ZAINTERESOWANIA BADAWCZE 01. Badanie efektów micelarnych związków powierzchniowo czynnych o specyficznych właściwościach fizykochemicznych 02. Równowagi fazowe w roztworach polimerów 01. Badanie efektów micelarnych związków powierzchniowo czynnych o specyficznych właściwościach fizykochemicznych Odwrócone micele to termodynamicznie stabilne układy zawierające surfaktant, rozpuszczalnik organiczny i zwykle niewielką ilość wody. Ich charakterystyczną cechą jest homogeniczność i możliwość rozpuszczania szeregu substancji o właściwościach hydrofilowych. To właśnie ta specyficzna właściwość powoduje angażowanie tych układów w badaniach procesów rozdzielania, katalizy enzymatycznej, reakcji polimeryzacji i wielu innych. Coraz popularniejsze jest wykorzystywanie odwróconych miceli w syntezach biotechnologicznych, w badaniach aktywności enzymów i reakcji enzymatycznych a także w modelowaniu procesów zachodzących w błonach komórkowych. W prowadzonych aktualnie badaniach interesujemy się rozpuszczalnością w agregatach micelarnych substancji biologicznie aktywnych takich jak b-karoten, a-tokoferol, ubichinon (koenzym Q) czy rozweratrol. Wiedza o lokalizacji cząsteczek tych substancji w odwróconych micelach pozwoli na przewidywanie umiejscawiania się tych substancji w układach biologicznych, a to z kolei lepsze poznanie mechanizmów procesów zachodzących w organizmach żywych. Surfaktantem stosowanym w naszych badaniach jest Aerozol -OT [bis(2-etyloheksylo)sulfobursztynian sodu]. Jest to anionowy związek powierzchniowo czynny tworzący struktury odwróconych miceli tzw. H11 analogiczne do struktury przyjmowanej przez lipidy błonowe. Procesom przechodzenia cząsteczek przez granice faz zwykle towarzyszy efekt cieplny. Miarą tego efektu jest entalpia przenoszenia składnika między fazami, która stanowi bardzo ważne źródło informacji o właściwościach układów heterofazowych. Końcowy efekt cieplny przejścia składnika zależy zarówno od energii oddziaływań substancji z fazą hydrofobową, z surfaktantem jak i z fazą hydrofilową jeśli substancja przenoszona umiejscawia się we wnętrzu odwróconej miceli. Nasza uwaga skoncentrowana jest na eksperymentalnych badaniach zjawisk zachodzących na granicy faz n-alkan odwrócona micela AOT. Interesują nas także właściwości termodynamiczne tych układów np. krytyczne stężenia micelizacji, potencjał termodynamiczny, rozmiary agregatów micelarnych oraz kinetyka micelizacji. Celem naszych badań jest znalezienie w odwróconych micelach AOT najbardziej uprzywilejowanych termodynamicznie miejsc lokowania się cząsteczek substancji biologicznie aktywnych a następnie zaproponowanie modelu adekwatnego dla błony naturalnej . W badaniach stosowane są następujące metody: kalorymetria, spektrofotometria UV-vis, GC, pomiar wielkości cząsteczek, FT-IR. Aktualnie realizowany jest temat: Badanie rozpuszczalności b-tokoferolu w układzie AOT/woda/n-alkan. Pracę wykonuje pani Agnieszka Bartczak, rok akad. 2006/2007 Zrealizowane tematy prac magisterskich w latach ubieglych: 1. „Badanie entalpii przenoszenia b-karotenu, genisteiny i kewrcetyny z fazy organicznej do fazy wodnej” ; mgr Marta Maciejewska, rok akad. 2003/2004 2. „Badanie entalpii przenoszenia a-tokoferolu i b-karotenu z n-heptanu do odwróconych miceli AOT” ; mgr Joanna Kaczyńska-Walczak, rok akad. 2002/2003 PROPONOWANE TEMATY PRAC MAGISTERSKICH NA ROK 2007/2008: 1. Badanie kinetyki micelizacji AOT w wybranych rozpuszczalnikach organicznych. 2. Badanie rozpuszczalności związków biologicznie czynnych (ubichinon, rozweratrol) w odwróconych micelach AOT [bis-(2-etyloheksylo)sulfobursztynian sodu] metodą kalorymetrii przepływowej. 02. Równowagi fazowe w roztworach polimerów W ostatnich dziesięcioleciach do opisu równowag fazowych ciecz -para i ciecz-ciecz w roztworach nieelektrolitów, w tym także polimerów, szczególnie chętnie stosowano tzw. metody udziałów grupowych. W literaturze fachowej znajdujemy kolejne modyfikacje metod UNIQUAC (The Universal Quasi Chemical Equation) czy UNIFAC (The UNIQUAC Functional Group Activity Coefficient Model), przystosowujące je do specyficznych zastosowań. Wciąż jednak poszukuje się rozwiązań prowadzących do uniwersalnej metody pozwalającej opisywać i przewidywać właściwości fizykochemiczne binarnych, oraz wieloskładnikowych mieszanin organicznych o ograniczonej i nieograniczonej mieszalności a także występujących w nich równowag fazowych. Ze względu na znaczenie użytkowe szczególnie interesującymi obiektami badań są roztwory polimerów. Dotyczy to zarówno etapu syntezy jak i późniejszego ich zastosowania chociażby w postaci farb, lakierów itp. W ostatnich latach pojawiły się nowe interesujące metody opisu równowag fazowych VLE i LLE w roztworach głównie alifatycznych polimerów. Są to Elbro free volume i PC-SAFT (Perturbed Chain Statistical Associating Fluid Theory). W ramach tego projektu badawczego zaproponowano metodę znajdowania współczynników oddziaływań międzycząsteczkowych w roztworach polistyrenu (przedstawiciel polimerów aromatycznych) w tzw. rozpuszczalnikach teta (cykloheksan, metylocykloheksan). Ich zastosowanie do predykcji VLE i LLE metodą Elbro free volume dało wyniki będące w dobrej zgodności z danymi eksperymentalnymi. Zaproponowano także oryginalną metodę empiryczną, uwzględniającą polidyspersyjność polimeru, do opisu równowag LLE w tych układach. Celem aktualnie prowadzonych badań jest weryfikacja uniwersalności zaproponowanej metody empirycznej w szerokim przedziale temperatur i ciśnienia. Pracuje także nad aplikacją metod Elbro free volume i PC-SAFT do przewidywania równowag VLE i LLE roztworów polimerów o polidyspersyjności różnej od 1. W badaniach stosowane są między innymi półempiryczna metoda kwantowo-mechaniczna Austin Model 1 (AM1) a także oprogramowanie : HyperChem 7.0, SPECS 5.1, oraz autorskie procedury obliczeniowe. Zrealizowane tematy prac magisterskich w latach ubieglych: 1. „Analiza diagramów fazowych ciecz-ciecz w układzie polistyren-metylocykloheksan.” mgr Renata Ignaczuk, rok akad. 1999/2000 PROPONOWANE TEMATY PRAC MAGISTERSKICH NA ROK 2007/2008: 1. Modelowanie równowag fazowych LLE w roztworach polistyrenu w rozpuszczalnikach o różnych właściwościach.