Выбор поверхностно-активного вещества для улучшения трансдермальной доставки активных средств при пфо-коррекции кожи и волосяных фолликул

Содержание:

Гидрофильный против гидрофобного

«Гидро» означает воду. С начальных этапов эволюции Земли вода была основной частью Земли. На сегодняшний день вода покрывает более 70% поверхности земли. Из этого большая часть воды находится в океанах и морях, что составляет около 97%. Реки, озера и пруды содержат 0,6% воды, и около 2% приходится на полярные ледяные шапки и ледники. Некоторое количество воды присутствует под землей, а незначительное количество находится в газовой форме в виде паров и облаков. Без воды мы не можем жить. Поскольку вода — универсальный растворитель, она участвует в большинстве реакций. Это наиболее распространенное неорганическое соединение в живом веществе. Более 75% нашего тела состоит из воды. Это компонент клеток, действует как растворитель и реагент. Вода является средой почти для всех биологических реакций. Следовательно, способность соединений взаимодействовать с водой имеет решающее значение. Степень этой способности объясняется двумя терминами: гидрофильный и гидрофобный.

Гидрофильный

Гидрофильный означает любящий воду. Вода — полярная молекула. Гидрофильные вещества — вещества, любящие воду; поэтому они любят взаимодействовать с водой или растворяются в воде. Как гласит фраза «подобное растворяется в подобном», чтобы взаимодействовать или растворяться в полярной молекуле, такой как вода, гидрофильное вещество также должно быть полярным. Итак, если в большой молекуле есть полярная часть, то этот конец может притягивать воду. Например, молекулы фосфолипидов, образующие мембрану клетки, имеют гидрофильную фосфатную группу. Хотя вся молекула не является гидрофильной (большая липидная часть молекулы гидрофобна), эта фосфатная головка гидрофильна, поэтому взаимодействует с водой. В отличие от подобных молекул, некоторые вещества очень гидрофильны. Например, соли и сахар так легко притягивают воду. Они даже обладают способностью притягивать влагу из воздуха, поэтому при контакте с воздухом они со временем растворяются. Это происходит спонтанно, потому что это выгодно с термодинамической точки зрения. Вещества имеют свойство растворяться в воде, потому что: они образуют водородные связи с водой. Обычно гидрофильные вещества имеют разделение зарядов, что делает их полярными и способными образовывать водородные связи с водой. Гидрофильные вещества используются для забора воды и сохранения сухости материала.

Гидрофобный

Гидрофобность — это противоположность гидрофильности. Как следует из названия, «гидро» означает вода, а «фобия» означает страх. Итак, вещества, которые не любят воду, известны как гидрофобные. Следовательно, они отталкивают молекулы воды. Неполярные вещества демонстрируют такое поведение. Другими словами, гидрофобные вещества любят взаимодействовать или растворяться в неполярных растворителях, таких как масло, гексан и т. Д. Таким образом, гидрофобные вещества также известны как липофильные (любящие жир). Когда гидрофобные вещества находятся в воде, они объединяются и отталкивают молекулы воды. Гидрофобные растворители важны для отделения несмешивающихся с водой веществ от воды.

В чем разница между гидрофильным и гидрофобным?

• Гидрофильный означает водолюбие, а гидрофобный означает боязнь воды.

• Следовательно, гидрофильные вещества взаимодействуют с водой и растворяются в ней, тогда как гидрофобные вещества не проявляют такого поведения.

• Гидрофильные вещества полярны, а гидрофобные вещества неполярны.

Шкалы гидрофобности целого остатка Уимли – Уайта

Шкалы гидрофобности целого остатка Уимли – Уайта важны по двум причинам. Во-первых, они включают вклады пептидных связей, а также боковых цепей, обеспечивая абсолютные значения. Во-вторых, они основаны на прямых, экспериментально определенных значениях переносимых свободных энергий полипептидов.

Были измерены две шкалы гидрофобности целого остатка:

  • Один для переноса развернутых цепей от воды к межслойной границе раздела (называемый шкалой межфазной гидрофобности Уимли-Уайта).
  • Один для преобразования развернутых цепей в октанол, который имеет отношение к углеводородному ядру бислоя.

На веб-сайте Стивена Х. Уайта приведен пример шкалы гидрофобности всего остатка, показывающий свободную энергию переноса ΔG (ккал / моль) от воды к поверхности раздела POPC и к н-октанолу. Эти две шкалы затем используются вместе для построения графиков гидропатии всего остатка. График гидропатии, построенный с использованием ΔGwoct — ΔGwif, показывает благоприятные пики на абсолютной шкале, которые соответствуют известным спиралям TM. Таким образом, все графики остаточной гидропатии иллюстрируют, почему трансмембранные сегменты предпочитают трансмембранное расположение, а не поверхностное.

Аминокислота Масштаб границы раздела , Δ G wif (ккал / моль)
Шкала октанола , Δ G woct (ккал / моль)
Октанол — интерфейс, Δ G woct — Δ G WIF
Иль -0,31 -1,12 -0,81
Лея -0,56 −1,25 -0,69
Phe −1,13 -1,71 -0,58
Вал 0,07 -0,46 −0,53
Встретились -0,23 -0,67 -0,44
Pro 0,45 0,14 -0,31
Trp -1,85 −2,09 -0,24
Его0 0,17 0,11 -0,06
Thr 0,14 0,25 0,11
Glu0 −0,01 0,11 0,12
Gln 0,58 0,77 0,19
Cys -0,24 −0,02 0,22
Тюр -0,94 −0,71 0,23
Ала 0,17 0,50 0,33
Сер 0,13 0,46 0,33
Asn 0,42 0,85 0,43
Asp0 -0,07 0,43 0,50
Arg + 0,81 1,81 1,00
Gly 0,01 1,15 1.14
Его + 0,96 2.33 1,37
Glu- 2,02 3,63 1,61
Lys + 0,99 2,80 1,81
Asp- 1,23 3,64 2.41

Самые известные гидрофобизаторы

Гидрофобизаторы классифицируют на средства поверхностного действия либо объемного. При поверхностной гидрофобизации стены обрабатывают кистью, валиком ли пульверизатором. Объемная выполняется заливкой раствора в заранее просверленные отверстия по всей площади обрабатываемой поверхности. Второй способ обработки предпочтительней , и эффект охраняется вплоть до сноса здания, в то время как при первом способе обработки он длится всего лишь 15-25 лет.

К самым известным и наиболее часто используемым средствам причисляют:

  • «Контраквин» или ГКЖ-11 (Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость). Особенностью средства является тот факт, что пропитка продается виде порошка, который нужно разводить водой в соотношении 1:5. При необходимости разрешено добавление цветных пигментов;
  • «Монолит Гидро» (также разводится водой 1:5 и допускается в качестве добавки при замешивании цемента и бетонных смесей);

«Монолит 20М» (образует на обрабатываемой поверхности тонкий защитный гелевый слой, частично проникающий в поры материала, несколько увеличивая прочность самой конструкции);

«Granit-28» (пропитка используется не только для гидрофобизации стен, но и пола, исследования показали, что при ее использовании повышается прочностные характеристики материалов);

«AquaTop» (принцип действия пропитки состоит в том, что при нанесении она попадет в поры материала и вытесняет оттуда имеющуюся воду, а после испаряется с поверхности, оставляя после себя защитный слой);

  • продукты серии «Neom >stop , идеально подходят для использовании на натуральном или искусственном камне, различных видах кирпича и бетона, а также железобетонных конструкциях);
  • влагоотталкивающ ая пропитка «Кристаллизол» (представляет собой многокомпонентны й состав действия различной, основное достоинство препарата в том, что его можно использовать любым способом нанесения и на всех без исключения поверхностях, как простых так и текстурированно сложных).

Гидрофильное масло: определение

Появившись на рынке недавно, всего несколько лет назад, гидрофильное масло стало достойным конкурентом средствам для демакияжа: двухфазной эмульсии, геля, пены.

Оно подходит для девушек с чувствительной, склонной к аллергии кожей, средство успокаивает и защищает ее, не нарушая гидрофильный баланс.

Масло очищает поры от грязи, кожа после его применения не сухая, без шелушения, сияет красотой и здоровьем.

Производители обогащают состав масла витаминами, глубоко проникающими вглубь кожи и питающими ее. Масло не забирает влагу, поэтому кожа не пересыхает. Средство можно считать универсальным, оно подходит всем.

Второй признак универсальности – один этот продукт может стать полноценной заменой нескольких:

  • он очищает лицо от тональных средств,
  • с век легко снимает тушь, подводку и тени,
  • используется в качестве тоника, лосьона, средства для умывания,
  • им очищают лицо, шею и декольте.

Кстати, некоторые девушки нашли ему нестандартное применение, питая им сухие кончики волос.

викторина

1. Исследователи часто разрабатывают лекарства, которые можно проглатывать, переваривать и распространять в кровоток. Какое свойство имеют эти лекарства?A. гидрофильныйB. гидрофобныйC. Неполярные

Ответ на вопрос № 1

верно. Это было бы примером гидрофильного лекарства. Поскольку это может быть растворено в кровоток, это гидрофильно. Молекулы, которые нуждаются в специальных белках или транспортных пузырьках для переноса в кровь обычно гидрофобны. Лекарство, скорее всего, является полярной молекулой, потому что она легко растворяется водой.

2. При приготовлении еды повар кладет много соли на свежесрезанный картофель. Соль вытягивает воду из картофеля из-за сильного притяжения между ионными молекулами соли и полярными областями молекул воды. Что такое соль?A. гидрофобныйB. амфифильныеC. гидрофильный

Ответ на вопрос № 2

верно. Соль – это матрица из положительно и отрицательно заряженных атомов. Эти ионы притягиваются к полярным областям H2O и растягиваются им на части. Когда вода начинает вытягиваться из картофеля, соль начинает растворяться, и увеличивается площадь поверхности. Как только вода будет извлечена из всех поверхностных клеток, она начнет двигаться наружу от центра картофеля. Если бы соль была гидрофобной, она бы не притягивала воду из клеток.

3. Делается белок, который будет встроен в клеточную мембрану. Белок функционирует в распознавании других клеток. Как таковой, торчит из клеточной мембраны в окружающую среду. Тем не менее, белок не передает ничего внутрь клетки. Следовательно, он не распространяется за середину клеточной мембраны. Часть белка в окружающей среде – это часть A, часть белка, встроенная в мембрану, – это часть B. Какое свойство проявляет каждая часть?A. А – гидрофобный; Б – гидрофобныйB. А – гидрофильный; Б – гидрофильныйC. А – гидрофильный; Б – гидрофобный

Ответ на вопрос № 3

С верно. Этот белок является амфифильным, так как он имеет как гидрофильные, так и гидрофобные части. Гидрофильные участки могут взаимодействовать с окружающей средой, в то время как гидрофобные участки надежно удерживают белок в липидном слое клеточной мембраны. Часто такие белки будут взаимодействовать с другими белками в мембране для передачи клеточных сигналов во внутреннюю часть клетки и передачи сообщений обратно.

Пример гидрофобности

Клеточные мембраны

клетка мембраны сделаны из макромолекул, известных как фосфолипиды. Фосфолипиды имеют атомы фосфора в головках молекул, которые притягивают воду. Хвост молекулы состоит из липидов, которые являются гидрофобными молекулами. гидрофильный головы указывают на воду, а гидрофобные хвосты притягиваются друг к другу. В небольших группах фосфолипиды образуют мицеллы. Как видно на рисунке ниже, мицелла представляет собой небольшой гидрофобный шарик. Гидрофобные хвосты выталкивают воду из центра шара.

Клеточные мембраны состоят из двух фосфолипид слои, известные как фосфолипидный бислой. Середина листа состоит из гидрофобных хвостов, которые вытесняют воду и могут отделять содержимое клетки от внешней среды. Клетки имеют множество специальных белков, встроенных в мембрану, которые помогают транспортировать гидрофильные молекулы, такие как вода и ионы, через гидрофобную среднюю часть мембраны.

В эукариотических клетках органеллы образуются внутри клеток из более мелких мешочков, созданных из фосфолипидных бислоев. Ученые использовали гидрофобные свойства фосфолипидов, чтобы создать другую структуру для доставки лекарств и питательных веществ в клетки. Как видно из рисунка выше, липосомы – это маленькие мешочки, которые можно заполнить лекарством. С правильными белками, встроенными в мембрану, липосомами объединит мембрану клетки-мишени и доставит лекарство внутрь клетки.

Листья растений

Многие растения имеют гидрофобные покрытия на листьях

Важно, чтобы дождь и вода не впитывались через листья, так как это нарушило бы поток питательных веществ, которые зависят от прохождения воды от корня к лист, Если бы вода позволяла путешествовать осмос сквозь клеточная мембрана и в листе, это изменит осмотическое давление в листьях, и вода не могла подниматься от корней. Даже водные растения защищают свои листья с помощью гидрофобных веществ, которые обеспечивают поступление питательных веществ из корней, и вода течет в одном направлении через растение, Ниже приведен пример очень гидрофобного листа, который заставляет капли воды скатываться с листа

Птичьи перья

Многие водные птицы должны защищать свое перо от проникновения воды и выделять гидрофобные масла на свои перья, что препятствует проникновению воды. Если вы когда-либо слышали термин «как вода из утки», эта фаза относится к гидрофобности утиных перьев. Утки и многие другие водные птицы проводят под водой много времени, собирая пищу. Тем не менее, они также должны летать, когда они выходят из воды. Если бы воде позволяли проникать сквозь их перья, птицы становились бы слишком тяжелыми, чтобы летать. Птицы чистят гидрофобные масла, которые они выделяют из своих кожа и специальные железы на их перья. Когда они погружаются под воду, масла образуют гидрофобный барьер, который препятствует проникновению воды. Затем, когда они появляются, они просто стряхивают воду и могут летать.

  • гидрофильный – Молекулы или вещества, которые притягиваются к воде.
  • полярный – Молекулы, имеющие статические электрические заряды, которые могут взаимодействовать с водой.
  • Неполярные – Молекулы, которые не имеют статических электрических зарядов и имеют гораздо большую вероятность взаимодействия с другими неполярными молекулами, чем с водой.
  • липофильный – Вещества, которые притягиваются к жиру, отличаются от гидрофобных.

Краткое описание вещества и его состав

Гидрофобизирующая жидкость – это либо полностью бесцветное, либо светло-желтое масло, которое на самом деле является метилгидридсилоксановым полимером. В состав этого масла входят органические кремниевые соединения, которые отлично растворяются в углеводородах. Они могут желироваться под действием аминов, кислот и щелочей. Такой гидрофобизатор является полностью силиконовым, благодаря чему он совершенно не растворяется в воде или спирте. В целом, вещество отличается уникальным составом строения, благодаря чему покрытие может беспрепятственно пропускать влагу в виде водяных паров, но при этом одновременно становиться надежным барьером для обратного. Благодаря этим свойствам жидкость может обеспечить идеальный микроклимат, избавлять от излишков влаги и при этом защищать материал, изделие от распада из-за повышенной влажности.

ГКЖ обладает такими преимуществами:

  • пропитка позволяет сохранить идеальный внешний вид изделия;
  • покрытие защищает от загрязнений и влаги;
  • ГКЖ помогает увеличить срок службы материалов и конструкций;
  • сводятся к минимуму потери теплоизоляционных свойств пропитанного материала;
  • благодаря пропитке поверхность становится устойчивой к ультрафиолетовым лучам;
  • гидрофобные силиконовые материалы защищают покрытие от мхов и лишайников.

Причина

Динамические водородные связи между молекулами жидкой воды

Происхождение гидрофобного эффекта до конца не изучено. Некоторые утверждают, что гидрофобное взаимодействие в основном является энтропийным эффектом, возникающим из-за разрушения высокодинамичных водородных связей между молекулами жидкой воды неполярным растворенным веществом. Углеводородная цепь или подобная неполярная область большой молекулы неспособна образовывать водородные связи с водой. Введение такой поверхности, не связывающей водород, в воду вызывает нарушение сети водородных связей между молекулами воды. Водородные связи переориентируются по касательной к такой поверхности, чтобы минимизировать разрушение связанной водородной связью трехмерной сети молекул воды, и это приводит к структурированной водной «клетке» вокруг неполярной поверхности. Молекулы воды, образующие «клетку» (или клатрат ), имеют ограниченную подвижность. В сольватной оболочке мелких неполярных частиц ограничение составляет около 10%. Например, в случае растворенного ксенона при комнатной температуре было обнаружено ограничение подвижности на 30%. В случае более крупных неполярных молекул реориентационное и поступательное движение молекул воды в сольватной оболочке может быть ограничено в два-четыре раза; таким образом, при 25 ° C время переориентационной корреляции воды увеличивается с 2 до 4-8 пикосекунд. Как правило, это приводит к значительным потерям поступательной и вращательной энтропии молекул воды и делает процесс невыгодным с точки зрения свободной энергии в системе. Объединяясь вместе, неполярные молекулы уменьшают площадь поверхности, подверженную воздействию воды, и сводят к минимуму их разрушительный эффект.

Гидрофобный эффект может быть определен количественно путем измерения коэффициентов распределения неполярных молекул между водой и неполярными растворителями. Коэффициенты разделения могут быть преобразованы в свободную энергию переноса, которая включает энтальпийную и энтропийную составляющие, ΔG = ΔH — TΔS . Эти компоненты определены экспериментально калориметрическим методом . Было обнаружено, что гидрофобный эффект обусловлен энтропией при комнатной температуре из-за пониженной подвижности молекул воды в сольватной оболочке неполярного растворенного вещества; однако энтальпийный компонент энергии переноса оказался благоприятным, что означает усиление водородных связей вода-вода в сольватной оболочке из-за пониженной подвижности молекул воды. При более высокой температуре, когда молекулы воды становятся более подвижными, этот выигрыш в энергии уменьшается вместе с энтропийной составляющей. Гидрофобный эффект зависит от температуры, что приводит к «холодной денатурации » белков.

Гидрофобный эффект можно рассчитать путем сравнения свободной энергии сольватации с объемной водой. Таким образом, гидрофобный эффект можно не только локализовать, но и разложить на энтальпийный и энтропийный вклады.

Молекулы

Гидрофильная молекула или часть молекулы — это молекула, взаимодействие которой с водой и другими полярными веществами более термодинамически благоприятно, чем их взаимодействия с маслом или другими гидрофобными растворителями. Обычно они поляризованы по заряду и способны образовывать водородные связи . Это делает эти молекулы растворимыми не только в воде, но и в других .

Гидрофильные молекулы (и части молекул) можно противопоставить гидрофобным молекулам (и частям молекул). В некоторых случаях в одной молекуле проявляются как гидрофильные, так и гидрофобные свойства. Примером этих амфифильных молекул являются липиды , составляющие клеточную мембрану . Другой пример — мыло , у которого есть гидрофильная головка и гидрофобный хвост, что позволяет ему растворяться как в воде, так и в масле.

Гидрофильные и гидрофобные молекулы также известны как полярные молекулы и неполярные молекулы соответственно. Некоторые гидрофильные вещества не растворяются. Такой вид смеси называется коллоидом .

Приблизительное эмпирическое правило гидрофильности органических соединений состоит в том, что растворимость молекулы в воде составляет более 1 Если имеется по крайней мере одна нейтральная гидрофильная группа на 5 атомов углерода или по крайней мере одна электрически заряженная гидрофильная группа на 7 атомов углерода.

Гидрофильные вещества (например, соли) могут притягивать воду из воздуха. Сахар также гидрофилен, и, как и соль, иногда используется для вытягивания воды из продуктов. Сахар, посыпанный на разрезанные фрукты, «вытянет воду» за счет гидрофилии, делая фрукты мягкими и влажными, как в обычном рецепте клубничного компота .

[править] Механизм гидрофильности

Гидрофильность достигается за счёт создания на поверхности полярных групп (в основном гидроксильных ОН-групп), которые увеличивают адгезию воды к материалу.

При создании гидрофильных покрытий применяют неорганические соединения (диоксид титана TiO2, оксид цинка ZnO, диоксид олова SnO2, диоксид циркония ZrO2), а также органические полимеры, содержащие изоционатные группы.

Чаще всего основным компонентом гидрофильных покрытий является диоксид титана. Наночастицы диоксида титана являются фотокаталитически активными (см. фотокатализ). Благодаря этому, под воздействием солнечного света диоксид титана разлагает органические соединения.

Таким образом, гидрофильный эффект покрытий на основе TiO2 достигается благодаря двум процессам, происходящих в покрытии:

1) Фотокатализ — разложение органических загрязнений.

2) Генерация OH — групп на поверхности, которые являясь полярными, адсорбируют влагу из воздуха.

Причины боязни воды зданиями

Вода способна разрушать все на своем пути. Здания и дома не исключение. Большинство строительных материалов разрушаются при контакте з жидкостью и влагой.

Основные причины гидрофобии:

  • вода способна, подмывая, разрушать составляющие компоненты цемента, из которого сделали фундамент. Это может закончится обвалом здания;
  • фасадные утеплители разваливаются при контакте с водой;
  • плохо перекрытая крыша может пропускать воду и сгнить, а потом обвалится;
  • сильная сырость в помещении может привести к появлению грибков и плесени.

Список свойств строительных материалов, которые основываются на воздействии воды на растворы:

  • водопоглощение;
  • морозостойкость;
  • влагоотдача;
  • водопроницаемость.

Гидрофобные соединения

Углеводороды, нуклеиновые кислоты, некоторые белки, уголь, сажа, сера хорошо растворимы в органических растворителях, например, в эфире. Легко определить, какие из перечисленных веществ являются гидрофобными. Это соединения, которые не растворяются в воде (полярном растворителе).

Примеры гидрофобных веществ:

  • животный жир, растительное масло и другие липиды;
  • высшие карбоновые кислоты;
  • нуклеиновые кислоты;
  • большинство белков;
  • полисахариды.

Энергия притяжения многих белков, липидов, полисахаридов, нуклеиновых кислот к молекулам воды меньше энергии водородных связей Н2О. Из представленных соединений гидрофобными являются преимущественно высокомолекулярные вещества. Они не взаимодействуют с водой, но в небольших количествах адсорбируют ее. Поэтому абсолютно гидрофобных веществ не бывает.

Смотри также: 

  • Методы изучения клетки: какие методы используются в цитологии
  • Что изучает цитология: цитология как наука, предмет изучения

Применение полоксамера 188 в качестве усилителя проницаемости кожи

В косметических препаратах, которые предназначены для ПФО-коррекции кожи в целом, и кожи волосистой части головы в частности, рекомендуется использовать в качестве УП кожи неиногенные ПАВ, как наименее аллергенные и токсичные. Это связанно с тем, что косметические препараты для ПФО-коррекции чаще всего наносятся на кожу на достаточно длительное время.

Например, в профессиональной косметике Perflёor
в качестве УП кожи в гелеобразной маске-базе G используется полоксамер 188. Среди всех неиногенных ПАВ, которые широко используются в качестве УП кожи (Табл. 1), у полоксамера 188 самое высокое значение ГЛБ, которое больше 24. Таким образом, можно предположить, что полоксамер 188 наиболее подходит для использования в качестве УП кожи.

Гелеобразная маска-база G косметики Perflёor выполняет функцию УП кожи для АС, находящихся в пептидной биопудре P (L-карнозин, глицин и пептидный комплекс из пантов северного оленя) .

Безопасность полоксамера 188 наиболее изучена, так как данное химическое вещество используется в качестве вспомогательного компонента во многих лекарственных средствах, в том числе, в качестве эмульгатора при изготовлении кровезаменителя с газотранспортной функцией на основе ПФО-эмульсии «Перфторан» . При изучении острой токсичности раствора полоксамера 188 при внутривенном введении было выявлено, что ЛД50 значительно превышает дозу 1330 мг/кг (при среднем весе человека 70 кг, безопасная внутривенная доза превышает 93,1 л).

Химические основы

Согласно термодинамике, материя стремится к состоянию с минимальной энергией, а связывание понижает химическую энергию. Молекулы воды поляризованы и способны образовывать между собой водородные связи, чем объясняются многие уникальные свойства воды. В то же время, гидрофобные молекулы не поляризованы и не способны образовывать водородные связи, поэтому вода отталкивает такие молекулы, предпочитая образовывать связи внутри себя. Именно этот эффект определяет гидрофобное взаимодействие, называемое так не совсем корректно, так как его источником является взаимодействие гидрофильных молекул воды между собой. Так, две несмешивающиеся фазы (гидрофильная и гидрофобная) будут находиться в таком состоянии, где поверхность их контакта будет минимальной. Данный эффект можно наблюдать в явлении разделения фаз, происходящем, например, при расслоении водно-масляной эмульсии.

Исследования и разработки

Капли воды скатываются по наклонной гидрофобной поверхности.

Капли воды на искусственной гидрофобной поверхности (слева)

В 1964 году Деттре и Джонсон обнаружили, что явление супергидрофобного эффекта лотоса связано с грубыми гидрофобными поверхностями, и разработали теоретическую модель, основанную на экспериментах со стеклянными шариками, покрытыми парафином или теломером TFE. Самоочистки свойства супергидрофобной микро- наноструктурированных поверхности сообщались , в 1977 г. Perfluoroalkyl, перфторполиэфир и РФ плазмы -formed были разработаны сверхгидрофобные материалы, используемые для электросмачивания и коммерциализации для биомедицинских применений между 1986 и 1995 Другими технологиями и приложениями, возникла с середины 1990-х гг. В 2002 году была раскрыта прочная супергидрофобная иерархическая композиция, наносимая в один или два этапа, включающая наноразмерные частицы ≤ 100 нанометров, покрывающие поверхность, имеющую элементы микрометрового размера, или частицы ≤ 100 микрометров. Наблюдалось, что более крупные частицы защищают более мелкие частицы от механического истирания.

В недавнем исследовании, superhydrophobicity сообщалось, позволяя алкилкетенов димер (АКД) , чтобы затвердеть в наноструктурированных фрактальной поверхности. С тех пор во многих статьях были представлены методы изготовления супергидрофобных поверхностей, включая осаждение частиц, золь-гель методы, плазменную обработку, осаждение из паровой фазы и методы литья. Текущие возможности для воздействия исследований лежат в основном в фундаментальных исследованиях и практическом производстве. В последнее время возникли споры о применимости моделей Венцеля и Кэсси – Бакстера. В эксперименте, призванном оспорить перспективу поверхностной энергии модели Венцеля и Кэсси-Бакстера и продвигать перспективу линии контакта, капли воды помещались на гладкое гидрофобное пятно в грубом гидрофобном поле, грубое гидрофобное пятно в гладком гидрофобном поле. и гидрофильное пятно в гидрофобном поле. Эксперименты показали, что химический состав поверхности и геометрия в контактной линии влияют на краевой угол и , но не влияет на площадь поверхности внутри контактной линии. Также был предложен аргумент, что повышенная неровность линии контакта увеличивает подвижность капель.

Многие гидрофобные материалы, встречающиеся в природе, основаны на законе Кэсси и являются двухфазными на субмикронном уровне с однокомпонентным воздухом. Эффект лотоса основан на этом принципе. На его основе было создано множество функциональных супергидрофобных поверхностей.

Примером бионического или биомиметического супергидрофобного материала в нанотехнологии является нанопиновая пленка .

В одном исследовании представлена поверхность пятиокиси ванадия, которая обратимо переключается между супергидрофобностью и супергидрофильностью под действием УФ-излучения. Согласно исследованию, любая поверхность может быть модифицирована для этого путем нанесения суспензии розообразных частиц V 2 O 5 , например, с помощью струйного принтера . И снова гидрофобность вызывается межслойными воздушными карманами (разделенными расстоянием 2,1 нм ). Также объясняется УФ-эффект. Ультрафиолетовый свет создает пары электрон-дырка , при этом дырки реагируют с кислородом решетки, создавая поверхностные кислородные вакансии, в то время как электроны восстанавливают V 5+ до V 3+ . Кислородные вакансии заполняются водой, и именно эта водопоглощение поверхностью ванадия делает ее гидрофильной. При длительном хранении в темноте вода заменяется кислородом, и гидрофильность снова теряется.

Значительному большинству гидрофобных поверхностей гидрофобные свойства придаются структурной или химической модификацией поверхности объемного материала с помощью покрытий или обработки поверхности. Другими словами, наличие молекулярных частиц (обычно органических) или структурных особенностей приводит к высоким краевым углам смачивания воды. В последние годы было показано, что оксиды редкоземельных элементов обладают собственной гидрофобностью. Собственная гидрофобность оксидов редкоземельных элементов зависит от ориентации поверхности и уровней кислородных вакансий и, естественно, более прочна, чем покрытия или обработка поверхности, имея потенциальное применение в конденсаторах и катализаторах, которые могут работать при высоких температурах или в агрессивных средах.

Особенности и применение ГКЖ 136-41 и ГКЖ 136-157М

Сразу стоит отметить, что ГКЖ 136-157М – это полный аналог вещества ГКЖ 136-41. Так что особенности, сфера применения и главные характеристики совершенно не отличаются. Применяется гидрофобизирующая жидкость в разных областях. Однако чаще всего специалисты выделяют строительство, изготовление стекла, текстиль, бумажную промышленность и производство керамики, поскольку средство может обеспечить гидрофобизацию любого строительного материала, стекла. Также ГКЖ отталкивает воду от тканей, кожи, бумажных изделий, улучшает коэффициент устойчивости к влаге керамических, фарфоровых изделий.

Важно отметить, что ГКЖ – это достаточно опасное горючее вещество, которое может легко вспыхнуть, если температура будет выше 75 градусов

По этой причине работать с этим средством рекомендуется осторожно, не применяя при этом открытый огонь. При этом ГКЖ не производит токсинов и других вредных веществ

Это значит, что гидрофобизирующая жидкость не вредит окружающей среде и здоровью человека. Если вы заинтересованы в покупке данной продукции, вам стоит обратиться в надежную компанию

При этом ГКЖ не производит токсинов и других вредных веществ. Это значит, что гидрофобизирующая жидкость не вредит окружающей среде и здоровью человека. Если вы заинтересованы в покупке данной продукции, вам стоит обратиться в надежную компанию.

[править] Преимущества гидрофильных покрытий

Гидрофильные покрытия обладают рядом преимуществ перед гидрофобными покрытиями:

1) Гидрофильные покрытия обладают антистатическим эффектом (отталкивают пыль в сухую погоду), в то время как гидрофобные покрытия бессильны против пыли;

2) Очищение достигается не только благодаря физическому отталкиванию загрязнений, но и благодаря химическому (фотокаталитическому) разложению органических отложений;

3) Гидрофильные поверхности, как правило, обладают большим сроком службы, так как верхний слой атомов очищает сам себя с помощью фотокатализа от органических загрязнений. В результате покрытие функционирует дольше.

Мембранная фильтрация

Гидрофильная мембранная фильтрация используется в нескольких отраслях промышленности для фильтрации различных жидкостей. Эти гидрофильные фильтры используются в медицине, промышленности и биохимии для фильтрации таких элементов, как бактерии, вирусы, белки, твердые частицы, лекарства и другие загрязнители. Общие гидрофильные молекулы включают коллоиды, хлопок и целлюлозу (из которой состоит хлопок).

В отличие от других мембран, гидрофильные мембраны не требуют предварительного смачивания: они могут фильтровать жидкости в сухом состоянии. Хотя большинство из них используются в процессах фильтрации с низким нагревом, многие новые гидрофильные мембранные ткани используются для фильтрации горячих жидкостей и жидкостей.

Шкалы на основе структуры белка Bandyopadhyay-Mehler

Большинство существующих шкал гидрофобности основано на свойствах аминокислот в их свободных формах или в составе короткого пептида. Шкала гидрофобности Bandyopadhyay-Mehler была основана на разделении аминокислот в контексте структуры белка. Структура белка представляет собой сложную мозаику из различных диэлектрических сред, образованных расположением разных аминокислот. Следовательно, различные части структуры белка, скорее всего, будут вести себя как растворители с разными значениями диэлектрической проницаемости. Для простоты каждая структура белка рассматривалась как несмешивающаяся смесь двух растворителей, белка внутреннего и внешнего. Локальное окружение вокруг отдельной аминокислоты (называемое «микросредой») вычислялось как для внутреннего, так и для внешнего белка. Отношение дает шкалу относительной гидрофобности для отдельных аминокислот. Вычисления были обучены на кристаллических структурах белков высокого разрешения. Этот количественный дескриптор для микросреды был получен из коэффициента распределения октанол-вода (известного как фрагментарные константы Реккера), широко используемого для фармакофоров. Этот масштаб хорошо коррелирует с существующими методами, основанными на вычислениях разбиения и свободной энергии. Преимущество этой шкалы в том, что она более реалистична, поскольку находится в контексте реальных белковых структур.