Диссертация (1144795), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Вязкость большинства жидкостей снижается с повышением температуры.БЖ − это гели и золи с различной концентрацией коллоидных веществ.Гель в процессе дегидратации представляет собой неуравновешенную в физико-химическом отношении систему, при дегидратации отдельные составляющие части геля взаимодействуют друг с другом, в результате устанавливается иное физическое и химическое равновесие [241]. В процессе дегидратации рыхлого геля, насыщенного водой, происходят сложные физикохимические процессы: перераспределение вещества, уплотнение геля иуменьшение его влажности, образование новых соединений в соответствии сизменившимися условиями, перекристаллизация и цементация [309].
Приудалении растворителя полимер выделяется не в виде кристаллов, как низкомолекулярное соединение, а в виде пленки [147].Среди коллоидных дисперсий особое значение в БЖ имеют гидрозоли(коллоидные дисперсии твердых частиц в воде). Различают гидрофильные игидрофобные золи.
Большая часть несвязанных с мембранами белковых молекул образует гидрофильные золи (белки крови, цитоплазмы). Живые си-47стемы обычно стремятся превратить гидрофобные золи в гидрофильные, более растворимые в водных средах [59; 191]. Так, молекулы липопротеидовпредставляют собой липидные гидрофобные ядра, окруженные пептиднымицепями. При внесении в воду, например, кристалла хлорида натрия, ионы Na+и Cl-, находящиеся на его поверхности, гидратируются – между ионами и полярными молекулами воды возникают ионно-дипольные связи. В результатеповерхностно расположенные ионы отрываются от кристалла и равномернораспределяются по всему объему раствора.При добавлении высококонцентрированных (насыщенных) растворовнейтральных солей к водным растворам высокомолекулярных соединенийпроисходит высаливание, высокомолекулярное вещество выпадает из раствора [59; 205]. Феномен вызван тем, что ионы добавляемых нейтральныхсолей, гидратируясь, отнимают воду у молекул полимеров и как бы «выдавливают» их из раствора за счет большей осмотической мощности.Таким образом, фундаментальные основы процессов растворения и испарения дают определённую информацию о самоорганизации БЖ при переходе в твёрдую фазу.1.2.3.
Структурная самоорганизация биологических жидкостейпри клиновидной дегидратацииИзучение структуры и динамики течений в капле, находящейся в толщежидкости или на твердой подложке, − одна из традиционных задач механикижидкостей [272; 273]. В результате систематических исследований, берущихсвое начало еще в XIX в. [381; 360], выявлено существенное влияние поверхностной конвекции, изменения фазового состояния, взаимодействия с окружающей средой или подложкой на перенос вещества внутри жидкой капли иформирование текстуры ее сухого остатка.Процессы формирования структур в высыхающих каплях многокомпонентных жидкостей представляют интерес в связи с многочисленными при-48ложениями [351]. В частности, структуры, наблюдаемые при высыхании БЖ,являются диагностическим признаком ряда заболеваний [20].Для исследований твердой фазы БЖ при высыхании используются различные кристаллографические методы, которые изучают структуры и формыкристаллов, образующихся при кристаллизации БЖ.
Существуют различныеметоды кристаллизации. В зависимости от того, кристаллизация какого вещества изучается: кристаллизация самой БЖ без добавления реагентов; кристаллизация биожидкости с добавлением кристаллообразующего вещества –методо тезиографии [62].В зависимости от способа кристаллизации: открытая капля (клиновидная дегидратация, дегидратация на открытой поверхности, кристаллизация воткрытой ячейке); закрытая капля (краевая дегидратация, дегидратация назакрытой поверхности, кристаллизация в закрытой ячейке); дегидратация подпокровным стеклом (оптическая ячейка, сэндвич-ячейка).Существуют принципиальные различия в исследовании капли сыворотки крови различными методами:Дегидратация открытой капли.
При помещении открытой капли натвердую подложку происходит относительно быстрое испарение воды и загустение капли. В этом случае различные компоненты БЖ (наиболее сильнопроявляется в сыворотке крови) не успевают кристаллизоваться. Вся БЖ затвердевает, чтопозволяет оценивать состояние белков.Исследование дегидратации открытой капли на твердой подложке использует ряд методов: метод выветренных налетов, метод кристаллическихналетов [68]; метод открытой капли [119]; метод клиновидной дегидратации[162]; метод профильной дегидратации [165]; свободный кристаллогенез [83;4]; плазмограмма [66]; метод микрокристаллоскопического анализа, микрокристаллоскопия; микрокристаллография, микрокристаллограмма; ксерогелеграфия [125]; метод кристаллизация из раствора на нагретой подложке[212; 330; 345]; метод кристаллизация капли, погруженной в жидкую пленку49на подложке [365]; метод кристаллизация из раствора на подложке с определенными физическими свойствами (гидрофильными, гидрофобными, супрамфифобными и др.) [257; 246]; метод кристаллизация из раствора на подложке с определенной структурой поверхности (периодическая ячеистая)[332]; метод кристаллизация из раствора на подложке с контролем формыкапли [332].Дегидратация закрытой капли.
При ограничении свободной поверхности испарения капли процесс испарения воды происходит очень медленно.Долгое время капля сохраняет жидкое состояние. Затвердевает только узкаяполоска сыворотки вдоль края. Вся остальная сыворотка остается в все времяв виде геля. Это приводит к тому, что различные компоненты сывороткикрови успевают кристаллизоваться. Таким образом, дегидратация закрытойкапли позволяет оценивать компонентный состав сыворотки крови, особенноналичие и количество тех компонент, которые легко выкристаллизовываются(минеральные соли, мочевина), или образуют жидкие кристаллы (липиды).Сохранность препаратов, полученных методом закрытой капли, очень высокая. Так как препарат защищен покровным стеклом.Исследование дегидратации, закрытой капли использует: метод закрытой капли [125]; метод краевой дегидратации [162; 165]; кристаллизация воптической ячейке [28]; кристаллизация в аналитической ячейке.Тезиография. В тезиографических исследованиях можно оценить состояние белков по степени их взаимодействия с кристаллообразующим веществом.
При нарушении состояния белков нарушается их взаимодействие скристаллообразующим веществом, что приводит к нарушению структурыкристаллов. Разумеется, что у каждого метода имеются свои преимущества инедостатки. Метод открытой капли лучше выявляет нарушения в структуребелков. Метод закрытой капли лучше выявляет нарушения в структуре липидов.Кристаллизация вещества с добавленным реактивом (тезиография) ис-50пользует: метод микрохимического анализа [68]; кристаллизация хлоридамеди (copper chloride crystallization); тезиография [65], тезиограмма; инициированный кристаллогенез [83; 4].Поэтому для диагностики целесообразно пользоваться не одним какимто методом, а проводить комплексную диагностику разными методами параллельно. В работе использовался метод открытой капли и рассматриваласьклиновидная дегидратация для всех видов БЖ.Явление дегидратационной самоорганизации положено в основу одного из методов медицинской диагностики − метода клиновидной дегидратациибиологических жидкостей [165].
Метод получил дальнейшее развитие в различных областях медицины: в оториноларингологии [166]; в нефрологии[167; 168]; в офтальмологии [169].Процесс высыхания капель многокомпонентных растворов включаетнесколько этапов: начальный гидродинамический (жидкость представляетсобой слабый раствор входящих в ее состав веществ), и последующие этапыкристаллизации и полного высыхания [70; 148].
Текстура сухого остатканачинает формироваться уже на начальном гидродинамическом этапе, на котором происходит пространственное перераспределение первоначально однородно распределенных компонентов истинных или коллоидных растворов.На процесс самоорганизации БЖ и форму образующихся структур влияют скорость и направление отвода тепла [13], конвекционные токи жидкости [25].
Форма кристаллов зависит от природы образующих их веществ иусловий роста [62], наиболее сильно влияют скорость осаждения и кристаллизации. При медленном осаждении вырастают сравнительно крупные, хорошо сформированные кристаллы [314]. В концентрированных растворахпроисходит очень быстрое их осаждение, вследствие чего образуется многоцентров кристаллизации и выпадает большое количество мелких кристаллов.На скорость кристаллизации также влияет быстрота испарения растворителя,которая определяется не только концентрацией раствора, но и внешними51условиями, в том числе влажностью и температурой.Экспериментально показано, что диаметр капли влияет на характерструктурообразования [382] и зависит от качества подготовки подложки[324] и ее вида [287], определяющей краевой угол смачивания и участвующей в процессе пиннинга [223; 224].
Пиннинг на границе капля − подложкаприводит к скачкообразному изменению энергии капли и образованию концентрических колец осадка [387], а также является одним из механизмов,определяющих радиальное движение растворенных в жидкости частиц.В процессе высыхания в капле создаются градиенты температуры, концентрации растворенных веществ (взвешенных частиц) и коэффициента поверхностного натяжения [306; 347].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
