Сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета усовершенствовали метод капиллярного электрофореза, значительно повысив его адаптивность и селективность. Достичь этого стало возможным благодаря созданию новых мицеллярных полимеров, которые также демонстрируют высокую эффективность в каталитических процессах с использованием мицелл и обладают антибактериальными свойствами. Исследование, поддержанное грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Journal of Analytical Chemistry.
Мицеллы находят широкое применение в повседневной жизни. В основе принципа действия моющих средств и шампуней лежит именно их структура. Это совокупности молекул поверхностно-активных веществ, обладающих как водорастворимыми (гидрофильными), так и отталкивающими воду (гидрофобными) участками. Внутренняя, гидрофобная часть этих структур способна захватывать и растворять в воде неполярные, отталкивающие воду соединения.
Полимерные материалы широко распространены в повседневной жизни, находя применение в одежде, электронных устройствах, комплектующих, мебели, игрушках и множестве других изделий. Их структура формируется из большого количества повторяющихся фрагментов.
Мицеллы формируются благодаря сочетанию гидрофобных и гидрофильных участков молекул, однако это происходит только при очень низких концентрациях. Они отличаются высокой устойчивостью к воздействию органических растворителей. Находят применение в адресной доставке лекарств, экстракционных процессах, мицеллярном катализе, а также в методах разделения и анализа, таких как жидкостная хроматография и капиллярный электрофорез.
Ранее сотрудники кафедры органической химии Санкт-Петербургского государственного университета предложили простой экспресс‑метод для оценки аминокислотного состава чая габа. Метод использует жидкостную и тонкослойную хроматографию, разделяя компоненты между подвижной и неподвижной фазами.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета получили новые полимеры, относящиеся к этому типу. Данные материалы имеют гребнеобразную структуру, что характерно для полимеров-«щеток» – это длинные цепи с боковыми ответвлениями, напоминающие расческу. Боковые ответвления несут положительный заряд. Экспериментально подтверждено, что новые полимеры, демонстрирующие мицеллярные свойства, применимы в качестве полифункциональных модификаторов – то есть материалов, способных изменять ход разделения сложных смесей биологически активных веществ при капиллярном электрофорезе.
«Ранее эти полимерные системы не применялись в методе капиллярного электрофореза, однако их возможности оказались весьма значительными. Их можно использовать для нанесения на внутренние стенки капилляра и для добавления в фоновый электролит. Благодаря этим модификаторам капиллярный электрофорез становится весьма гибким и почти универсальным методом анализа. Разнообразие структуры синтезированных полимеров позволяет адаптировать их к различным условиям и задачам электрофоретического разделения, — так пояснила профессор кафедры органической химии СПбГУ Людмила Карцова.
Данный метод находит применение в медицине, фармацевтике, пищевой промышленности и аналитической химии. Его принцип заключается в разделении составляющих смеси посредством перемещения в электрическом поле, возникающем внутри тонкого кварцевого капилляра.
Новое открытие специалистов из Санкт-Петербургского государственного университета расширит потенциал метода капиллярного электрофореза. В частности, оно позволит регулировать степень избирательности при разделении биологически активных соединений и применять различные электрофоретические режимы. По словам исследователей, разработанные полимеры обладают повышенной стабильностью в условиях, где другие материалы могут демонстрировать изменение характеристик. Положительный заряд обеспечивает возможность модификации стенок капилляра, что позволяет изменять их заряд и режим разделения.
В полимер, созданный в лабораторных условиях, добавили хиральный селектор – вещество, позволяющее различать энантиомеры. Эти изомеры представляют собой различные формы одного и того же соединения, характеризующиеся идентичными физическими и химическими свойствами, но отличающиеся по биологической активности. Энантиомеры различных лекарственных средств по-разному распределяются в организме, оказывают влияние на разные органы и выводятся с разной скоростью. Новая разработка позволила ученым выборочно отделить и идентифицировать энантиомеры лекарственных препаратов.
Исследователи планируют протестировать новые полимеры при экстракции с использованием мицелл. Это многообещающее направление в методах выделения и концентрирования. Мицеллярный полимер будет выполнять роль экстрагента, позволяющего селективно извлекать целевые компоненты из сложной смеси. Данный подход отличается экологичностью, безопасностью, высокой эффективностью и экономической целесообразностью.