Автореферат (1145486), страница 5
Текст из файла (страница 5)
16), а размер определен методомлазерной дифракции (рис.17).Рис.16. Микрофотографии коллапсированных пленок стеарата кадмия, полученныеметодом сканирующей электронной микроскопии.При начальной стадии сжатия(слева) и высушенных коллапсированных ПЛБ, (справа) увеличение в 5000 разРис.17. Количественное распределение частиц диспергированного МСДля двух столь разных поверхностей: а) – частицы суспензиидиспергированного МС, собранного с водной субфазы и б) – регулярные ПЛБ,аналогичные объемному кристаллу можно было ожидать существенных различий ввеличинах свободной энергии и ζ-потенциала. Однако хорошее совпадениезависимостей ζ – рН и ζ – lgC для частиц диспергированных МС и регулярных ПЛБсвидетельствует, что частицы дисперсии коллапсированных монослоев имеет небеспорядочную (близкую к аморфной) структуру, а приближаются по характеруповерхности к регулярным ПЛБ.
Это имеет принципиальное значение дляисследования электроповерхностных свойств таких объектов, т.к. исследоватьметодом микроэлектрофореза дисперсию коллапсированных МС существеннолегче, чем создавать ПЛБ со значительным числом МС.В комплексном исследовании электроповерхностных свойств ПЛБпредставляет интерес изучение поверхностной проводимости (κs) . Известно, что длясиликатных поверхностей удельная поверхностная проводимость Кs имеет порядок10–8Ом-1. В случае ПЛБ стеариновой кислоты и ее солей удельная поверхностнаяпроводимость оказалась в несколько раз выше, чем для силикатных поверхностей(рис.18) Такие аномально высокие значения Кs могут быть объяснены тольконаличием тангенциальной проводимости самой мультимолекулярной структуры.Это подтверждается зависимостью удельной поверхностной проводимости от числамонослоев в структуре.
Чем больше число слоев, тем выше значения Кs (рис.19).1412125Ks 107, Ом -110Ks*107 Om-1844032134567898642010pHРис.18. Зависимость удельнойповерхностной проводимостиот рН для: 1-поверхностистекла, 2- ПЛБ CuSt2 , 3- ПЛБВаSt2, 4- ПЛБ CdSt2, 5-ПЛБНSt234567891011pHРис.19. Зависимость удельнойповерхностной проводимостиот рН для ПЛБ CdSt2,содержащих различное числослоев (снизу вверх 40,60 и 100МС)Кроме того удельная поверхностная проводимость ПЛБ тем больше, чем меньшеэнтальпии связывания ионов металла с монослоями стеариновой кислоты вмонослое, полученными методом калориметрического титрования (табл.1.)На основе полученных электрокинетических данных были рассчитанызначения электрокинетического заряда ПЛБ HSt в растворах KCl различнойконцентрации (10-3–10-5 моль/л).
Это позволило определить константу диссоциациистеариновойкислоты на поверхности ПЛБ методом двойного графическогоэкстраполирования.Суть этого метода можно объяснить на примере ионизации HSt, в растворе 11 зарядного электролита X+Y-. Диссоциация молекул стеариновой кислоты приводитк образованию отрицательного заряда, который локализуется в плоскости ММС созначением потенциала Ψ0. Эта реакция может быть представлена в виде:АНs → As- + Hs+ ,где A-s = R-COO-, а индекс s – обозначает принадлежность к границе раздела фаз.Поверхностная плотность кислоты : Ns= [AH]+[A-] + [A---X] Записав выражениезакона действия масс с учетом распределения Больцмана:[Hs+] = [H+]exp(-F Ψ0/RT),получаем:Ks = ([A-s] [H+s] / [AHs])exp(-F Ψ0/RT) =>pKs = pH – lg([A-] / [AH]) + F Ψ0/2,3RTгде [AHs] и [As-] – поверхностные плотности неионизированных и ионизированныхмолекул ПАВ.Часть ионизированных молекул связывается с катионами фоновогоэлектролита Х+, которые локализуются во внутренней плоскости Гельмгольца иобразуют поверхностные комплексы:As– + X+ = A–...
X+Поверхностная плотность кислоты : Ns= [AH]+[A-] + [A---X]Предположим, что потенциал внешней плоскости Гельмгольца ψd = ζ для σd можноиспользовать уравнение теории Гуи-Чепмена:ζ̅1 = − (80 ) �2 ℎ = −ζ2Удельная плотность поверхностного заряда представляется в виде:σ0 = e[A-s] ,а плотность заряда, локализованного во внутренней плоскости Гельмгольцаσ1 = e([A-...X+]).В силу электронейтральностиσ ζ = σ0 + σ1 = e([A-s] - [A-...X+])Для сильно разбавленных растворов Сxy→ 0 и следовательно[A-….X+] << [A-] и σ0 ≈σςlg [A-]/[AH] = lg ((σς /eNs) / (1-σς /eNs))pKs = pH - lg ((σς /eNs) / (1-σς /eNs)) + F Ψ 0/2,3RTилиpKs = pQs + F Ψ 0 / 2,3RTгде кажущаяся константа диссоциации HSt равна:pQs = pH - lg ((σς /eNs) / (1-σς /eNs)).Полученные результаты представляются в виде зависимостей pQs =f(σς /eNs +√С) приразличных концентрациях фонового электролита Проводят экстраполяцию на [A]=0 (т.е σς=0), а вторую на С=0. Для поверхности ПЛБ стеариновой кислоты данныепредставлены на рис.20.
Значение pKsдиссоциации стеариновой кислотысоставляет 9.1.pQa11321231110 σζ10+ C ⋅10 2 eNs9802468101214161820\Рис.20. Определение константы диссоциации МС HSt методом двойногоэкстраполирования в растворах KCl.(1 –10-5 моль/л., 2–10-4 моль/л., 3–10-3 моль/л.)Для проверки правомерности такого подхода и правильности экспериментальныхрезультатов был применен метод непрерывного потенциометрического кислотноосновного титрования, то есть метод, позволяющий непосредственно определить σ0.С этой целью титрованию подвергались дисперсии коллапсированных монослоевстеариновой кислоты. Для дисперсии таких частиц рКs = 9.0.
Недостатком этогометода может служить тот факт, что для получения достоверных результатов дляодного измерения необходимо снимать порядка 500 монослоев с поверхности.Такое большое количество монослоев практически невозможно снять при одних итех же условиях.Глава VI посвящена изучению адсорбционных свойств коллапсированных слоевстеаратов железа и меди.Ранее (гл.III.) методом масс-спектрометрии было определено, что для пленокЛенгмюра-Блоджетт, состоящих из монослоев стеариновой кислоты, снятой споверхности водной субфазы, содержащей ины Fe+3, основным структурным звеномявляется ион дистеарата железа (III) (FeSt2+) , при образовании которогозадействованы только две валентные возможности металла.
При этом третийзаместитель, связь металла с которым слабее, чем с остатками стеариновой кислоты,может быть различным. Это позволяет, согласно теории Пирсона, предположитьвозможность взаимодействия иона железа с соединениями, имеющими в своемсоставе активные «жесткие» гетероатомы, в частности с фосфорилированнымипептидами. Важной особенностью получаемых структур является также и то, чтоповерхность практически полностью состоит из атомов металла, которые непереходят в раствор и могут быть использованы в качестве металл-аффинныхсорбентов (МАС).Для проверки возможности использования ПЛБ на основе стеарата железа вкачестве МАС при помощи атомно-силового микроскопа(АСМ) Ntegra Aura (NTMDT, Россия),былипроведеныисследованияпроцессаадсорбциифосфорилированного белка бычьего казеина (casein Bos Taurus, молекулярная масса18 кДа) на ПЛБ на основее стеарата железа(III), перенесенных на твердую подложкуДанные представлены на рис.
21АВБГРис.21. Изображения, полученные методом атомно-силовой микроскопии: А– чистая кремниевая подложка; Б – подложка с нанесёнными ПЛБ на основестеарата железа(III); В – подложка с ПЛБ с адсорбированными молекулами казеина;Г – подложка с ПЛБ с белком после промывки 0.4 М водным раствором аммиакаНа данном рисунке представлены АСМ изображения чистой кремневойподложки (а). На изображении видна достаточно большая шероховатость исходнойподложки. Однако, при нанесении на нее пяти слоев стеариновой кислоты, снятой сраствора FeCl3 (10-4 моль/л, рН=4) шероховатость подложки уменьшается (б). Затемподложка была помещена в водный раствор казеина (концентрация 100 мкг/мл) насутки, после чего промыта дистиллированной водой для удалениянепровзаимодействовашего казеина с поверхности ПЛБ (в). На поверхности видныучастки, на которых адсорбировался казеин со средними размерами 200-500 нм.
Дляизучения возможности десорбции белка с поверхности ПЛБ, подложка с казеиномбыла помещена на 1 час в 0.4 М водный раствор аммиака (г), в результате чегопрактически все молекулы казеина были удалены с поверхности ПЛБ. Успешноепрохождение адсорбции и десорбции фосфорилированного белка в условиях,соответствующих классическому металл-аффинному анализу доказываетвозможность использования исследуемых ПЛБ в качестве МАС.
(РММС Fe(III)).Одной из основных характеристик МАС является их сорбционная емкость,поскольку именно она определяет возможность их практического применения.Исследования проводились на модельном объекте, в качестве которого был выбранфосфорилированный пептид с молекулярной массой 1500Да. и аминокислотнойпоследовательностью SSNGHV(pY)GKLSSI . В качестве сорбента сравнения былвыбран коммерческий гель PHOS-Select Iron Affinity Gel (Sigma Aldrich),содержащий ионы Fe+3, с заявленной емкостью до 0.3 мкмоль/г сорбента. Методомколичественногоопределенияпептидавпроскокебылавыбранавысокоэффективная жидкостная хроматография с ультрафиолетовым и массспектрометрическим детектированиемРис.
22. А: хроматограмма стандартного раствора SSNGHV(pY)GKLSSI вконцентрации 1 мг/мл; Б: хроматограмма проскока после металл-аффиннойхроматографии на РММС Fe(III)Таблица 2. Сорбционная емкость РММС Fe(III).Удельная сорбционная емкость, выраженная в:Среднеезначениемкмоль/дм20.001 ± 0.001мкмоль/мг0.035 ± 0.001Удельная сорбционная емкость РММС Fe(III) составляет не менее 0.03 мкмоль/мг,что значительно превышает емкость коммерческого сорбента (до 0.0003 мкмоль/мг).В фосфорилированных пептидах остаток фосфорной кислоты может бытьприсоединен к трем аминокислотным остаткам: серина (S), треонина (T), тирозина(Y). В связи с этим, можно ожидать, что пептиды с разными сайтамифосфорилирования будут связываться с изучаемыми сорбентами в различнойстепени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
