Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна

УДК 536.425:532.782:539.196.3

01.04.14 - теплофізика і молекулярна фізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Фізичні стани гідратованих систем

на основі оксиетильованих похідних гліцерину і ацетаміду при температурах нижче 273 К

Животова Олена Миколаївна

Харків - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України

Науковий керівник:

доктор біологічних наук, професор Зінченко Олександра Василівна, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, провідний науковий співробітник відділу кріобіофізики

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Маломуж Микола Петрович, Одеський національній університет ім. І. І. Мечникова, професор кафедри теоретичної фізики

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Косєвич Марина Вадимівна, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, провідний науковий співробітник відділу молекулярної біофізики

Захист відбудеться " 18 " листопада 2008 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.175.03 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України за адресою: 61103, м. Харків, пр. Ленина, 47.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України (61103, м. Харків, пр. Ленина, 47)

Автореферат розісланий " 16 " жовтня 2008 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 64.175.03 доктор фізико-математичних наук, професор Є.С. Сиркін

Анотації

Животова О.М. Фізичні стани гідратованих систем на основі оксиетильованих похідних гліцерину і ацетаміду при температурах нижче 273 К. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.14 - теплофізика і молекулярна фізика. - Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2008.

Вперше вивчено фазову поведінку гідратованих систем на основі оксиетильованих похідних гліцерину зі ступенем полімеризації n = 5, 25, 30 (ОЕГn) і ацетаміду зі ступенем полімеризації n = 1, 7_8 (ОЕАцn) в діапазоні температур 123_273 К і діапазоні концентрацій 0-100 %. В ході досліджень методом ДСК зразки охолоджували з середньою швидкістю 3,3 К/c і нагрівали зі швидкістю 8,3 10-3 К/c. Побудовано і проаналізовано діаграми фізичних станів бінарніх систем вода-ОЕГ (ОЕАц). Показано, що в області низьких концентрацій ОЕГ та ОЕАц спостерігалася кристалізація води на етапі охолодження із формуванням склоподібних включень розчинів ОЕГ та ОЕАц евтектичних концентрацій, завершення кристалізації відбувалося на етапі нагрівання. У діапазоні середніх концентрацій ОЕГ та ОЕАц системи тверднули в повністю аморфному стані, а кристалізація відбувалася на етапі нагрівання. В області помірно високих концентрацій всіх досліджуваних речовин, а також високих концентрацій ОЕГn = 5, ОЕАцn = 1 и ОЕАцn = 7_8 системи залишалися повністю аморфними як на етапі охолодження, так і на етапі нагрівання. В області високих концентрацій ОЕГn = 25 та ОЕГn = 30 кристалізувався неводний компонент. Отримані дані підтверджені методом оптичної кріомікроскопії. На основі аналізу діаграм, а також досліджень методом ІЧ-спектроскопії оцінено кількість сильно і слабо зв'язаної води досліджуваними молекулами.

Ключові слова: оксиетильований гліцерин, оксиетильований ацетамід, фазові переходи, склування, діаграми фізичних станів, гідратація, ДСК, ІЧ-спектроскопія, кріомікроскопія

Животова Е.Н. Физические состояния гидратированных систем на основе оксиэтилированных производных глицерина и ацетамида при температурах ниже 273 К. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.14 - теплофизика и молекулярная физика. - Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, Харьков, 2008.

Методами ДСК и криомикроскопии впервые изучено фазовое поведение бинарных систем на основе оксиэтилированных производных глицерина cо степенью полимеризации n = 5, 25 и 30 (ОЭГn = 5, 25, 30) и оксиэтилированных производных ацетамида cо степенью полимеризации n = 1 и 7_8 (ОЭАцn = 1, 7_8) при температурах ниже 273 К в диапазоне концентраций 0-100 %. Калориметрические эксперименты проводили на дифференциальном сканирущем калориметре (Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, Харьков). ДСК-термограммы образцов снимали на этапе нагрева со скоростью 8,3 10-3 К/c после охлаждения со средней скоростью 3,3 К/c. На основании термограмм построены и проанализированы диаграммы физических состояний исследуемых систем. Установлено существование трех (для систем вода-ОЭГn = 5, вода-ОЭАцn = 1 и вода-ОЭАцn = 7-8,) и четырех (для систем вода-ОЭГn = 25 и вода-ОЭГn = 30) концентрационных диапазонов, характеризуемых определенным фазовым поведением. В диапазоне низких концентраций неводного компонента (диапазон i) при охлаждении образуются кристаллы льда и аморфные включения постоянного состава, близкого к эвтектическому. Достройка кристаллов льда происходит на этапе нагрева, на что указывает присутсвие на термограммах размытого экзотермического пика, следующего после скачка теплопоглощения, соответствующего расстеклованию аморфных включений. В диапазоне средних концентраций неводного компонента (диапазон ii) системы затвердевают в метастабильном стеклообразном состоянии. При нагреве в результате расстеклования вся система переходит в состояние переохлажденной жидкости. Дальнейшее повышение температуры приводит к развитию кристаллизации воды, на что указывают интенсивные экзотермические пики на ДСК-термограммах. В диапазоне высоких концентраций ОЭГn = 5, ОЭАцn = 1 и ОЭАцn = 7_8 и умеренно высоких концентраций ОЭГn = 25 и ОЭГn = 30 (диапазон iii) системы затвердевают в полностью аморфном состоянии. Кристаллизация при нагреве не развивается. На ДСК-термограммах регистрируются скачок теплопоглощения, эндо- и экзотермические пики отсутствуют. В диапазоне высоких концентраций ОЭГn = 25 и ОЭГn = 30 (диапазон iv) кристаллизуется неводный компонент, что проявляется в виде узкого интенсивного экзотермического пика. Установлено, что с ростом степени полимеризации наблюдается возрастание температур фазовых переходов и стеклования для обоих гомологических рядов. гідратований оксиетильований гліцерин

Установлено, что скачок теплопоглощения, характеризующий количество стеклообразной фазы, изменяется нелинейно с концентрацией и имеет максимум в районе эвтектических концентраций, что указывает на образование максимального количества стеклообразной фазы в этой области. Эта область соответствует максимальной вовлеченности компонентов систем в формирование межмолекулярных водородных связей.

Исследование динамики кристаллообразования проведено на низкотемпературном комплексе, созданном на базе микроскопа МБИ-15У и оснащенном низкотемпературной приставкой. Скорость охлаждения составляла 0,5 К/c, скорость нагрева - 8,3 10-2 К/c. Показано, что в диапазоне i образцы затвердевают на этапе нагрева в виде смеси кристаллов льда и аморфных включений, состоящих из концентрированных растворов. В диапазоне ii наблюдается затвердевание систем в аморфном оптически прозрачном состоянии. На этапе нагрева развивается интенсивная кристаллизация льда из переохлажденного состояния в виде дендритов, имеющих оси различных порядков. В диапазоне iii кристаллизация не развивается ни на этапе охлаждения, ни на этапе нагрева. В диапазоне iv наблюдается кристаллизация ОЭГn = 25 и ОЭГn = 30 в виде сетчатой структуры из тонких длинных случайным образом ориентированных кристаллов. Таким образом, данные ДСК и криомикроскопии находятся в достаточно хорошем соответствии и взаимно дополняют друг друга при установлении фазового поведения исследуемых систем.

Фазовое поведение бинарных систем во многом определяется характером межмолекулярных взаимодействий. Методом ИК-спектроскопии, а также на основании анализа диаграмм физических состояний исследована гидратация молекул ОЭГ и ОЭАц. Показано, что молекула ОЭГn = 5 связывает около 20 молекул воды, из них 7 сильно; ОЭГn = 25 - около 72 из них 34 сильно; ОЭГn = 30 - около 92 из них 48 сильно; ОЭАцn = 1 - около 8 из них 3 сильно; ОЭАцn = 7-8 - 32_33 из них 8_9 сильно; каждая этоксигруппа молекул ОЭГn = 25 и ОЭГn = 30 связывает около трех молекул воды, из которых 1-2 сильно. Показано, что каждая этоксигруппа молекул ОЭГ связывает около трех молекул води, из которых 1-2 сильно. Возрастание чисел гидратации с ростом степени полимеризации объясняется увеличением количества полярных групп в молекуле.

Таким образом, все исследуемые бинарные системы имеют склонность к затвердеванию в метастабильном стеклообразном состоянии благодаря способности их компонентов формировать межмолекулярные водородные связи. Это свойство может служить объяснением высокой криопротекторной активности оксиэтилированных производных глицерина и ацетамида.

Ключевые слова: оксиэтилированный глицерин, оксиэтилированный ацетамид, фазовые переходы, стеклование, гидратация, ДСК, ИК-спектроскопия, криомикроскопия

Zhivotova E.N. Physical states of hydrated systems on the basis of oxyethylated derivatives of glycerol and acetamide at temperatures below 273 K. - Manuscript.

Dissertation for competition of Ph.D. degree in Physics and Mathematics in speciality 01.04.14 - Thermal Physics and Molecular Physics. - B.I. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering. National Academy of Science of Ukraine. Kharkov, 2008.

Phase behaviour of hydrated systems on the basis of oxyethylated derivatives of glycerol of polymerization degree n = 5, 25, 30 (OEGn) and acetamide of polymerization degree n = 1, 7_8 (OEAn) was studied for the first time within the temperature range of 123_273 K and the concentration range of 0_100 %. The samples were cooled with average rate of 3.3 K s-1 and heated with the rate of 8.3 Ч 10-3 K s-1 in the course of the DSC studies. Supplemented phase diagrams of the binary systems water-OEG (OEA) were constructed and analyzed. In the range of low concentrations of OEG and OEA, ice crystallization occurred and glassy residues of OEG and OEA solutions of eutectic concentrations were formed during cooling; completion of ice crystallization occurred during heating. In the range of average concentrations of OEG and OEA, the systems hardened in the completely amorphous state, and ice crystallization occurred during heating. In the range of moderately high concentrations of all investigated substances and high concentrations of OEGn = 5, OEAn = 1 and OEAn = 7_8, the systems remained in the completely amorphous state both during cooling and during heating. In the range of high concentrations of OEGn = 25 and OEGn = 30, the nonaqueous component crystallized. The obtained data were confirmed by the optical cryomicroscopy. Amount of water molecules strongly and weakly bound by OEG and OEA molecules was estimated on the basis of analysis of the supplemented phase diagrams as well as IR-spectroscopy data.

Key words: oxyethylated glycerol, oxyethylated acetamide, phase transitions, glass transition, supplemented phase diagrams, hydration, DSC, IR-spectroscopy, cryomicroscopy

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Фазові переходи і склування систем, схильних до формування міжмолекулярних водневих зв'язків, займає особливе місце в молекулярній фізиці. Теорія фізичних процесів, що протікають в таких системах, в даний час не розвинена в такій мірі, щоб можна було теоретично завбачити поведінку системи при зміні температури. Розширенню уявлень про загальні закономірності твердіння систем, що формують водневі зв'язки, і тим самим створенню бази для подальшого розвитку теорії таких систем сприяє експериментальне дослідження фазових переходів і склування в них.

Вода і водні розчини є характерними представниками асоційованих рідин. Системи, що містять воду, схильні до твердіння в метастабільному склоподібному стані [1], що обумовлено здатністю води формувати розгалужену мережу водневих зв'язків, як в чистій воді, так і в розчинах полярних речовин [2].

Крім фундаментального значення для молекулярної фізики, результати досліджень фазових перетворень, склування і міжмолекулярних взаємодій у водних розчинах деяких органічних сполук мають практичне застосування при пошукові кріопротекторів - речовин, що забезпечують збереження біологічних об'єктів при низькотемпературній консервації. Це актуально у зв'язку з розробкою нових сучасних медичних технологій, що вимагають низькотемпературного зберігання біоматеріалу.

Фізичні механізми дії кріопротекторів засновані на їх здатності перешкоджати формуванню кристалів льоду, що є одним з найбільш суттєвих чинників кріопошкодження біооб'єктів, і знижувати температуру твердіння системи [3, 4]. У зв'язку з цим актуальним є дослідження фізичних станів бінарних систем вода-кріопротектор, що може бути вивчено на підставі аналізу експериментально отриманих діаграм фізичних станів цих систем. Актуальним є також дослідження динаміки кристалоутворення у цих системах.

Наявність полярних груп в молекулі кріопротектора, здатних формувати водневі зв'язки з водою, в значній мірі зумовлює його кріозахисну ефективність. Це пояснюється тим, що міжмолекулярні взаємодії стабілізують систему і сприяють її переходу в метастабільний склоподібний стан, перешкоджаючи тим самим утворенню кристалів льоду. Тому важливим параметром кріопротектора є число гідратації (кількість молекул води, яку може зв'язати молекула кріопротектора за допомогою водневих зв'язків) [3]. Інформація про міжмолекулярні взаємодії в системі вода-кріопротектор є актуальною для вирішення фундаментальної проблеми кріобіології - встановлення зв'язку між фазовою поведінкою кріопротектора, його гідратацією та кріозахисною здатністю.

У Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України був розроблений новий клас сполук із кріопротекторними властивостями: оксиетильовані похідні гліцерину і ацетаміду різного ступеню полімеризації [5, 6]. Оксиетилювання дозволяє варіювати кількість гідрофільних груп в молекулі, а також середню молекулярну масу кріопротектора. Незважаючи на перспективність практичного застосування оксиетильованих похідних гліцерину і ацетаміду як кріопротекторів [7, 8], цілісне дослідження фазової поведінки водних розчинів вказаних сполук і міжмолекулярних взаємодій в них до цього часу не проведене.

Таким чином, дослідження формування стабільних і метастабільних станів в гідратованих системах на основі оксиетильованих похідних гліцерину і ацетаміду за допомогою аналізу експериментально отриманих діаграм фізичних станів, а також вивчення динаміки кристалоутворення і міжмолекулярних взаємодій у вказаних системах зробить внесок у розвиток уявлень про фазові переходи і склування в системах з міжмолекулярними водневими зв'язками. Крім того, це дослідження є актуальним для пояснення фізичних механізмів кріопротекторної ефективності оксиетильованих похідних гліцерину і ацетаміду.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України відповідно до тем "Вивчення ефективності етоксилатів, поліолів (метил- і амідозаміщених) в якості кріопротекторів для кріоконсервації компонентів крові, клітин і тканин фетоплацентарного комплексу людини і тварин" (шифр теми 2.2.6.95 № держреєстрації 0101U003481) і "Теоретичний аналіз і експериментальне дослідження специфічних механізмів кріопошкодження та кріозахисту клітин, зумовлених особливостями їх функціонування" (шифр теми 2.2.6.25 № держреєстрації 0106U002164).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є експериментальне дослідження фізичних станів гідратованих систем на основі оксиетильованих похідних гліцерину зі ступенем полімеризації n = 5, 25 і 30 (ОЕГn = 5, ОЕГn = 25 і ОЕГn = 30) і ацетаміду зі ступенем полімеризації n = 1 і 7_8 (ОЕАцn = 1 і ОЕАцn = 7_8) при температурах нижче 273 К в усіх співвідношеннях компонентів систем, а також вивчення міжмолекулярних взаємодій у цих системах.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені та вирішені наступні наукові задачі:

1. Вивчити фазові переходи і склування бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 в діапазоні концентрацій 0_100 % і діапазоні температур 123_273 К методом диференційної скануючої калориметрії (ДСК). Побудувати діаграми фізичних станів досліджуваних систем і провести їх аналіз.

2. Дослідити динаміку протікання кристалізації під час циклу охолодження-нагрівання бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 при різних концентраціях в температурному діапазоні 173_273 К.

3. Оцінити число гідратації молекул ОЕГn = 5, ОЕГn = 25, ОЕГn = 30, ОЕАцn = 1 та ОЕАцn = 7_8.

4. Дослідити закономірності формування склоподібного стану в бінарних системах вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8 залежно від концентрації досліджуваних речовин.

Об'єкт дослідження - фазові переходи, склування і міжмолекулярні взаємодії.

Предмет дослідження - фізичні стани гідратованих систем на основі ОЕГ і ОЕАц різного ступеня полімеризації при температурах нижче 273 К; гідратація молекул ОЕГ і ОЕАц.

Методи дослідження: Для здійснення поставленої мети і вирішення завдань був вибраний комплекс фізичних методів. Низькотемпературні фазові переходи і склування досліджували методом ДСК. Динаміку кристалотворення вивчали методом оптичної кріомікроскопії. Число гідратації молекул ОЕГ і ОЕАц різного ступеня полімеризації оцінювали на підставі аналізу діаграм фізичних станів і даних ІЧ-спектроскопії.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше проведено комплексне вивчення фазової поведінки бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8 в усіх співвідношеннях компонентів в температурному діапазоні 123_273 К, а також досліджено міжмолекулярні взаємодії у цих системах.

Вперше побудовано діаграми фізичних станів бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8 та проведений аналіз діаграм. Показано, що всі досліджувані системи схильні до утворення метастабільних склоподібних станів при охолодженні. В залежності від співвідношення компонентів системи твердіють в гетерогенному стані, що включає кристалічну та склоподібну фази, чи в гомогенному склоподібному.

Вперше показано, що в діапазоні середніх концентрацій неводного компоненту систем формуються кристали льоду у вигляді дендритів, існує діапазон концентрацій, в якому кристалізація компонентів систем не відбувається. ОЕГn = 25, ОЕГn = 30 у чистому вигляді та в концентрованих водних розчинах формують кристали.

Вперше показано, що максимальна кількість аморфної фази формується при концентраціях компонентів досліджуваних систем, близьких до евтектичних. В цієї області концентрацій спостерігається максимальна залученість компонентів систем у формування міжмолекулярних водневих зв'язків.

Вперше оцінено число гідратації молекул ОЕГn = 5, ОЕГn = 25, ОЕГn = 30, ОЕАцn = 1 та ОЕАцn = 7_8 методом ІЧ-спектроскопії і на основі аналізу діаграм фізичних станів. Вперше показано, що досліджувані молекули здатні формувати гідратні оболонки із сильно і слабо зв'язаної води. Визначено кількість сильно і слабо зв'язаної води на молекулу ОЕГn = 5, ОЕГn = 25, ОЕГn = 30, ОЕАцn = 1 та ОЕАцn = 7_8.

Практичне значення одержаних результатів. Результати проведених в дисертаційній роботі комплексних досліджень фазової поведінки бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8, а також дані щодо числа гідратації молекул ОЕГn = 5, ОЕГn = 25, ОЕГn = 30, ОЕАцn = 1 і ОЕАцn = 7_8 можуть бути використані при розробці кріозахисних середовищ для низькотемпературної консервації біологічних об'єктів. Визначені в даній роботі значення температур склування і фазових переходів у водних розчинах ОЕГ та ОЕАц у діапазоні концентрацій 0_100 %, а також встановлені концентраційні діапазони формування тих чи інших фізичних станів, можуть бути застосовані для практичних рекомендацій при розробці технології кріоконсервування і подальшого тривалого зберігання біологічних об'єктів з використанням ОЕГ та ОЕАц як нових кріопротекторів.

Особистий внесок здобувача. Роботи [1_14], [16_20] виконані у співавторстві, але особистий внесок Животової О.М. у ці роботи є визначальним. Автором проведено аналіз і узагальнення даних літератури, здійснено обробку одержаних експериментальних результатів. Здобувач брав активну участь у виконанні експериментальних досліджень. Дисертантом спільно з науковим керівником та іншими співавторами були сформульовані завдання дослідження, інтерпретовані одержані результати і зроблені остаточні висновки. Роль автора була вирішальною у написанні статей та тез доповідей за темою дисертації. Дисертант особисто доповідав результати дисертації на всіх конференціях, де проводилась апробація роботи.

У роботах [1, 5, 7, 9, 13, 14] здобувачем особисто проведені калориметричні дослідження фазової поведінки бінарних систем вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8. Автор брав участь у проведенні кріомікроскопічних досліджень цих систем. Автором оброблені результати всіх досліджень, оцінено числа гідратації молекул ОЕАцn = 1 та ОЕАцn = 7_8.

У роботах [2_4, 6, 8, 10_12, 15, 16, 20] здобувачем проведено калориметричні дослідження фазової поведінки бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25 і вода-ОЕГn = 30. Автор брав участь у проведенні кріомікроскопічних та ІЧ_спектроскопічних досліджень цих систем. Автором оброблені результати досліджень, оцінено число гідратації молекул ОЕГn = 5, ОЕГn = 25 і ОЕГn = 30.

У роботах [17-19] дисертантом досліджено закономірності формування склоподібного стану в бінарних системах вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1, вода-ОЕАцn = 7_8.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації представлено і обговорено на 14 вітчизняних та міжнародних конференціях: Ювілейній конференції молодих учених ІПКіК НАН України, присвяченої 350_річчю м. Харкова "Холод в біології і медицині": (11-12 травня 2004 р., м. Харків, Україна); І Українській науковій конференції з міжнародним представництвом "Проблеми біологічної і медичної фізики" (20_22 вересня 2004 р., м. Харків, Україна); Щорічній конференції молодих учених ІПКіК НАН України "Холод в біології і медицині" (17-18 травня 2005 р., м. Харків, Україна); 3rd International Conference "Physics of Liquid Matter: Modern Problems" (May 27_31, 2005, Kyiv, Ukraine); I International Conference "Electronics and Applied Physics" (November, 24-27, 2005, Kyiv, Ukraine); П'ятій Харківській конференції молодих науковців "Радіофізика та НВЧ електроніка" (14-16 грудня 2005 р., м. Харків, Україна); Другій всеукраїнській науково-технічній конференції студентів, аспірантів і молодих учених "Актуальні питання теоретичної і прикладної фізики і біофізики "Фізика. Біофізика - 2006" (17-22 квітня 2006 р., Севастополь, Україна); II International Conference "Electronics and Applied Physics" (October, 11-14, 2006, Kyiv, Ukraine); VI Харківській конференції молодих науковців "Радіофізика та НВЧ електроніка" (13-14 грудня 2006 р., м. Харків, Україна); Щорічній конференції молодих учених ІПКіК НАН України "Холод в біології і медицині" (16-17 травня 2007 р., м. Харків, Україна); Конференції молодих учених "Фізика низьких температур (КМУ-ФНТ-2007)" (5-7 червня, 2007 р., м. Харків, Україна); VII Харківській конференції молодих науковців "Радіофізика та НВЧ електроніка" (12-14 грудня 2007 р., м. Харків, Україна); IV Всеукраїнській науково-технічній конференції "Актуальні питання теоретичної і прикладної біофізики, фізики і хімії " БФФХ - 2008" (21_26 квітня 2008 р., м. Севастополь, Україна); 1-ій Всеукраїнській науковій конференції молодих вчених "Фізика низьких температур (КМВ-ФНТ-2008)" (20 - 23 травня 2008 р., м. Харків, Україна); 4th International Conference "Physics of liquid matter: Modern problems" (May 23-26, 2008, Kyiv, Ukraine).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 20 наукових праць, серед яких 6 статей у провідних вітчизняних та іноземних журналах та 14 тез доповідей у збірниках матеріалів вітчизняних та міжнародних наукових конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і списку літератури. Повний обсяг дисертації складає 147 сторінок. Дисертація містить 52 ілюстрації, 8 таблиць, з них 5 ілюстрацій займають повні сторінки. Список використаних літературних джерел викладений на 23 сторінках і складається з 196 найменувань.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми роботи, сформульовані цілі і завдання дослідження, показаний зв'язок роботи з науковими програмами і темами та особистий внесок здобувача, визначені наукова новизна і практичне значення одержаних результатів, наведені відомості про апробацію результатів.

У розділі 1 представлено огляд літератури, присвячений сучасному стану досліджень фазової поведінки бінарних систем, що містять воду. Описано процеси кристалізації, плавлення і склування, а також існуючі на даний момент теорії склування. Проведено аналіз фазових діаграм склад-температура водних розчинів різних сполук (особливо тих, що мають кріопротекторні властивості) при температурах нижче 273 К. Для всіх описаних діаграм характерно присутність областей, що відображають наявність метастабільних станів в системах. Описано можливості вивчення фазових переходів і склування методами ДСК і кріомікроскопії. Приведено і проаналізовано різні форми кристалів, що утворюються у водних розчинах полярних речовин при температурах нижче 273 К. Описано міжмолекулярні взаємодії в системах вода-полярна речовина. Описано відомі на даний момент результати досліджень фізичних властивостей ОЕГ і ОЕАц та їх водних розчинів, а також застосування досліджуваних сполук, як кріопротекторів.

У розділі 2 описано методику приготування зразків для дослідження, а також методи дослідження. У роботі досліджувалися бінарні системи вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8

Для всіх експериментів, що проводили в роботі, готували водні розчини ОЕГn = 5, ОЕГn = 25, ОЕГn = 30, ОЕАцn = 1 і ОЕАцn = 7_8 на бідистильованій воді методом зважування. Концентрацію виражали в масових процентах.

Рис. 1. Оксиетильований гліцерин зі ступенем полімеризації n (n, k N, n > k) Рис. 2. Оксиетильований ацетамід зі ступенем полімеризації n

Для дослідження низькотемпературних фазових переходів і склування використовували диференційний скануючий калориметр, розроблений і виготовлений в ІПКіК НАН України. Робочу камеру даного пристрою можна заздалегідь охолодити до будь-якої заданої температури в діапазоні 273-77 К, потім помістити в комірку зразок, який був попередньо охолоджений із будь-якою необхідною швидкістю. Це дозволяє досліджувати зразки, охолоджені з високими швидкостями (~10 К/с і більш). Точність вимірювання температури складала ±0,5 К. Водні розчини ОЕГn = 5, ОЕГn = 25, ОЕГn = 30, ОЕАцn = 1 і ОЕАцn = 7_8 масою близько 500 мг поміщали в тонкостінний стакан з неіржавіючої сталі із товщиною стінок 0,1 мм і закривали кришкою. Охолодження зразків проводили шляхом занурення в рідкий азот із середньою швидкістю охолодження 3,3 К/с. Температури розсклування і фазових переходів визначали на підставі термограм, отриманих при нагріванні із швидкістю 8,3 10-3 К/c в діапазоні температур 123_283 К.

Динаміку кристалоутворення досліджували на кріомікроскопічному комплексі, розробленому СКТБ з ДВ Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України на базі мікроскопа МБИ-15У. Зразки у вигляді краплі наносили на предметне скло робочої камери кріоприставки, покривали накривним склом для запобігання висихання та отримання тонкошарового препарату, що дозволяє спостерігати чітке зображення на просвіт. З метою усунення можливого випадкового переохолодження в зразки вносили кристали AgI, що є ефективними агентами для утворення кристалів льоду. Спостереження вели при охолодженні зразків до 173 К із швидкістю 0,5 К/c і при подальшому нагріві до 273 К із швидкістю 8,3 10-2 К/c. Результати спостережень фіксували фотографічно при 100_кратному збільшенні. Похибка реалізації заданого значення швидкості охолодження і нагрівання в усталеному режимі не перевищувала 10 %. Відхилення температури стабілізації від заданого значення в сталому режимі не перевищувало 2 К.

ІЧ-спектри реєстрували на спектрофотометрі UR-20 (НДР, Carl Zeiss). Тонкий шар розчину розміщували між двома віконцями CaF2. Оптимальна ширина щілини відповідала щілинній програмі 4. Швидкість сканування складала 64 см-1 хв-1. Всі експерименти виконували при кімнатній температурі (~ 293 К). Значення хвильового числа одержували усередненням результатів 3 експериментів. Достовірність визначення хвильових чисел перевіряли по спектру еталонної плівки полістиролу. Похибка визначення хвильових чисел складала 1-2 см-1. Розкид виміряних значень хвильових чисел лежав у межах паспортних значень похибки спектрофотометра.

Квантово-хімічні розрахунки оптимізованої геометрії і зарядів фрагмента молекули ОЕГ і молекули води були виконані для умов вакууму з використанням програмного пакету GAMESS (версія R2 від 20 червня 2002) за методом теорії функціонала густини (DFT) з використанням функціонала B3LYP у базисі 6_31G**. Заряди оптимізованих молекул розраховували за методом Мерц-Коллмана.

У розділі 3 наведено результати дослідження фазових переходів і склування бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25 і вода-ОЕГn = 30, а також міжмолекулярних взаємодій у цих системах. Термограми всіх досліджуваних систем отримані в діапазоні концентрацій 0_100 % і діапазоні температур 123_283 К.

На діаграмі системи вода-ОЕГn = 5 виділено наступні області фізичних станів: область I - суміш кристалів льоду і концентрованого розчину ОЕГn = 5, що перебуває в твердому аморфному стані; II - суміш кристалів льоду і включень з 71 %-го розчину ОЕГn = 5, що знаходиться в рідкому стані; III - суміш кристалів льоду, які добудувались на етапі нагрівання розчинів і включень з 71 %-го розчину ОЕГn = 5, що знаходиться в рідкому стані; IV - рідкий стан системи; V - твердий аморфний стан; VI - стан переохолодженої рідини; VII - суміш кристалів льоду і рідкого 71 %-го розчину ОЕГn = 5. На діаграмі системи вода-ОЕГn = 30 крім описаних областей існують також області VII_IX: VII - суміш кристалів льоду і рідкого розчину ОЕГn = 30 з концентрацією 62%; VIII - рідкий стан; IX - суміш кристалів ОЕГn = 30 і рідкого розчину ОЕГn = 30 концентрації 75%. Характер формування кристалічних і аморфних фаз в досліджуваних системах дає підставу розділити їх діаграми фізичних станів на три i_iii (система вода-ОЕГn = 5) та чотири i_iv (система вода-ОЕГn = 30) концентраційних діапазонів, що відрізняються різними наборами фізичних станів.

Теплові ефекти, що спостерігаються, і відповідно, діаграма і фізичні стани системи вода-ОЕГn = 25 аналогічні таким для системи вода-ОЕГn = 30. Відмінності полягають в нижчих значеннях температур фазових переходів і склування в порівнянні з системою вода-ОЕГn = 30. Таким чином, із зростанням ступеня полімеризації спостерігається зростання температур фазових переходів і склування, що характерне для гомологічних рядів олігомерів.

З метою дослідження динаміки кристалоутворення були проведені кріомікроскопічні дослідження водних розчинів ОЕГn = 5, ОЕГn = 25 та ОЕГn = 30 в кожному з концентраційних діапазонів, виділених на діаграмі. Динаміка кристалоутворення та морфологія кристалів для системи вода-ОЕГn = 30 є аналогічними таким для систем вода-ОЕГn = 5 та вода-ОЕГn = 25 (окрім діапазону iv, відсутнього для системи вода-ОЕГn = 5). У діапазоні i на етапі охолодження спостерігалася кристалізація льоду з формуванням включень з некристалізованих концентрованих розчинів ОЕГ. На етапі нагрівання значні зміни не спостерігалися до початку плавлення. У діапазоні ii системи тверднули в аморфному стані, а на етапі нагрівання спостерігалися зародження і ріст кристалів льоду у вигляді дендритів, що мають осі першого, другого і вищих порядків. У діапазоні iii всі системи залишалися аморфними як при охолодженні, так і при нагріванні. У діапазоні iv, характерному для лише систем вода-ОЕГn = 25 і вода-ОЕГn = 30, кристалізація відбувалася при охолодженні у вигляді формування сітчастої структури з тонких довгих випадковим чином орієнтованих кристалів ОЕГn = 25 та ОЕГn = 30

На мікрофотографіях вказані температури зйомки. Всі мікрофотографії мають однакове збільшення. Темні плями на мікрофотографіях - кристали AgI.

Таким чином, дослідження фазової поведінки бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30 як методом ДСК, так і методом оптичної кріомікроскопії показали, що залежно від концентрації після охолодження із достатньо високими швидкостями для систем характерне твердіння в гетерогенному стані, що включає як кристалічну, так і метастабільну склоподібну фази, або в гомогенному - склоподібному. Подальше повільне нагрівання сприяє виходу систем із метастабільного стану через кристалізацію.

Системи вода-полярна речовина, формують міжмолекулярні водневі зв'язки. Нами були оцінені числа гідратації на основі аналізу діаграм фізичних станів. В концентраційному діапазоні iii кристалізація води не спостерігається ні на етапі охолодження, ні на етапі нагрівання. Отже, всі молекули води, що знаходяться в системі при співвідношенні компонентів, що відповідає діапазону iii, виявляються сильно зв'язаними з молекулами ОЕГ, в результаті чого їм термодинамічно невигідно формувати кристали льоду. В концентраційному діапазоні ii система залишається аморфною на етапі охолодження, однак на етапі нагрівання відбувається кристалізація води. Це пояснюється тим, що навколо молекули ОЕГ окрім гідратної оболонки з сильно зв'язаних молекул води, формується також шар із слабозв'язаних молекул води, котрим в ході повільного нагрівання виявляється термодинамічно вигідніше формувати кристали льоду, ніж входити в склад гідратної оболонки молекули ОЕГ. Як тільки кількість молекул води на молекулу ОЕГ досягає величини, що відповідає межі діапазонів ii та iii, кристалізація води на етапі нагрівання не відбувається. Таким чином, гранична концентрація між діапазонами ii_iii відповідає кількості сильно зв'язаної незамерзаючої води, а концентрація між діапазонами i_ii - загальній кількості зв'язаної води, як слабо, так і сильно зв'язаної.

Відношення числа молекул води до числа молекул ОЕГ при будь-якому значенні концентрації, що виражена в масових процентах, може бути розраховано за наступною формулою:

,

де - маса води в системі; - маса ОЕГ в системі; - молярна маса води; MОЕГ - молярна маса ОЕГ.

Результати розрахунків чисел гідратації молекул ОЕГ наведені в табл. 1.

Таблиця 1 Числа гідратації молекул ОЕГn = 5, ОЕГn = 25 і ОЕГn = 30, оцінені на підставі аналізу діаграм бінарних систем вода-ОЕГ

Гідратація молекул ОЕГn = 25 і ОЕГn = 30 в основному визначається гідратацією ефірних груп, оскільки внесок гідроксильних груп гліцерину в гідратацію всієї молекули ОЕГ виявляється незначним. У зв'язку з цим стає можлива оцінка гідратації однієї ефірної групи молекули ОЕГ. Показано, що кожна з них зв'язує близько трьох молекул води, з яких 1_2 сильно і 1_2 слабо.

Одержані числа гідратації були підтверджені методом ІЧ_спектроскопії. Однак смуги поглинання -ОН груп перекриваються смугами поглинання води, і простежити за ними не є можливим. За допомогою квантово-хімічних розрахунків нами було показано, що різниця зарядів між гідроксильними групами і водою значно перевищує різницю зарядів між ефірними групами оксиетильних ланок і водою. Це вказує на те, що гідроксильні групи гідратуються в першу чергу, а ефірні групи - в другу. Отже, закінчення гідратації етоксигрупи молекули ОЕГ відповідає також і закінченню гідратації всієї молекули ОЕГ.

З отриманих ІЧ-спектрів видно, що при збільшенні змісту води в зразку спостерігається низькочастотний зсув смуги поглинання валентного антисиметричного коливання -С-О-С- груп ОЕГn = 5 (1100 см-1) Оскільки частота коливання атомів, включених в Н-зв'язок, чутлива до міжмолекулярних взаємодій, даний зсув ми пов'язуємо із взаємодією атома кисню групи -С-О-С- з водою. Максимальний зсув хвильового числа спостерігається при наявності близько 20 молекул води на одну молекулу ОЕГn = 5. При подальшому збільшенню змісту води зсув не спостерігається, що говорить про закінчення гідратації С-О-С груп, а також, як вказано вище, про закінчення гідратації всієї молекули ОЕГn = 5. Залежності були отримані також для водних розчинів ОЕГn = 25 та ОЕГn = 30. Показано, що кожна молекула ОЕГn = 25 здатна зв'язати близько 75 молекул води, молекула ОЕГn = 30 - близько 90, що досить добре відповідає даним калориметричних досліджень.

З метою виявлення закономірностей формування аморфного стану були одержані концентраційні залежності стрибка теплоємності Cp при розсклуванні. Виявлено, що максимум цієї величини припадає на область концентрацій, близьких до евтектичних. Ця область характеризується максимальною стабільністю аморфного стану і максимальним ступенем втягнення молекул ОЕГ і води у міжмолекулярні водневі зв'язки.

У розділі 4 досліджено фізичні стани бінарних систем вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8 та міжмолекулярні взаємодії у цих системах. Для систем вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 спостерігаються процеси, аналогічні процесам, що мають місце в системі вода-ОЕГn = 5. Відповідно, діаграми систем вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 можуть бути розбиті на концентраційні діапазони i_iii, для яких характерний певний набір фізичних станів. Для системи вода-ОЕАцn = 1 це області фізичних станів: область I - суміш кристалів льоду і концентрованого розчину ОЕАцn = 1, що перебуває в твердому аморфному стані; II - суміш кристалів льоду і включень з 64 %-го розчину ОЕАцn = 1, що знаходиться в рідкому стані; III - суміш кристалів льоду, які добудувались на етапі нагрівання розчинів, і включень з 64 %-го розчину ОЕАцn = 1, що знаходиться в рідкому стані; IV - рідкий стан системи; V - твердий аморфний стан; VI - стан переохолодженої рідини; VII - суміш кристалів льоду і рідкого 64 %-го розчину ОЕАцn = 1.

Кріомікроскопічні дослідження показали, що в області низьких концентрацій ОЕАц спостерігалася кристалізація води на етапі охолодження із формуванням аморфних включень з розчинів ОЕАц евтектичної концентрації. В області середніх концентрацій ОЕАц системи тверднули в аморфному стані, а ріст кристалів льоду у вигляді дендритів відбувалася на етапі нагріву. У області високих концентрацій ОЕАц системи залишалися повністю аморфними як на етапі охолодження, так і на етапі нагрівання. Таким чином, процеси кристалоутворення у системах вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 подібні до таких у системі вода-ОЕГцn = 5.

На підставі аналізу діаграм фізичних станів бінарних систем вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 було оцінено числа гідратації молекул ОЕАц (табл. 2) аналогічно до міркувань, наведених у розділі 3.

Таблиця 2 Числа гідратації молекул ОЕАцn = 1 та ОЕАцn = 7-8, оцінені на підставі аналізу діаграм бінарних систем вода-ОЕАц

У системах вода-ОЕАцn = 1 та вода-ОЕАцn = 7_8 спостерігається максимальна кількість аморфної фази в області концентрацій, близьких до евтектичних, де стрибок теплоємності має максимум.

Висновки

У дисертаційній роботі вирішене наукове завдання, спрямоване на дослідження фізичних станів бінарних систем вода-ОЕГn = 5, вода-ОЕГn = 25, вода-ОЕГn = 30, вода-ОЕАцn = 1 і вода-ОЕАцn = 7_8 в діапазоні концентрацій 0_100 % і температурному діапазоні 123_273 К, а також міжмолекулярних взаємодій в цих системах.

1. Вперше побудовано фазові діаграми досліджуваних бінарних систем. Встановлено закономірності розвитку кристалічних і аморфних структур в досліджуваних гідратованих системах в термодинамічно нерівноважних умовах, що виникають в результаті охолодження з високими швидкостями.

2. Показано, що в діапазоні низьких концентрацій неводного компоненту при охолодженні утворюються кристали льоду і аморфні включення постійного складу, близького до евтектичного. Добудова кристалів льоду відбувається на етапі нагрівання за рахунок молекул води, рухливість яких значно зросла при розсклуванні.

3. Встановлено, що в діапазоні середніх концентрацій неводного компоненту системи тверднуть в метастабільному склоподібному стані, з якого виходять на етапі нагріву в внаслідок розвитку кристалізації води у вигляді дендритів, що мають осі різних порядків.

4. У області помірно високих концентрацій всіх досліджуваних речовин, а також високих концентрацій ОЕГn = 5, ОЕАцn = 1 та ОЕАцn = 7_8 відбувається формування аморфного стану в результаті повного зв'язування води молекулами досліджуваних речовин за допомогою водневих зв'язків. Максимальна залученість компонентів систем у формування міжмолекулярних водневих зв'язків характерна для області евтектичних концентрацій, де спостерігається максимальна кількість аморфної фази.

5. Показано, що у області високих концентрацій ОЕГn = 25 та ОЕГn = 30 кристалізується неводний компонент у вигляді сітчастої структури із тонких довгих випадковим чином орієнтованих кристалів, що, ймовірно, обумовлено підвищенням внеску оксиетильних полімерних ланцюжків.

6. Вперше оцінено числа гідратації молекул ОЕГ і ОЕАц на підставі аналізу фазових діаграм досліджуваних систем і даних ІЧ-спекутроскопії: молекула ОЕГn = 5 зв'язує близько 20 молекулу води, з них близько 7 сильно; ОЕГn = 25 - близько 72 з них близько 34 сильно; ОЕГn = 30 - близько 92 з них близько 48 сильно; ОЕАцn = 1 - близько 8 з них близько 3 сильно; ОЕАцn = 7-8 - близько 32-33 з них близько 8_9 сильно; кожна етоксигрупа молекул ОЕГ зв'язує близько трьох молекул води, з яких 1-2 сильно. Досить високі значення чисел гідратації пояснюють схильність розчинів досліджуваних речовин до склування.

Цитована література

1. Вода и водные растворы при температурах ниже 0 С / [Анджелл, М.Г. Скитс, С.А. Райс и др.] ; Под ред. Ф. Франкса; пер. с англ. З.В. Линевич. - К.: Наук. думка, 1985. - 388 с.

2. Пиментел Дж. Водородная связь / Дж. Пиментел, О. Мак_Клеллан; пер. с англ. М.О. Буланина, Г.С. Денисова, Д.Н. Щепкина; под ред. В.М. Чулановского. - М.: Мир, 1964. - 464 с.

3. Жмакин А.И. Физические основы криобиологии / А.И. Жмакин // Успехи физических наук. - 2008. - Т. 178, №3. - С. 243_266.

4. Белоус А.М. Криобиология: Монография / А.М. Белоус, В.И. Грищенко - К.: Наук. думка, 1994. - 432 с.

5. Матвиец Н.И. Оксиэтилирование глицерина - метод создания криозащитных веществ / Н.И. Матвиец // Современные проблемы криобиологии. - К.: Наук. думка, 1976. - С. 15_19.

6. Ханина Л.А. Оксиэтилирование амидов алифатических низкомолекулярных кислот как экспериментальный подход для получения новых нетоксичных криопротекторов / Л.А. Ханина, В.М. Гучок, В.В. Чеканова [и др.] // Проблемы криобиологии. - 1994. - №3. - С. 30_35.

7. Лубяный В.Г., Криопротекторная активность олигомеров ОЭГ в низкотемпературном консервировании эритроцитов / В.Г. Лубяный, Л.П. Бредихина, М.И. Шраго // Криобиология и криомедицина. - 1981. - вып. 8. - С. 34_40.

8. Ханина Л.А. Структура и криопротекторные свойства оксиэтилированных алифатических амидов / Л.А. Ханина, В.В. Чеканова, А.В. Николенко, А.М. Компаниец // Проблемы криобиологии. - 2001. - №3. - C. 22.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Зинченко А.В., Калориметрическое исследование водных растворов аддуктов N-ацетилэтаноламина / А.В. Зинченко, Е.Н. Животова, В.В. Чеканова, А.В. Николенко, А.М. Компаниец // Вісник ХНУ, № 665, Біофізичний вісник. - 2005. - Вип. 1 (15). - С. 111_115.

2. Животова Е.Н. Термический анализ бинарных систем вода-оксиэтилированный глицерин (степень полимеризации n = 5 и 25) при температурах ниже 273 К / Е.Н. Животова, А.В. Зинченко, В.В. Чеканова, А.М. Компаниец // Доповіді Національної академії наук України. - 2006. - №9. - С. 74-79.

3. Животова Е.Н. Исследование физических состояний бинарных систем вода-оксиэтилированный глицерин со степенью полимеризации n = 5 и 25 при температурах ниже 273 К методом криомикроскопии / Е.Н. Животова, Л.Г. Кулешова, А.В. Зинченко, В.В. Чеканова // Доповіді Національної академії наук України. - 2007. - №4. - С. 78_84.

4. Zhivotova E. N. Physical states of aqueous solutions of oxyethylated glycerol with polymerization degree of n = 30 at temperatures lower than 283 K / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko, L. G. Kuleshova, V. V. Chekanova, A. M. Kompaniets // CryoLetters. - 2007. - V. 28, No 4. - P. 261-270.

5. Животова Е.Н. Исследование физических состояний водных растворов оксиэтилированных производных ацетамида со степенью полимеризации n = 1 и 7_8 методом оптической криомикроскопии / Е.Н. Животова, Л.Г. Кулешова, А.В. Зинченко, В.В. Чеканова // Доповіді Національної академії наук України. - 2007. - №11. - С. 81-87.

6. Животова Е.Н. Оценка количества воды, связанной с оксиэтилированными производными глицерина / Е.Н. Животова, Е.В. Духопельников // Доповіді Національної академії наук України. - 2008. - №5. - С. 89-93.

7. Зинченко А.В. Исследование водных растворов оксиэтилированных производных ацетамида методом ДСК / А.В. Зинченко, Е.Н. Животова, В.В. Чеканова, А.М. Компаниец // Проблеми біологічної і медичної фізики: І Українська наукова конференція з міжнародним представництвом, 20_22 вересня 2004 р. : тези доповідей. - Х.: Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, 2004. - С. 85.

8. Zhivotova E. N. Calorimetric Investigations of Aqueous Solutions of Glycerol Oxyethylated Derivatives with Polymerization Degree of 5 and 25 / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko, V. V. Chekanova, A. M. Kompaniets // Холод в биологии и медицине: Ежегодная конференция молодых ученых ИПКиК НАН Украины, 17-18 мая 2005 г. : тезисы докл. - Проблемы криобиологии. - 2005. - Т. 15, № 4. - С. 723_724.

9. Zinchenko A. V. Phase transitions and metastable states in the system water--N-acetyl ethanolamine and its adducts within the temperature range of 273-77 K / A. V. Zinchenko, E. N. Zhivotova, V. D. Zinchenko // Physics of Liquid Matter: Modern Problems: 3rd International Conference, May 27_31, 2005 : Abstracts. - Kyiv: Taras Shevchenko Kyiv National University, 2005. - P. 161.

10. Zhivotova E. N. Investigation of water solutions of oxyethylated derivatives of glycerol with different polymerization degrees at temperatures lower than 10 С by the differential scanning calorimetry / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko // Electronics and Applied Physics: I International Conference, November, 24-27, 2005 : Proceedings. - Kyiv: Taras Shevchenko Kyiv National University, 2005. - P. 113-114.

11. Животова Е.Н. Исследование водных растворов оксиэтилированного глицерина (n = 30) методами ДСК и ИК-спектроскопии / Е.Н. Животова, Е.В. Духопельников // Радіофізика та НВЧ електроніка: П'ята Харківська конференція молодих науковців, 14-16 грудня 2005 р. : матеріали конф. - Х: Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН Украины, 2005. - C. 48.

12. Животова Е.Н. Исследование физических состояний оксиэтилированных производных глицерина методом ДСК и криомикроскопии / Е.Н. Животова, Л.Г. Кулешова, А.В. Зинченко // Актуальные вопросы теоретической и прикладной физики и биофизики "Физика. Биофизика - 2006": Вторая всеукраинская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, 17-22 апреля 2006 г. : материалы конф. - Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2006. - С. 23_26.