Влияние режимов электрополимеризации пиррола на терморасширенном графите на электрохимические свойства и гемосовместимость подложки

где с - общая антиоксидантная активность плазмы в пересчете на ас-корутин, г/л; Д1 - изменение отклика по току, мА; 10 - коэффициент учитывающий разбавление.

Исследование антиоксидантной активности реальных образцов проводилось на основе анализа плазмы крови 15 практически здоровых людей (доноров). Предварительно плазма термостатировалась при 37°С в течении 30 минут. Далее плазма смешивалась с фоновым раствором в соотношении 1:10 и снималась вольамеперометрическая кривая, как и в случае растворов аскорутина, описанном выше.

Далее с помощью выражения для расчета антиоксидантной активности были получены значения ОАО плазмы крови практически здоровых людей (рис. 4).Таким образом получили, что в плазме крови содержится в среднем 2,27-10"3 - 1,89-10"2 г/л антиоксидантов в пересчете на аскорбиновую кислоту. Из литературных данных [1] известно, что концентрация аскорбиновой кислоты, определенная колориметрическим методом, в плазме крови находится в диапазоне от 1 -10"3 - 2-10"2 г/л. Видно, что полученные данные как раз укладываются в данный диапазон, т.е. можно сказать, что данный электрод имеет достаточно хорошие показатели для использования его в медицинской практике.

Выводы.

1. Разработана методика определения антиоксидантной активности плазмы крови на электродах, модифицированных гексацианоферратом кобальта.

2. Отмечено, что данные, полученые на модифицированном электроде, коррелируют с данными по содержанию антиоксидантов в плазме крови, определенному колориметрическим методом.

Библиографические ссылки

1. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека. Справочник/Н.В. Семенов. М.: Медицина, 1971. 151с.

УДК 661.183.2+616.151

Г.Р. Гараева, А.А. Степанов, Т.Г. Царькова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПОЛИМЕРИЗАЦИИ ПИРРОЛА НА ТЕРМОРАСШИРЕННОМ ГРАФИТЕ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ГЕМОСОВМЕСТИМОСТЬ ПОДЛОЖКИ

In order to estimate a contribution of active carbon surface compounds to its electrochemical and biocompatible properties a process of pyrrole electropolymerization on the surface of thennoexpanded graphite (TEG) was investigated. It was shown that open circuit potential (OCP) of TEG, covered by polypyrrole, shifted to positive values. On the contrary, OCP of active carbon.

covered by polypyrrole too, shifted to the opposite direction. It was found that the biocompatibility of TEG, covered by polypyrrole, depended on the range of coating’s potential and the thickness of the film.

Исследован процесс электрополимеризации пиррола на термически расширенном графите (ТРГ) с целью оценки вклада поверхностных соединений на активированных углях на электрохимические и биосовместимые свойства. Показано, что в отличие от активированных углей, потенциал при разомкнутой цепи ТРГ, покрытого полипирролом, смещается в положительную сторону, тогда как на углях это смещение имеет противоположное направление. Обнаружено также, что биосовместимость ТРГ, покрытого 1111, зависит от диапазона потенциала покрытия и толщины пленки.

В течение нескольких последних десятилетий проводящие полимеры продолжают находить новые области применения: в оптических приборах, в качестве защитных покрытий, в химических источниках тока и других областях. Одним из перспективных направлений применения проводящих полимеров является медицина (например, искусственные мускулы, нейроимплантаты, матрица для выращивания клеток). Среди многообразия проводящих полимеров полипиррол часто выбирают в качестве объекта исследований [1]. Так, нанесение полипиррола на металлические поверхности с помощью электрополимеризации выявило их защитное действие при контакте покрытых металлических поверхностей с кровью и другими биологическими средами.

Известно также, что с помощью электрохимического модифицирования можно придавать активированным углям свойства биосовместимости, сохраняя при этом их адсорбционную активность по отношению к некоторым классам токсических органических соединений [2]. Действительно, электровосстановление углеродных материалов в растворе хлористого натрия при потенциалах выделения водорода приводило к изменению состава поверхностных соединений углей и, как следствие, величины стационарных потенциалов этих углей, измеренные в 0,9%-ном растворе поваренной соли, смещались к отрицательным значениям. Проведение электролиза в анодной области потенциалов также дает возможность регулирования величины стационарного потенциала угля, однако значения этого потенциала смещаются в положительную область. Заметим, что анодно модифицированные угли оказались весьма стабильными, т.е. величины приобретенных значений потенциалов сохранялись достаточно долго (по меньшей мере, в течение нескольких месяцев), тогда как приобретенные катодные потенциалы не могут сохраняться более нескольких суток, величины приобретенных потенциалов дрейфуют в направлении первоначальных значений на исходном немодифи-цированном угле.

Было установлено, что травмирующая способность углеродных материалов по отношению к крови зависит от величины их стационарного потенциала. Также было установлено, что область потенциалов от 50 до -150 мВ является весьма благоприятной для использования углей в биологических средах. В ряду углеродных материалов сравнительно недавно появился новый материал - терморасширенный графит (ТРГ), который находит все новые области применения. Отличительной особенностью данного материала является отсутствие поверхностных соединений в структуре.

Таким образом, представляется весьма интересным исследовать электрохимическое модифицирование ТРГ с целью получения новых данных, проясняющих роль поверхностных соединений на свойства модифицированных углеродных материалов. Кроме того, поскольку известно, что полипиррол, как и другие полимерные материалы, является весьма инертным, можно было рассчитывать на длительную сохранность приобретенных новых свойств ТРГ, модифицированных полипирролом.

Е, мВ Е, мВ

Рис. 1. Электрополимеризация пиррола в условиях циклической развертки потенциала в диапазоне от 0 до 1500 мВ. Скорость развертки 5 мВ/c. 1 - в фоновом электролите;

2 - в рабочем электролите Рис. 2. Электрополимеризация пиррола в условиях циклической развертки потенциала в диапазоне от 0 до 1500 мВ. Скорость развертки 1000 мВ/c. 1 - в фоновом электролите; 2 - в рабочем электролите

Еще одной важной задачей данной работы является модифицирование терморасширенного графита, а также исследование влияния способов электросинтеза полипиррола на его физико-химические и биологические свойства.

Электрохимическая обработка терморасширенного прокатанного графита проводилась в непроточной трехэлектродной ячейке цилиндрической формы без разделения катодного и анодного пространства. Во всех без исключения экспериментах в качестве рабочего электрода использовалась пластина ТРГ площадью 0,5 см . В качестве вспомогательного электрода использовалась пластина ТРГ, площадью, превышающей площадь рабочего электрода в 5 раз. Хлорид серебряный электрод служил электродом сравне-

Электрополимеризация пиррола производилась в различных режимах: циклической развертки потенциала и потенциостатическом режиме, а также исследовалась контактная полимеризация полипиррола на предварительно окисленном ТРГ.

Все измерения производились с помощью потенциоста IPC-PRO (НПО «Вольта», г. Санкт-Петербург), подключенного к компьютеру с программным обеспечением WINDOWS ХР. В качестве фонового электролита использовали раствор 0,15 М NaCl.

В режиме ЦВА электрополимеризация проводилась в диапазоне потенциалов от -400 до 700 мВ, скорость развертки - 10 и 50 мВ/с, 1 цикл; К тому же, проводилось исследование влияния переокисления на свойства полученных полипиррольных пленок. Переокисление проводилось в режиме ЦВА в диапазоне от 0 до 1500 мВ 1 цикл со скоростью 5 и 1000 мВ/с.

Рис. 3. Снимок сканирующего электронного микроскопа образца, полученного при скорости развертки потенциала 5 мВ/с. Увеличение: левый рисунок - в 300 раз,

правый - в 3000 раз

Также исследовалась электрополимеризация в потенциостатическом режиме. Расчет количества слоев проводился по приближенной формуле, полученной при некоторых допущениях: молекула пиррола рассматривается как правильный пятиугольник с длиной стороны Ь = 0,14 нм, тогда радиус окружности, описанной вокруг правильного пятиугольника:

Я = 0,85065-Ь = 0,11909 нм.

100л

80-'

Рис. 4. Элементный состав поверхности, полученный энерго-дисперсионным спектральным анализом образца, обработанного при скорости развертки потенциала 5 мВ/с

Площадь этой окружности:

Б = тгЯ2 = 0,0445 нм2 = 0,0445-Ю'14 см2.

Тогда количество молекул в одном слое на электроде площадью 8 ) Д (см2) составит:

Я.

_ ^з!д _

&

з!д

= »2,2472»! О ^молекул

-14

£ 0,0445-10“

В первую очередь были проведены исследования процесса полимеризации пиррола в диапазоне потенциалов от 0 до 1500 мВ (в данном диапазоне происходит переокисление полимера). Полимеризацию проводили в один цикл со скоростью развертки 5 и 1000 мВ/с (рис.1, и рис. 2. соответственно).

Е, мВ

350 300 250 200 150 100 50 0

Е, мВ

,4

.5

’ 3

• 1

0 100 200 300 400 500 600

Время, с

0 100 200 300 400 500 600

Время, с

Рис. 5. ПРЦТРГ: 1 - исходного образца, 2 - образца после обработки в фоне при скорости развертки потенциала 5 мВ/с, 3 - образца после обработки в рабочем

растворе, 4 - образца через двое суток после получения, 5 - образца через 9 суток

после получения

Рис. 6. ПРЦТРГ: 1 - исходного образца, 2 - образца после обработки в фоне при скорости развертки потенциала 1000 мВ/с, 3 - образца после обработки в рабочем растворе, 4 - образца через двое суток после получения, 5 - образца через 7 суток

после получения

На снимке поверхности покрытого образца (рис. 3.), сделанном с помощью сканирующего электронного микроскопа хорошо видна пленка ПП, толщиной порядка 90 мкм. Пленка имеет неплотную рыхлую структуру, образованную многочисленными дендритообразными конгломератами.

Ниже (на рис. 4) показан элементный состав поверхности, полученный энерго-дисперсионным спектральным анализом (ЭДСА) образца, полученного при скорости развертки потенциала 5 мВ/с.

Соотношение элементов №:С1 не равно 1:1, а составляет 1:3,4. Избыточное содержание хлора может свидетельствовать о том, что он участвует в процессе образования пленки в качестве допанта. Причем один хлорид-ион приходится примерно на 3 звена.

На рис. 5 и рис. 6 показаны потенциалы при разомкнутой цепи для образцов, обработанных при скоростях развертки 5 и 1000 мВ/с соответственно. Из рисунков видно, что потенциал образцов после обработки в растворе фона смещается в положительную сторону относительно исходного, причем, при скорости развертки 5 мВ/с смещение (АЕф0Н = 323 мВ) больше, чем при 1000 мВ/с (АЕф0н = 74 мВ). Очевидно, что эти данные свидетельствует о том, что после обработки при 5 мВ/с поверхность более окислена, чем

после обработки при 1000 мВ/с. Смещение потенциала в положительную сторону после обработки в рабочем растворе также больше для образца, обработанного при скорости развертки 5 мВ/с - АЕпир =129 мВ, тогда как при скорости 1000 мВ/c АЕпир = 63 мВ.

Следует отметить, что потенциалы покрытых образцов ТРГ смещаются в положительную область, тогда как на активированных углях наблюдается противоположный эффект.

Библиографические ссылки

1. Sadki S., Schottland P., Brodie N., Sabouraud G. // Chem. Soc. Rev. 2000. Vol. 29. P. 283.

2. Goldin M.M., Volkov A.G., Goldfarb Y.S., Goldin Mikhail.M. // J. Electro-chem. Soc., 2006. Vol. 153. N 8. PP. J91-J99.

УДК 621.357:628.3:661.185.1

В.А. Бродский, В.А. Колесников, В.И. Ильин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ИХ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИИ

In recent years, the practical application of electroflotation, as a process in which fine particles are removed from suspension in water by attachment onto rising bubbles, has become of interest from the environmental viewpoint. The results of experimental researches of influence of dispersion distribution and superficial characteristics of insoluble compositions of heavy metals on their electroflotation activity in voter solutions are presented. It is founded, that size of particles and, therefore flotation activity in presence of polielectrolytes (flocculants) considerably rises.

В последние годы процесс электрофлотации, позволяющий удалять частицы взвешенных веществ из водных суспензий, представляет большой интерес с экологической точки зрения. Приведены результаты исследований влияния дисперсности и поверхностных характеристик частиц труднорастворимых соединений тяжёлых металлов на их электро-флотационную активность в водных растворах. Установлено, что с увеличением размера частиц в присутствии полиэлектролитов (флокулянтов) их флотационная активность значительно повышается.

Ранее было установлено, что на процесс электрофлотационного извлечения ионов тяжёлых металлов из сточных вод оказывают влияние множество факторов, в том числе: размер, заряд и природа частиц извлекаемой дисперсной фазы [1].