Автореферат (1150175), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Приведены уравнения,описывающие кинетику адсорбции белков. Особое внимание уделено работам по теориидинамическойповерхностнойупругостиирезультатамисследованийдинамическихповерхностных свойств белков и их смесей с денатурантами различной химической природы.Исследованию поверхностных свойств растворов комплексов белок/полиэлектролит посвященовсего несколько работ, в которых взаимодействие между белками и полиэлектролитами намежфазной границе рассматривается в основном для растворов комплексов белков иполисахаридов.Во второй главе описываются экспериментальные методы, методика измерений иприготовление растворов белков.
Поверхностное натяжение измерялось методом пластинкиВильгельми. Использованные методы дилатационной поверхностной реологии (методосциллирующего кольца и метод осциллирующего барьера) основаны на регистрации откликасистемы на малое механическое возмущение поверхности жидкости. При слабом растяжении(сжатии) поверхности этот отклик определяется фундаментальным поверхностным свойствомсистемы–динамическойдилатационнойповерхностнойупругостью.Морфологияадсорбционных пленок определялась методом микроскопия атомных сил.
С этой целью пленкис водной поверхности переносились на поверхность слюды методом Ленгмюра-Блоджетт.Кинетикаадсорбцииисследоваласьспомощьюэллипсометрии.Разностьмеждуэллипсометрическими углами Δ для тонких однородных адсорбционных пленок и для воднойповерхностиоказываетсяпропорциональнойповерхностнойконцентрации.Размерывозникающих в объеме раствора агрегатов определялись методом динамического рассеяниясвета.В третьей главе рассматривается дилатационная динамическая поверхностная упругостьи динамическое поверхностное натяжение растворов смеси β-казеина и ПНИПАМ с цельюоценки влияния относительно слабых гидрофобных взаимодействий между компонентами вповерхностном слое на кинетические зависимости поверхностных свойств.
Все измеренияпроводились в области концентраций полимера от 8*10-5 до 0,02мг/мл при постояннойконцентрации белка 0,004 мг/мл.Кинетические зависимостидинамическойповерхностнойупругостименяются сувеличением концентрации ПНИПАМ от результатов, типичных для растворов чистого βказеина, к зависимостям, ранее полученным для растворов чистого ПНИПАМ. В области7средних концентраций можно наблюдать процесс перехода от адсорбционной пленки β-казеина кповерхностному слою ПНИПАМ во времени.В этом случае белок адсорбируется быстрее,однако, более высокая поверхностная активность ПНИПАМ приводит к вытеснению β-казеинаиз поверхностного слоя, даже если концентрация последнего в объеме в несколько раз вышеконцентрации ПНИПАМ.5040r , мН/м302010005101520253035 , мН/мРис.
1. Зависимости динамической поверхностнойупругости от поверхностного давления растворовсмеси β-казеина (при концентрации 0,004 мг/мл) иПНИПАМ с отношениями молярных концентраций(β-казеин/ПНИПАМ) ∞ (квадраты), 50 : 1 (круги), 20: 1 (снежинки), 10 : 1 (треугольники), 5: 1 (звезды), 2Рис. 2. Морфология пленок, полученных припереносе на поверхность слюды адсорбционныхпленок с поверхности растворов чистого β-казеина(слева) и смеси β-казеин/ПНИПАМ при молярномсоотношении 10:1 (справа).(ромбы), 1 : 1 (пятиугольники), 1 : 5(крестики).: 1Изменениеформыивеличиныпиков накинетическихкривыхдинамическойповерхностной упругости или на кривых зависимостей этой величины от поверхностногодавления указывают на взаимодействие между β-казеином и ПНИПАМ в поверхностном слое(рис.1).Увеличениеповерхностногодавления,соответствующеепервомумаксимумуповерхностной упругости указывает на влияние полимера и возникающие в результатезатруднения при образовании петель и хвостов. Взаимодействие β-казеина с гидрофобнымигруппами ПНИПАМ приводит к увеличению критического поверхностного давления,соответствующего началу вытеснения более гидрофобных частей молекулы белка с 16 мН/м до19 мН/м (при молярном соотношении 5:1), и к увеличению поверхностной упругости (областьвторогомаксимума).Слабоеуменьшениетретьегопиканакинетическихкривыхповерхностной упругости для раствора с соотношением компонентов 5:1.
указывает на то, чтоβ-казеин все еще присутствует в поверхностном слое спустя примерно два часа с моментаобразования поверхности Исследование морфологии пленок, полученных методом ЛенгмюраБлоджет, подтверждает вывод об образовании микрогетерогенных пленок при вытеснениибелка полимером (рис.2).8В четвертой главе рассмотрено применение дилатационной поверхностной реологии крастворам комплексов глобулярный белок/полиэлектролит с целью оценки влияния натретичную структуру белков взаимодействия с полиэлектролитом в поверхностном слое.Динамические поверхностные свойства растворов смеси БСА/ПДАДМАХ и БСА/ПССизмерялись как функция возраста поверхности и концентрации полиэлектролита приконцентрации БСА 8*10-5 мМ и четырех разных рН: 2,3, 3,8, 7 и 10,4.
В первом параграфе этойглавы рассматриваются динамические поверхностные свойства растворов комплексовБСА/ПДАДМАХ. При рН ниже изоэлектрической точки близость кинетических зависимостейдинамических поверхностных свойств к результатам для растворов чистого белка указывает наотсутствие взаимодействия между компонентами.С увеличением рН электростатическое взаимодействие между молекулами белка иполиэлектролита приводит к образованию комплексов. Поверхностная активность комплексаувеличивается по сравнению с результатами для раствора чистого белка.
В то же времяуменьшение общего заряда комплекса с увеличением концентрации полиэлектролита приводитк уменьшению электростатического барьера адсорбции, и, следовательно, к увеличениюскорости изменения поверхностных свойств на начальном этапе адсорбции.
Кроме того,зависимостидинамическойповерхностнойупругостиотвозрастаповерхностииповерхностного давления становятся немонотонными (рис. 3), что указывает на началоразрушения глобулярной структуры БСА в результате взаимодействия с полиэлектролитом.Поверхностное давление, соответствующее локальному максимуму (12 мН/м), являетсяхарактеристическим значением для БСА и соответствует вытеснению частей развернутоймолекулы из ближней области поверхностного слоя в дальнюю область в виде хвостов и петель.При поверхностном давлении, меньшем 12 мН/м, зависимости поверхностной упругости отповерхностного давления близки к данным для растворов чистого белка, и добавлениеполиэлектролита75невлияетнаструктуруадсорбционного слоя.60r , мН/м4530150051015 , мН/м2025Рис. 4.
Схема адсорбционного слоя первичных комплексовБСА/ПДАДМАХ.Рис. 3. Зависимость динамической поверхностной упругости от поверхностного давления растворов смесиБСА/ПДАДМАХ при рН=7 и концентрациях ПДАДМАХ: 0 (квадраты), 2*10 -5 (снежинки), 2*10-4 (ромбы), 2*10-3(звезды), 2*10-2 (круги), 2*10-1 мг/мл (треугольники).9Можнопредположить,чтопервичныйкомплексБСА/ПДАДМАХсостоитизотносительно жесткой глобулы, окруженной гибкой и мягкой оболочкой полиэлектролита.В процессе адсорбции эта оболочка вытесняется в дальнюю область поверхностного слояи не влияет на взаимодействия между глобулами в поверхностном слое при поверхностномдавлении меньше 12 мН/м (рис.
4).Во втором параграфе четвертой главы рассматриваются динамические поверхностныесвойства растворов комплексов БСА/ПСС. При рН=7 и рН=10,4, когда компоненты одноименнозаряжены, полиэлектролит не влияет на структуру поверхностного слоя, однако, скоростьизменения поверхностных свойств уменьшается с ростом концентрации полиэлектролита (рис.5). Этот результат указывает на образование комплексов БСА/ПСС за счет взаимодействияполиэлектролита с участками поверхности глобулы имеющими заряд, противоположныйсуммарному заряду молекулы белка. Взаимодействие между компонентами облегчаетсявысокой гибкостью молекулы ПСС и возможной стабилизацией комплексов за счетгидрофобных взаимодействий.
Образование комплекса приводит к увеличению суммарного8080707060605050r , мН/мr , мН/мзаряда адсорбирующихся частиц, и, следовательно, адсорбционного барьера.403020104030201000050100150200t, мин250300350050100150200250300350t, минРис. 5. Кинетические зависимости действительной части динамической поверхностной упругости растворовсмесей БСА/ПСС при рН=7 (слева) и рН=3,8 (справа) и концентрациях ПСС: 0 (квадраты), 2*10 -5(снежинки), 2*10-4(ромбы), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (круги), 2*10-1мг/мл (треугольники).При переходе к рН=2,3 и рН=3,8 характер кинетических зависимостей меняется (рис.
5).При низких концентрациях ПСС динамические поверхностные свойства растворов БСА/ПССоказываются близкими к свойствам растворов смеси разноименно заряженных БСА иПДАДМАХ. Образующийся комплекс имеет меньший заряд и более поверхностно активен посравнению с БСА. Скорость изменения поверхностных свойств увеличивается и назависимостях динамической поверхностной упругости появляется максимум, соответствующийхарактеристическому давлению образования петель и хвостов.
При увеличении концентрацииполиэлектролита (> 2*10-3 мг/мл) наблюдается сильное уменьшение скорости изменения10поверхностных свойств.Этот эффект можно объяснить переменой знака заряда комплекса вобласти эквимолярных концентраций компонентов и увеличением абсолютной величинызаряда при высоких концентрациях полиэлектролита. Таким образом, взаимодействие междукомпонентами в растворах БСА/ПСС оказывается сильнее, чем в случае растворовБСА/ПДАДМАХ, что, вероятно, связано с большей гибкостью цепи ПСС по сравнению сПДАДМАХ.Динамическиеповерхностныесвойстварастворовкомплексовлизоцим/ПССилизоцим/ПДАДМАХ измерялись как функция возраста поверхности и концентрацииполиэлектролита при постоянной концентрации белка 3,5*10-6 М и при рН выше (рН = 11,3) иниже (рН = 7) изоэлектрической точки. Втретьем параграфечетвертой главырассматриваются динамические поверхностные свойства растворов комплексов лизоцим/ПССДля растворов чистого лизоцима при рН=7 поверхностные свойства начинают менятьсяпосле индукционного периода (~ 1 час).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
