Новости химической науки > «Челнок» из мицелл

Благодаря способности упаковывать, переносить и менять малые молекулы в недружественном окружении мицеллы привлекают большое внимание исследователей.

В последние годы мицеллы, образованные поверхностно-активными блок-сополимерами, интенсивно изучались в качестве потенциальных «нано-носителей» лекарственных препаратов или других веществ с практически полезными свойствами.

Однако большая часть изученных в настоящее время мицеллярных систем демонстрируют способность лишь однонаправленного переноса. Вместе с тем, в процессах мицеллярного переноса или мицеллярного катализа желательно подобрать такой тип мицелл, который обеспечивает как транспорт объекта из одной фазы в другую, так и возвращение его в исходную фазу по завершении процесса.

Ийонг Хе (Yiyong He) и Тимоти Лодж (Timothy P. Lodge) с факультета химической технологии и наук о материалах Университета Миннесоты обнаружили, что мицеллы, образованные при самоассоциации блоксополимера 1,2-бутадиена и окиси этилена (PB-PEO) способны переходить из ионной жидкости в воду и обратно без существенного изменения структуры мицеллы.

Схематическая иллюстрация перемещения мицелл PB-PEO между ионной жидкостью (нижний слой) и водой (верхний слой), дополненная фотографиями результатов эксперимента при ключевых температурах (По материалам J. Am. Chem. Soc.).

Наблюдавшийся американскими учеными перенос мицелл изображен на рисунке. Ионная жидкость – гексафторфосфат 1-бутил-3-метилимидазолия ([BMIM]-[PF₆]) представляет собой бесцветную жидкость, имеющую плотность 1.36 г/см³, не смешивающуюся с водой. Размер мицелл PB-PEO как в [BMIM]-[PF₆], так и в воде составляет около 80 нм, что обеспечивает интенсивно голубую окраску коллоидных растворов в обоих растворителях. Это обстоятельство позволяет визуально определить локализацию мицелл в двухфазной системе, просто ориентируясь на окраску фаз.

Можно четко увидеть, что при 25 градусах Цельсия большая часть мицелл остается в водной фазе (верхний слой), при 90 градусах мицеллы мигрируют в ионную жидкость (нижний слой). При температуре переноса, равной 75 градусам, мицеллы можно наблюдать как в воде, так и в ионной жидкости.

Обратимый перенос мицелл между двумя растворителями основан на различном сродстве мицелл к двум различным растворителям и управляется изменением температуры. Размер и структура мицелл во время этого переноса не меняются. Описанный феномен опирается на то, что один из компонентов мицелл (полимер окиси этилена) практически одинаково хорошо растворяется в двух различные несмешивающихся растворителях. Такая ситуация, однако, не может встречаться часто, так как, как правило, если два растворителя способны хорошо растворять один и тот же полимер, их плотности не должны различаться существенным образом.

Источник: J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, P.12666