Гейгер, Кристина; Видманн, Тобиас; Хильдебранд, Вьетнам; Лащевский, Андре; Пападакис, Кристин М.; Мюллер-Бушбаум, Питер (19 января 2021 г.). «Поли(сульфобетаин) по сравнению с поли(N-изопропилметакриламидом): поведение тонких пленок по типу совместной нерастворимости в атмосфере вода/метанол» . Макромолекулы . 54 (3): 1548–1556. Бибкод : 2021МаМол..54.1548К . doi : 10.1021/acs.macromol.0c02281 . ISSN   0024-9297 . S2CID   234184714 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0fbdb4da7bcb88829b3ddece3c6d49dc__1703533320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0f/dc/0fbdb4da7bcb88829b3ddece3c6d49dc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Polysulfobetaine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)