Preparation and characterization of nanocapsules based on amphiphilic polyelectrolytes

The aim of this work was to obtain nanocapsules with liquid, oil cores based on polyallylamine hydrochloride (PAH) cationically modified with glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) and hydrophobically with C12 chains. The oil core is stabilized by hydrophobic polyelectrolyte arms anchored into the oil droplet ensuring the stabilization of the capsules without the need of additional surfactants. The nanocapsules were obtained in ultrasound-assisted direct emulsification of the water phase containing the modified polyelectrolyte with the appropriate oil phase. Two derivatives of polyallylamine hydrochloride, differing in the degree of substitution with hydrophobic C12 chains and three types of oil cores: olive oil, octadecene and hexadecane, were used to produce the capsules. Dynamic light scattering measurements were used to determine hydrodynamic diameters which, depending on the core used, were in the range of 110-240 nm. High values of the zeta potentials (above 30 mV) of the nanostructures confirmed long-term stability of the obtained capsule suspension. Confocal microscopy was applied to examine the ability of encapsulation of hydrophobic fluorescent probe (perylene) inside the cores of the nanocapsules. Formation of spherical capsules was confirmed by scanning electron microscopy. Due to the ability of encapsulation hydrophobic compounds, the nanocapsules with liquid cores obtained in this way can potentially be used as drug carriers or micro-nanoreactors.

Celem niniejszej pracy było otrzymanie nanokapsuł z ciekłymi, olejowymi rdzeniami na bazie chlorowodorku polialliloaminy (PAH) modyfikowanego kationowo chlorkiem glicydylotrimetyloamoniowym (GTMAC) oraz hydrofobowo łańcuchami C12. Olejowy rdzeń jest stabilizowany poprzez zakotwiczone w kropli oleju hydrofobowych ramion polielektrolitu, co zapewnia stabilizację kapsuł bez konieczności dodawania surfaktantów. Nanokapsuły otrzymywano w procesie wspomaganej ultradźwiękami bezpośredniej emulsyfikacji fazy wodnej zawierającej zmodyfikowany polielektrolit z odpowiednią fazą olejową. Do wytworzenia kapsuł wykorzystano dwie pochodne chlorowodorku polialliloaminy różniące się stopniem podstawienia hydrofobowymi łańcuchami C12 oraz trzy rodzaje olejowych rdzeni: oliwę z oliwek, oktadeken i heksadekan. Stosując technikę dynamicznego rozpraszania światła (DLS) wyznaczono średnice hydrodynamiczne które w zależności od wykorzystanego rdzenia mieściły się w przedziale 110-240 nm. Wysokie wartości potencjałów dzeta (powyżej 30 mV) otrzymanych nanostruktur świadczą o wysokiej stabilności otrzymanej zawiesiny kapsuł. Wykorzystując obrazowanie z użyciem mikroskopii konfokalnej potwierdzono zdolność do enkapsulacji hydrofobowej sondy fluorescencyjnej (perylenu) w rdzeniach wytworzonych nanokapsuł. Powstałe sferyczne kapsuły zobrazowano również za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Dzięki zdolności do enkapsulacji hydrofobowych związków, otrzymane w ten sposób nanokapsuły o ciekłych rdzeniach mogą potencjalnie zostać wykorzystane jako nośniki leków czy mikro-nano reaktory chemiczne.