Scientific Notes of V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry Scientific Notes of V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2413-1725 100990 10.29039/2413-1725-2025-11-2-359-369 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ CHEMICAL SCIENCES ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ OPTIMIZATION OF SURFACTANT-POLYELECTROLYTE MEMBRANE FORMATION CONDITIONS FOR chitosan MICROCAPSULE PRODUCTION ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ПАВ-ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНОЙ ПЛЁНКИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ МИКРОКАПСУЛ ХИТОЗАНА Русяев С. В. Rusyaev S. V. Ткаченко Э. В. Tkachenko E. V. Яковишин Л. А. Yakovishin L. A. Гришковец В И Grishkovets V I Национальный исследовательский Томский политехнический университет Россия Национальный исследовательский Томский политехнический университет Russian Federation Севастопольский государственный университет Sevastopol State University ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского» ru V.I. Vernadsky Crimean Federal University ru 04 07 2025 04 07 2025 11 2 359 369 04 07 2025 https://sn-biolchem.cfuv.ru/определение-оптимальных-условий-обр/

Работа посвящена определению оптимальных условий получения микрокапсул хитозана с оболочкой хитозан–додецилсульфат. Свойства оболочки экстраполировались из результатов, полученных при изучении характеристик твёрдого комплекса хитозан–додецилсульфат. Методами рентгенофлуоресцентного анализа и потенциометрического титрования изучены выход и состав твёрдого комплекса при различных соотношениях реагентов. Методом вольтамперометрии показана сорбционная способность микрокапсул к ионам свинца в течение 30 мин контакта. Доказано, что полученные микрокапсулы являются более эффективным сорбентом, чем индивидуальный комплекс хитозан–додецилсульфат.

This work is dedicated to determining the optimal conditions for producing chitosan microcapsules with a chitosan–dodecyl sulfate shell. Studying its properties will help establish criteria for effective encapsulation and define the scope of microcapsule application by selecting appropriate substances, their concentrations, and formation conditions. A common method for producing microcapsules involves the dropwise addition of the encapsulating polyelectrolyte into a solution containing a surfactant, leading to the formation of a protective membrane on its surface. The properties of the shell were extrapolated from the results of studies on the solid chitosan–dodecyl sulfate complex. Chitosan powder was used to prepare the surfactant-polyelectrolyte complex. Sodium dodecyl sulfate, in the form of granules, was employed as the anionic surfactant. Through preparative methods, X-ray fluorescence analysis, and potentiometric titration, data were obtained regarding the elemental composition and yield of both soluble and insoluble complexes, as well as the degree of saturation of functional groups. Experiments showed that chitosan completely associates with sodium dodecyl sulfate and precipitates only when the surfactant-to-chitosan ratio is two. This condition resulted in no polyelectrolyte in solution, complete precipitation, and a typical ratio of marker elements – sulfur and nitrogen – in the complex. This ratio was used for microcapsule synthesis. To determine the sorption capacity of the microcapsules, an apparatus for their production was created. After a specific contact time with a lead solution, the filtrate was distilled into an analysis container. The mixture obtained after filtration was subjected to voltammetric analysis: a sample and a concentrated background solution containing mercury ions were introduced into an electrochemical cell. Measurements were performed using an ‘Ecotest-VA’ voltammetric analyzer with a rotating disk glassy carbon electrode by anodic stripping voltammetry. Lead ion removal from aqueous solutions reached 84 %, substantially exceeding the sorption of the insoluble chitosan complex and being comparable to activated carbon’s performance. This indicates additional sorption due to lead ions traversing the insoluble surfactant-polyelectrolyte membrane.

 хитозан додецилсульфат натрия инкапсуляция сорбция тяжёлые металлы инверсионная вольтамперометрия рентгенофлуоресцентный анализ потенциометрическое титрование. chitosan sodium dodecyl sulfate encapsulation sorption heavy metals stripping voltammetry X-ray diffraction analysis potentiometric titration

Семкина О. А. Критерии оценки качественных и количественных показателей микрокапсул / О. А. Семкина, О. М. Белошапкина, М. А. Джавахян // Вопросы биологической, медицинской и Semkina O. A. Kriterii ocenki kachestvennyh i kolichestvennyh pokazateley mikrokapsul / O. A. Semkina, O. M. Beloshapkina, M. A. Dzhavahyan // Voprosy biologicheskoy, medicinskoy i Zargar V. A review on chitin and chitosan polymers: structure, chemistry, solubility, derivatives, and applications / V. Zargar, M. Asghari, A. Dashti // ChemBioEng Reviews. – 2015. – Vol. 2, № 3. Zargar V. A review on chitin and chitosan polymers: structure, chemistry, solubility, derivatives, and applications / V. Zargar, M. Asghari, A. Dashti // ChemBioEng Reviews. – 2015. – Vol. 2, № 3. Yakovishin L. Development and IR spectroscopic analysis of composite materials based on poly(methyl methacrylate) and chitosan / L. Yakovishin, E. Tkachenko, Y. Tolstenko [et al.] // Materials Science Yakovishin L. Development and IR spectroscopic analysis of composite materials based on poly(methyl methacrylate) and chitosan / L. Yakovishin, E. Tkachenko, Y. Tolstenko [et al.] // Materials Science Yakovishin L. A. Composite materials based on dental acrylic plastic and chitosan / L. A. Yakovishin, E. V. Tkachenko // Chimica Techno Acta. – 2021. – Vol. 8, № 4. – 20218413. Yakovishin L. A. Composite materials based on dental acrylic plastic and chitosan / L. A. Yakovishin, E. V. Tkachenko // Chimica Techno Acta. – 2021. – Vol. 8, № 4. – 20218413. Тарановская Е. А. Очистка сточных вод с применением хитозана / Е. А. Тарановская, Н. А. Собгайда, И. Н. Алфёров [и др.] // Вестник ОГУ. – 2015. – № 10. – С. 322–325. Taranovskaya E. A. Ochistka stochnyh vod s primeneniem hitozana / E. A. Taranovskaya, N. A. Sobgayda, I. N. Alferov [i dr.] // Vestnik OGU. – 2015. – № 10. – S. 322–325. Ткаченко Э. В. Изучение сорбционной способности комплекса хитозан-додецилсульфат натрия на примере сорбции ионов свинца / Э. В. Ткаченко, С. В. Русяев // Учёные записки Крымского Tkachenko E. V. Izuchenie sorbcionnoy sposobnosti kompleksa hitozan-dodecilsul'fat natriya na primere sorbcii ionov svinca / E. V. Tkachenko, S. V. Rusyaev // Uchenye zapiski Krymskogo Ринодо М. ПАВ-полиэлектролитные комплексы на основе производных хитина / М. Ринодо, Н. Р. Кильдеева, В. Г. Бабак // Российский химический журнал. – 2008. – Т. 52, № 1. – С. 84–91. Rinodo M. PAV-polielektrolitnye kompleksy na osnove proizvodnyh hitina / M. Rinodo, N. R. Kil'deeva, V. G. Babak // Rossiyskiy himicheskiy zhurnal. – 2008. – T. 52, № 1. – S. 84–91. Вихорева Г. А. Комплексообразование в системе додецилсульфат натрия-хитозан / Г. А. Вихорева, В. Г. Бабак, Е. Ф. Галич [и др.] // Высокомолекулярные соединения. – 1997. – Т. 39, № 6. – С. 947–952. Vihoreva G. A. Kompleksoobrazovanie v sisteme dodecilsul'fat natriya-hitozan / G. A. Vihoreva, V. G. Babak, E. F. Galich [i dr.] // Vysokomolekulyarnye soedineniya. – 1997. – T. 39, № 6. – S. 947–952. Пышкина О. А. Полиэлектролиты / О. А. Пышкина, О. А. Новоскольцева, А. А. Ярославов. – М.: МГУ, 2022. – 97 c. Pyshkina O. A. Polielektrolity / O. A. Pyshkina, O. A. Novoskol'ceva, A. A. Yaroslavov. – M.: MGU, 2022. – 97 c. Погорелов М. В. Сорбция ионов металлов материалами на основе хитозана / М. В. Погорелов, Е. В. Гусак, И. М. Бабич [и др.] // Журнал клинических и экспериментальных медицинских Pogorelov M. V. Sorbciya ionov metallov materialami na osnove hitozana / M. V. Pogorelov, E. V. Gusak, I. M. Babich [i dr.] // Zhurnal klinicheskih i eksperimental'nyh medicinskih