Оптичні властивості і фазові стани рідкокристалічних систем з немезогенними домішками біологічно активних речовин - Автореферат

Багатокомпонентні рідкокристалічні (РК) системи у різних фазових станах (нематичному, холестеричному, смектичному) знаходять широке застосування в багатьох галузях науки та техніки - у системах відображення інформації, сенсорних пристроях для детектування та візуалізації зовнішніх впливів, як складові нових (зокрема, композитних) функціональних матеріалів, середовищ для лазерної генерації, а також модельних середовищ для проведення біофізичних та медіко-біологічних досліджень. Серед перелічених напрямків особливу увагу привертає можливість використання РК систем допованих фотоактивною домішкою біологічного походження (наприклад, провітамін D) для детектування біологічно активного УФ випромінювання, а також питання щодо особливостей впливу біологічно активних речовин на фазовий стан і властивості РК систем в аспекті їх біофізичних та медіко-біологічних застосувань. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з планами науково-дослідних робіт Інституту монокристалів та Інституту сцинтиляційних матеріалів НТК “Інститут монокристалів” НАН України, а саме, за темами відомчих замовлень ВФТПМ НАН України “Наукові основи створення біоеквівалентних матеріалів на основі анізотропних органічних середовищ”, № держреєстрації 0101U003486 (2001-2003 р.) та “Нові сенсорні матеріали для детекторів випромінювань на основі анізотропних органічних середовищ”, № держреєстрації 0104U008437 (2004-2006 р.) та згідно з особистим планом аспіранта. Метою дисертаційної роботи було визначення впливу немезогенних домішок (НМД) складних органічних сполук, зокрема, біологічної природи (або структурно близьких до них) на мезоморфні (шаг холестеричної спіралі, характеристики фазових переходів) та оптичні (спектри поглинання) властивості РК систем за умов можливих фото-і термостимульованих перетворень молекул НМД. зясування можливості використання холестеричних сумішей, що містять провітаміни D2 і D3, як сенсорних матеріалів для детектування та дозиметрії біологічно активного УФ випромінювання, використовуючи фотостимульоване перетворення провітамін D > вітамін D у холестеричній матриці;У роботі було використано холестеричні матриці на основі ефірів холестерину, нематико-холестеричні суміші на основі ефірів холестерину та алкілциклогексанкарбонових кислот, що поєднують широкий інтервал існування мезофази і відсутність поглинання в ближній УФ області, нематики класу азометинів та ціанобіфенілів, іонні мезофази на основі деканоату свинцю. У якості немезогених домішок було обрано стерини групи вітаміну D (провітамін D2, провітамін D3, вітамін D2), що являють собою біологічно активні сполуки, здатні до фото-та термоперетворень, органічні речовини класу хроменоакридинів (ХА), що здатні до термоіндукованих структурних перетворень; при вивченні впливу домішок різних класів на мезоморфні властивості деканоату свинцю було обрано типові представники термотропних (8ОЦБ, холестерилпеларгонат), та ліотропних (фосфоліпід ДПФХ) мезогенів, а також споріднені їм немезогенні сполуки (холестерин, стеаринова кислота). У співробітництві з Харківським науково-дослідним інститутом метрології було проведено калібрування використаного УФ джерела (освітлювач з лампою ДРТ-240) для конкретної геометрії експериментів (використання тубуса змінної довжини з цупкого білого паперу, що частково імітує реальні умови сонячного освітлення, та відповідно підібраних фільтрів для відтинання певних ділянок УФ спектру, зокрема, в УФА, УФВ та УФС діапазонах). У третьому розділі досліджено ефект УФ-індукованого зсуву смуги селективного відбивання холестеричних матриць, що містять немезогенні фотоактивні домішки біологічного походження (провітамін D2, провітамін D3). Холестерична композиція, що її було обрано як базову матрицю для подальшого введення УФ-чутливих немезогенних домішок, повинна була відповідати низці взаємно суперечливих вимог: - прозорість холестеричної матриці в області поглинання провітамінів D;Розвязана в роботі наукова задача може бути охарактеризована як розробка фізичних засад створення рідкокристалічних сенсорних матеріалів для детектування біологічно активного УФ випромінювання. З використанням джерела УФ випромінювання, каліброваного з урахуванням конкретної геометрії експериментів, отримано відтворювані кількісні залежності відгуку холестеричної сенсорної композиції від дози УФ випромінювання в інтервалі 0,1-5 Дж/см2. Показано, що відгук сенсорної композиції зумовлений дією лише тієї частини спектру УФ випромінювання, яка відповідає смузі поглинання провітаміну D, і не залежить від впливу інших факторів (температура, видиме світло, кисень повітря тощо). Встановлено, що вітамін D, внесений у холестеричну матрицю, спричиняє істотно більше зниження температур фазових переходів, ніж провітамін D (~1К/% для провітаміну D і ~2,5К/% для вітаміну D), що дає можливість реалізувати метод детектування і візуалізації УФ випромінювання на основі фотоіндукованого фазового переходу смектик А - холестерик. Показано, що максимально досяжна величина зміни кроку холестери

Основний зміст роботи