Synthesis and Characterization of Photoactive Amphiphilic Polyelectrolyte for Preparation of Nanocapsules with Liquid Cores.

Niniejsza praca dotyczy amfifilowego kopolimeru poli(2-akrylamido-2-metylo-1-propanosulfonian sodu) szczepionego poliwinylonaftalenem (PAMPS-graft-PVNp) otrzymanego metodą kontrolowanej polimeryzacji wolnorodnikowej przy udziale rodnika nitroxylowego 4-hydroksy-2,2,6,6-tetrametylopiperydyn-1-oksylu (HTEMPO). Badany polimer spontanicznie zwija się w środowisku wodnym tworząc domeny złożone z upakowanych chromoforów. W powstałych w ten sposób „kieszeniach” możliwa jest solubilizacja związków hydrofobowych. Na granicy faz woda/olej polimer rozwija się stabilizując nanokapsuły o ciekłym rdzeniu przez „zakotwiczone” w nich chromofory polimerowe. Dzięki takiemu nowemu podejściu nie zachodzi potrzeba dodatku surfaktant stabilizującego nanoemulsję. W toku badań przeprowadzono syntezę oraz dokonano spektroskopowej charakteryzacji powstałego kopolimeru (UV/VIS, IR). Tworzące się w środowisku wodnym agregaty scharakteryzowano rejestrując ich widma absorpcyjne, emisji i wzbudzenia fluorescencji oraz metodami teoretycznymi. Metodologia badań teoretycznych obejmowała symulacje metodami dynamiki molekularnej Borna-Oppenheimera na poziomie półempirycznym z wykorzystaniem pakietu obliczeniowego MSINDO. Emulsję uzyskaną w procesie sonikacji charakteryzowano za pomocą pomiarów dynamicznego rozpraszania światła celem zbadania rozmiarów i potencjałów dzeta cząstek. Uzyskane nanokapsułki obrazowano również za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego.

The aim of this research was synthesis and characterization of photoactive amphiphilic copolymer of poly(vinyl naphthalene) grafted onto poly(sodium 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonate) (PAMPS-graft-PVNp). The polymer was synthesized via nitroxide-mediated controlled radical polymerization (NMP) using 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxy (HTEMPO) free radical. The polymer spontaneously aggregates in aqueous solution forming domains consisted of packed chromophores in which poorly soluble organic compounds can be solubilized. At the water/oil interface the macromolecule may unroll stabilizing the liquid-core nanocapsules by the hydrophobic arms of poly(vinyl naphthalene). This novel approach of formation of nanoemulsion is surfactant free. Experimental studies of the polymer have included spectroscopic methods (UV/VIS, IR). Aggregates formed in aqueous solution have been characterized experimentally (absorption spectrum, emission and excitation fluorescence spectra) and theoretically. Theoretical studies include quantum-chemical Born-Oppenheimer molecular dynamics on the semiempirical level of theory (as implemented in MSINDO software package). For emulsion droplets prepared using ultrasound the measurements of dynamic light scattering were carried out to examine the droplet size distribution and zeta potential. The capsules were also visualized using fluorescence microscopy.