Синтез и характеристика наночастиц селена, стабилизированных кокамидопропилбетаином

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 21975 (2022) Цитировать эту статью

1412 Доступов

4 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной работе впервые синтезированы наночастицы селена (НЧ Se), стабилизированные кокамидопропилбетаином. Обнаружено, что НЧ Se, синтезированные в избытке селеновой кислоты, имели отрицательный заряд с ζ-потенциалом -21,86 мВ, а в избытке кокамидопропилбетаина - положительный заряд с ξ = + 22,71 мВ. Полученные НЧ Se с положительным и отрицательным зарядом имели сферическую форму со средним размером около 20–30 нм и 40–50 нм соответственно. По данным ПЭМ, HAADF-TEM с использованием ЭДС, ИК-спектроскопии и квантово-химического моделирования, положительно заряженные наночастицы селена имеют кокамидопропилбетаиновую оболочку, а потенциалообразующий слой отрицательно заряженных наночастиц селена образован ионами SeO32−. Влияние различных ионов на золь-стабильность НЧ Se показало, что ионы SO42- и PO43- оказывали влияние на положительные НЧ Se, а ионы Ba2+ и Fe3+ - на отрицательные НЧ Se, что соответствовало правилу Шульце-Харди. . Также представлен механизм коагулирующего действия различных ионов на положительные и отрицательные НЧ Se. Также исследовано влияние активной кислотности среды на стабильность растворов НЧ Se. Положительные и отрицательные золи НЧ Se имели высокий уровень стабильности в рассматриваемом диапазоне активной кислотности среды 1,21–11,98. Стабильность синтезированных НЧ Se подтверждена в реальной системе (жидкое мыло). Эксперимент с добавлением в жидкое мыло НЧ Se, стабилизированных кокамидопропилбетаином, показал, что частицы дисперсных фаз сохраняют исходное распределение, что выявило стабильность синтезированных НЧ Se.

В результате самоорганизации и самосборки могут образовываться супрамолекулярные структуры различной морфологии, например наноструктуры типа «ядро-оболочка»1. Особый интерес представляют наносистемы на основе биогенного элемента селена. Наночастицы селена (НЧ Se) уже используются в качестве высокочувствительных биосенсоров для иммуноанализа и хроматографически мобильных аффинных реагентов2,3,4. Даже при очень низких концентрациях НЧ Se в воде (0,005–0,1%) эти наночастицы способны адсорбировать на своей поверхности антигены и антитела5,6,7. НЧ Se способны стимулировать прорастание семян сельскохозяйственных культур8,9. Известно, что НЧ Se, входящие в состав пищевых продуктов, обладают антибластическим действием10,11, при этом существует обратно пропорциональная зависимость между содержанием селена во внешней среде и заболеваемость злокачественными опухолями среди населения12,13. НЧ Se обладают высокой противоопухолевой и биологической активностью, благодаря чему участвуют в регуляции образования антиоксидантов и предотвращают рост и развитие раковых клеток14,15,16. Известно также, что в условиях дефицита селена наблюдается развитие миокардиодистрофии, атеросклероза, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, хронических гепатитов различной этимологии и вирусных инфекций17,18,19,20,21.

Одним из актуальных направлений исследований НЧ Se является стабилизация в наноразмерном состоянии. Работы многих авторов по стабилизации НЧ Se основаны на использовании полисахаридов, а также различных полимеров, ионных и неионогенных ПАВ22,23,24,25,26,27,28,29. Известные способы стабилизации НЧ Se в водной среде с помощью полимеров имеют общий недостаток. Полимерная матрица чаще всего не обеспечивает необходимой агрегативной устойчивости системы из-за гидрофобной природы селена. Достижение высокой агрегативной стабильности системы сопровождается снижением активности НЧ Se5,30,31,32.

Для качественной стабилизации НЧ Se необходимо использовать ПАВ, имеющие как гидрофобные, так и гидрофильные компоненты. В определенных физико-химических условиях такие ПАВ при взаимодействии с гидрофобными НЧ Se могут менять гидрофобный характер поверхности на гидрофильный, а гидрофильные коллоиды, как известно, значительно более стабильны в водных средах33,34,35,36. В настоящее время одним из наиболее важных в промышленном отношении амфифильных поверхностно-активных веществ является кокамидопропилбетаин (CAPB)37. Широкое использование CAPB в промышленности обусловлено его антисептическими свойствами, а также способностью действовать как поверхностно-активное вещество, загуститель и эмульгатор38,39.