Факторы, влияющие на синтез микрогелей методом обратной эмульсии

Аннотация

Представлены результаты исследований, которые посвящены синтезу микрогелей на основе акриламида, проведенных с использованием метода обратной эмульсии. Особое внимание уделено изучению влияния концентрации эмульгатора, его состава и природы дисперсионной среды на морфологию микрогелей. Эксперименты позволили установить, что увеличение концентрации эмульгатора существенно влияет на форму и размер частиц микрогелей. Определена оптимальная концентрация композиции эмульгаторов, обеспечивающая получение частиц микрогелей округлой формы. Использование керосина в качестве дисперсионной среды и композиции эмульгатора на основе глицерил стеарата и "Твин-80" при концентрации 2 % доказали свою эффективность. Установлено, что природа дисперсионной среды и эмульгатора значительно влияет на морфологические характеристики микрогелей. Полученные результаты имеют большую практическую значимость, поскольку могут быть использованы для оптимизации параметров синтеза микрогелей и их применения в различных областях (медицина, косметология и пищевая промышленность). Это открывает новые перспективы для разработки инновационных материалов и технологий на основе микрогелей, что может способствовать созданию более эффективных продуктов и процедур

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых --- кандидатов наук (свидетельство МК-1751.2022.1.3). При выполнении исследования использовано оборудование, приобретенное в рамках Федеральной программы академического лидерства "Приоритет-2030"

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Бурин Д.А., Рожкова Ю.А., Виндокуров И.В. и др. Факторы, влияющие на синтез микрогелей методом обратной эмульсии. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2024, № 3 (114), с. 149--162. EDN: VNPPJX

Литература

[1] Chu Y., Jo Y., Chen L. Size-controllable core/shell whey protein microgels with narrow particle size distribution fabricated by a facile method. Food Hydrocoll., 2022, vol. 124, part B, art. 107316. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.107316

[2] Feng Q., Li D., Li Q., et al. Microgel assembly: fabrication, characteristics and application in tissue engineering and regenerative medicine. Bioact. Mater., 2022, vol. 9, pp. 105--119. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.07.020

[3] Xu M., Qin M., Cheng Y., et al. Alginate microgels as delivery vehicles for cell-based therapies in tissue engineering and regenerative medicine. Carbohydr. Polym., 2021, vol. 266, art. 118128. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118128

[4] Yang Y., Sha L., Zhao H., et al. Recent advances in cellulose microgels: preparations and functionalized applications. Adv. Colloid Interface Sci., 2023, vol. 311, art. 102815. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cis.2022.102815

[5] Raza A., Khan S.R., Ali S., et al. Silver/Titanium nanoparticles encapsulated microgel for catalytic reduction. Inorg. Chem. Commun., 2023, vol. 153, art. 110851. DOI: https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.110851

[6] Zhang L., Zaky A.A., Zhou C., et al. High internal phase Pickering emulsion stabilized by sea bass protein microgel particles: food 3D printing application. Food Hydrocoll., 2022, vol. 131, art. 107744. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107744

[7] Stubley S.J., Cayre O.J., Murray B.S., et al. Enzyme cross-linked pectin microgel particles for use in foods. Food Hydrocoll., 2021, vol. 121, art. 107045. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.107045

[8] Rozhkova Y.A., Gurbanov V.S., Efendiyev G.M., et al. Assessment of applicability of preformed particle gels for Perm region oil fields. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2022, vol. 1021, art. 012073. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1021/1/012073

[9] Манакова Ю.В., Рябов В.Г., Ибраева Е.В. и др. Подбор эффективных реагентов для транспорта и подготовки нефти Южно-Хыльчуюского месторождения. Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело, 2017, т. 16, № 2, с. 164--173. DOI: https://doi.org/10.15593/2224-9923/2017.2.7

[10] Gao Y., Zhou H., Zheng B., et al. Microgel-enhanced thermal-sensitive hydrogel electrolyte enables active heat management, controllable energy storage and mechanical flexibility of supercapacitors. Chem. Eng. J., 2023, vol. 465, art. 142923. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142923

[11] Koochakzadeh A., Teimouri A., Tohidi E., et al. Review on using pH-sensitive microgels as enhanced oil recovery and water shutoff agents: concepts, recent developments, and future challenges. Geoenergy Science and Engineering, 2023, vol. 223, art. 211477. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoen.2023.211477

[12] Xu J., Qiao H., Yu K., et al. Cu²⁺ tunable temperature-responsive Pickering foams stabilized by poly (N-isopropylacrylamide-covinyl imidazole) microgel: significance for Cu²⁺ recovery via flotation. Chem. Eng. J., 2022, vol. 442, part 2, art. 136274. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136274

[13] Anakhov M.V., Gumerov R.A., Potemkin I.I. Stimuli-responsive aqueous microgels: properties and applications. Mendeleev Commun., 2020, vol. 30, iss. 5, pp. 555--562. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mencom.2020.09.002

[14] Ramli R.A., Hashim S., Laftah W.A. Synthesis, characterization, and morphology study of poly(acrylamide-co-acrylic acid)-grafted-poly(styrene-co-methyl methacrylate) "raspberry"-shape like structure microgels by pre-emulsified semi-batch emulsion polymerization. J. Colloid Interface Sci., 2013, vol. 391, pp. 86--94. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.09.047

[15] Rozhkova Y.A., Burin D.A., Galkin S.V., et al. Review of microgels for enhanced oil recovery: properties and cases of application. Gels, 2022, vol. 8, iss. 2, art. 112. DOI: https://doi.org/10.3390/gels8020112

[16] Бурин Д.A., Рожкова Ю.A., Казанцев A.Л. Основы метода синтеза микрогелей методом обратной эмульсии. Известия высших учебных заведений. Сер. Химия и химическая технология, 2023, т. 66, № 3, с. 6--17. EDN: JIXSOQ

[17] Шульпин Г.Б. Эта увлекательная химия. Москва, УРСС, 2022.

[18] Yuan J., Zhang Y., Li Z., et al. A S-Sn Lewis pair-mediated ring-opening polymerization of α-amino acid N-carboxyanhydrides: fast kinetics, high molecular weight, and facile bioconjugation. ACS Macro Lett., 2018, vol. 7, iss. 8, pp. 892--897. DOI: https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.8b00465

[19] Duan L., Chen M., Zhou S., et al. Synthesis and characterization of poly(N-isopro-pylacrylamide)/silica composite microspheres via inverse Pickering suspension polymerization. Langmuir, 2009, vol. 25, iss. 6, pp. 3467--3472. DOI: https://doi.org/10.1021/la8041617

[20] Chen Q., Xu K., Zhang W., et al. Preparation and characterization of poly(N-isopro-pylacrylamide)/polyvinylamine core-shell microgels. Colloid. Polym. Sci., 2009, vol. 287, pp. 1339--1346. DOI: https://doi.org/10.1007/s00396-009-2095-z