Главная

Общая информация

Точкой отсчета в истории нашего отдела можно считать создание в 1979 году лаборатории электрохимии органических соединений в Секторе нефтехимии Института физико-органической химии и углехимии НАН Украины. С 1987 года наш отдел работает в составе Института биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины. С апреля 2011 года он переименован в отдел химии функциональных материалов. С самого начала и до лета 2008 года отдел возглавляла проф., д.х.н. Галина Cергеевна Шаповал. С лета 2008 года и до настоящего времени отделом руководит д.х.н., профессор Александр Аркадьевич Пуд.

Основные направления исследований

Используя свой опыт в исследовании реакций с переносом электрона, электрохимических свойств и электрохимической полимеризации органических соединений разной природы на металлических и углеродсодержащих (углеродные волокна, графит, стеклоуглерод) электродах, электрохимической деструкции и стабильности диэлектрических и проводящих полимеров, катодного отслаивания полимерных покрытий и коррозионной защиты металлов, мы, на современном этапе, сосредоточили свои усилия главным образом в таких направлениях:

1. Создание, исследование свойств и применение полифункциональных гибридных (нано)композитов электропроводящих полимеров, в частности, полианилина, политиофена и их производных с полимерами другой природы (в т.ч. промышленными полимерами) или с неорганическими наночастицами (полупроводниковыми, диэлектрическими, магнитными и др.).

Основными нашими подходами к формированию таких материалов являются химическая или электрохимическая полимеризация соответствующих мономеров в присутствии других компонентов композита. В частности, как реакционную и одновременно темплатную среду мы используем либо дисперсии таких компонент, либо пленки (слои), пропитанные мономером или его раствором. В основе этого направления лежат исследования фундаментальных физико-химических и электрохимических аспектов полимеризации исходных мономеров (кинетика, развитие разных стадий процессов), а также свойств как электропроводящих полимеров, так и их композитов в целом. Важное место здесь занимают также подготовка, синтез и исследование других компонентов таких композитов.
Благодаря эффективному сочетанию свойств компонентов такие материалы, как правило, полифункциональны, то есть могут применяться в различных областях. Например, созданные нами полианилин-содержащие полимерные композиты с промышленными полимерами (полиэтилентерефталат, поливинилиденфторид, полиамиды, поликарбонат и др.) как минимум трьохфункциональны и могут быть использованы как антистатические и сенсорные материалы и, в некоторых случаях, как полупроводники р-типа в фотовольтаических гетероструктурах. Можно рассчитывать и на их эффективность как антикоррозионных материалов. В случае гибридных композитов проводящих полимеров с неорганическими полупроводниковыми или магнитными наночастицами, углеродными волокнами и наночастицами, которые сформированы в виде гетероструктур типа хозяин-гость, включая гетероструктуры ядро-оболочка, мы надеемся на их применение, например, в сенсорных и биосенсорных исследованиях, для изготовления люминесцентных наноразмерных меток для медико-биологических исследований, в суперконденсаторах, антистатической, антикоррозионной и электромагнитной защите, фотовольтаике, оптоэлектронике, катализе и др.

2. Электрохимическое моделирование и регулирование редокс-процессов, протекающих в биосистемах при участии кислорода и активных интермедиатов его восстановления.

В рамках этого направления предложены и использованы методологические подходы к моделированию на молекулярном уровне in vitro элементарных стадий стартовых реакций кислородного стресса организма.
Разработан метод, позволяющий с помощью импульсной вольтамперометрии регистрировать активные формы кислорода (АФК) и их реакции с биологически активными веществами (БАВ), являющимися известными и потенциальными антиоксидантами (АО). Это, в свою очередь, позволяет не только достаточно быстро и просто определять антиоксидантную активность БАВ в целом, но и их антирадикальную способность. Регистрация таких свойств БАВ осуществляется по их взаимодействию с кислородом и перекисью водорода, и с электрохимически генерируемыми гидроксильными радикалами, соответственно. Разработанный метод позволяет исследовать тонкий механизм действия и эффективность природных и синтетических АО. Это показано на примере карбоновых кислот, аминокислот, ряда флавоноидов, витаминов, хинолиновых производных цистеина и ацетилцистеина, синтетических препаратов и вытяжек из лекарственных растений. Метод позволяет определить оптимальные концентрации, составить ряды эффективности АО в зависимости от строения и прогнозировать эффективность новосинтезированных БАВ в качестве АО. Метод позволяет выявить наиболее эффективные препараты, способные уменьшить токсическое действие на организм радикальных АФК, установить синергетический эффект при совместном действии нескольких препаратов, что открывает перспективы поиска соединений – синергистов. Он позволяет составить представление о влиянии на стартовые реакции кислородного стресса организма различных растворителей, ультрафиолетового и малых доз радиационного облучения.
Разработанные в отделе новые подходы к электрохимическим исследованиям антиоксидантной активности компонентов крови позволяют обнаружить особенности влияния лейкоцитов, лимфоцитов, эритроцитов, плазмы на АФК, а также зафиксировать разницу в антирадикальной активности здоровых и трансформированных лимфоцитов. Кроме того создана электрокаталитическая модель реакций, которые происходят в организме под влиянием металлов переменной валентности. Использование этой модели позволяет прогнозировать перспективные БАВ в качестве профилактических средств защиты организма от кислородного стресса. Применяемое в отделе сочетание вольтамперных измерений с исследованием адсорбции БАВ на катоде при потенциалах образования АФК открывает определенные возможности для моделирования стартовых реакций кислородного стресса, протекающих на поверхности отрицательно заряженных клеточных мембран.

ВВЕРХ