Несимметричное распределение биокомпонентов между объемно-однородным раствором и различными мезоструктурными образованиями лежит в основе быстро развивающихся технологий. Примерами служат мицеллярная экстракция компонентов, использование отклика полимерных мезоструктур для управляемой доставки препаратов и др. Несмотря на быстрое развитие указанной области, ряд фундаментальных вопросов остается невыясненным. В частности, недостаточно изученными являются молекулярные механизмы разделения биокомпонентов, специфика их распределения в системах, содержащих амфифильные вещества заданного химического строения, с образованием различных мезоструктур.
В настоящем проекте ставится фундаментальная задача установления закономерностей распределения целевых биокомпонентов в системе на основе амфифильных молекул разного молекулярного строения, способных к образованию мезоструктур. Будут рассмотрены растворы амфифильных молекул-цепочек двух различных типов: классических поверхностно-активных веществ (ПАВ), имеющих полярную голову и неполярный хвост, и макромолекул, в которых чередуются неполярные и полярные группы. Планируется рассмотрение смешанных мицеллярных растворов неионных ПАВ и деталей распределения биокомпонентов в этих системах между мицеллой и окружающим водным раствором, а также между жидкими фазами в двухфазных мицеллярных системах. Другой тип исследуемых мезоструктурных систем – растворы водорастворимых аминокислотных полимерных ионных жидкостей (поли-АИЖ) на основе поликатионов имидазолия (пиридиния). Отметим, что в отличие от обычных ионных жидкостей, указанный тип ИЖ является относительно новым и еще не исследовался в литературе, хотя ожидается, что включение аминокислотных анионов в структуру полимера повлияет на поведение поли-АИЖ, прежде всего, в отношении фазового поведения и распределения биокомпонентов. В задачу проекта входит определение экстракционной способности водно-солевых двухфазных систем, содержащих указанные полимерные ИЖ по отношению к биомолекулам (триптофан, ванилин, и др.). Для этого типа систем будут установлены особенности распределения целевого компонента между полимерными клубками и окружением, а также между жидкими фазами для систем, содержащих поли-АИЖ разной молекулярной архитектуры (поликатион, анион). Планируется синтез, характеризация, определение растворимости поли-АИЖ в различных растворителях (вода, ацетонитрил, метанол), получение экспериментальных данных о фазовом поведении водно-солевых растворов поли-АИЖ и о коэффициентах распределения биокомпонентов между фазами.
Экспериментальные исследования планируется сочетать с развитием теории и компьютерным моделированием методом молекулярной динамики (МД). При этом теоретические подходы будут развиваться как в рамках теории среднего поля для неионных мезоструктурных флюидов, так и с учетом многочастичных корреляций при описании электростатических взаимодействий в системах полимерных ИЖ. При теоретическом рассмотрении основное внимание предполагается уделить развитию методов прогноза структурных особенностей и фазового поведения рассматриваемых систем, исходя из молекулярных характеристик.
