Компьютерное моделирование амфифильных микрогелей с гидрофобными боковыми группами

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Методом диссипативной динамики частиц изучены набухание и коллапс одиночных микрогелей с длинными гидрофобными боковыми цепями в водном растворе и на границе твердой подложки с водой. Показано, что увеличение доли гидрофобной компоненты в составе полимерной сетки понижает ее степень набухания, уменьшает скорость диффузии растворителя из ее объема при коллапсе, а также увеличивает степень ее деформации на подложке. В то же время обнаружено, что композиция амфифильных групп играет важную роль. А именно, микрогели с малой долей длинных боковых цепей набухают сильнее в растворе и меньше деформируются на подложке, чем микрогели с большой долей более коротких цепей. Наконец, установлено, что коллапс амфифильных сеток на подложке сопровождается немонотонным изменением продольного и поперечного размеров. Полученные результаты могут быть полезны при разработке контейнеров для адресной доставки лекарств или создания антибактериальных полимерных покрытий на основе сетчатых частиц сложного химического состава.

About the authors

R. A. Gumerov

Lomonosov Moscow State University. Faculty of Physics

119991 Moscow, Lenin Hills, 1, building 2

N. V. Bushuev

Lomonosov Moscow State University. Faculty of Physics

119991 Moscow, Lenin Hills, 1, building 2

M. V. Anakhov

Lomonosov Moscow State University. Faculty of Physics

119991 Moscow, Lenin Hills, 1, building 2

I. I. Potemkin

Lomonosov Moscow State University. Faculty of Physics

Email: igor@polly.phys.msu.ru
119991 Moscow, Lenin Hills, 1, building 2

References

  1. Pelton R.H., Chibante P. //Colloids and Surfaces. 1986. V. 20. № 3. P. 247.
  2. Karg M., Pich A., Hellweg T., Hoare T., Lyon L.A., Crassous J.J., Suzuki D., Gumerov R.A., Schneider S., Potemkin I.I., Richtering W. // Langmuir. 2019. V. 35. № 19. P. 6231.
  3. Anakhov M. V., Gumerov R.A., Potemkin I.I. // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. № 5. P. 555.
  4. Sheiko S.S., Buzin A.I., Muzafarov A.M., Rebrov E.A., Getmanova E.V. // Langmuir. 1998. V. 14. № 26. P. 7468.
  5. Tereshchenko A.S., Getmanova E. V., Buzin A.I., Ignat’eva G.M., Tatarinova E.A., Bystrova A.V., Myakushev V.D., Muzafarov A.M. // Russ. Chem. Bull. 2007. V. 56. № 11. P. 2200.
  6. Novozhilova N.A., Malakhova Y.N., Buzin M.I., Buzin A.I., Tatarinova E.A., Vasilenko N.G., Muzafarov A.M. // Russ. Chem. Bull. 2013. V. 62. № 11. P. 2514.
  7. Fernandez-Rodriguez M.A., Martín-Molina A., Maldonado-Valderrama J. // Adv Colloid Interface Sci. 2021. V. 288. P. 102350.
  8. Smeets N.M.B., Hoare T. // J. Polym. Sci., Polym Chem. 2013. V. 51. № 14. P. 3027.
  9. Keskin D., Zu G., Forson A.M., Tromp L., Sjollema J., van Rijn P. // Bioact. Mater. 2021. V. 6. № 10. P. 3634.
  10. Plamper F.A., Richtering W. // Acc. Chem. Res. 2017. V. 50. № 2. P. 131.
  11. Biglione C., Neumann-Tran T.M.P., Kanwal S., Klinger D. // J. Polym. Sci. 2021. V. 59. № 22. P. 2665.
  12. Wu Q., Lv C., Zhang Z., Li Y., Nie J., Xu J., Du B. // Langmuir. 2018. V. 34. № 31. P. 9203.
  13. Gruber A., Işık D., Fontanezi B.B., Böttcher C., Schäfer-Korting M., Klinger D. // Polym. Chem. 2018. V. 9. № 47. P. 5572.
  14. Zu G., Steinmüller M., Keskin D., van der Mei H.C., Mergel O., van Rijn P. // ACS Appl. Polym. Mater. 2020. V. 2. № 12. P. 5779.
  15. Belthle T., Demco D.E., Pich A. // Macromolecules. 2022. V. 55. № 3. P. 844.
  16. Sorokina A.S., Gumerov R.A., Noguchi H., Potemkin I.I. // Macromol. Rapid Commun. 2024. V. 45. № 21. P. 1.
  17. Gumerov R.A., Gau E., Xu W., Melle A., Filippov S.A., Sorokina A.S., Wolter N.A., Pich A., Potemkin I.I. // J. Colloid Interface Sci. 2020. V. 564. P. 344.
  18. Song X., Wang S., Duan X., Liu H., Chen S., Long T., Xu X., Tang J., Li T., Zhao S., Liu H. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 605. P. 154639.
  19. Gumerov R.A., Filippov S.A., Richtering W., Pich A., Potemkin I.I. // Soft Matter. 2019. V. 15. № 19. P. 3978.
  20. Hoogerbrugge P.J., Koelman J.M.V.A. // Europhys. Lett. 1992. V. 19. № 3. P. 155.
  21. Groot R.D., Warren P.B. // J. Chem. Phys. 1997. V. 107. № 11. P. 4423.
  22. Gama Goicochea A., Romero-Bastida M., López-Rendón R. // Mol. Phys. 2007. V. 105. № 17–18. P. 2375.
  23. Hansen C. M. // Hansen Solubility Parameters. Boca Raton: CRC Press, 2007.
  24. Ahmad H. // J. Macromol. Sci., Chem. 1982. V. 17. № 4. P. 585.
  25. Bordes C., Fréville V., Ruffin E., Marote P., Gauvrit J.Y., Briançon S., Lantéri P. // Int. J. Pharm. 2010. V. 383. № 1–2. P. 236.
  26. Thompson A.P., Aktulga H.M., Berger R., Bolintineanu D.S., Brown W.M., Crozier P.S., in ’t Veld P.J., Kohlmeyer A., Moore S.G., Nguyen T.D., Shan R., Stevens M.J., Tranchida J., Trott C., Plimpton S.J. // Comput. Phys. Commun. 2022. V. 271. P. 108171.
  27. Del Monte G., Truzzolillo D., Camerin F., Ninarello A., Chauveau E., Tavagnacco L., Gnan N., Rovigatti L., Sennato S., Zaccarelli E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021. V. 118. № 37. P. 1.
  28. Guskova O.A., Seidel C. // Macromolecules. 2011. V. 44. № 3. P. 671.
  29. Debord J.D., Lyon L.A. // Langmuir. 2003. V. 19. № 18. P. 7662.
  30. Gumerov R.A., Potemkin I.I. // Colloid. Polym. Sci. 2021. V. 299. № 3. P. 407.
  31. Rumyantsev A.M., Gumerov R.A., Potemkin I.I. // Soft Matter. 2016. V. 12. № 32. P. 6799.
  32. Camerin F., Gnan N., Rovigatti L., Zaccarelli E. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 1.
  33. Schmidt M., Nerger D., Burchard W. // Polymer (Guildf). 1979. V. 20. № 5. P. 582.
  34. Pich A., Tessier A., Boyko V., Lu Y., Adler H.P. //Macromolecules. 2006. V. 39. № 22. P. 7701.
  35. Keidel R., Ghavami A., Lugo D.M., Lotze G., Virtanen O., Beumers P., Pedersen J.S., Bardow A., Winkler R.G., Richtering W. // Sci. Adv. 2018. V. 4. № 4. P. eaao7086.
  36. Yuan J., Tanaka H. // Macromolecules. 2024. V. 57. № 22. P. 10861.
  37. Noguchi H., Yoshikawa K. // J. Chem. Phys. 1998. V. 109. № 12. P. 5070.
  38. Bushuev N. V., Gumerov R.A., Bochenek S., Pich A., Richtering W., Potemkin I.I. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V. 12. № 17. P. 19903.
  39. Voevodin V. V., Antonov A.S., Nikitenko D.A., Shvets P.A., Sobolev S.I., Sidorov I.Y., Stefanov K.S., Voevodin V. V., Zhumatiy S.A. // Supercomput. Front InnoV. 2019. V. 6. № 2. P. 4.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences