Диссертация (1150176), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Хаотическое броуновское движение дисперсныхчастиц приводит к микроскопическим флуктуациям их локальной концентрации, что, всвою очередь, вызывает локальные флуктуации показателя преломления среды. Припрохождении лазерного луча через такую среду, часть света рассеивается на этихлокальных неоднородностях показателя преломления. Флуктуации интенсивностирассеянного света соответствуют флуктуациям локальной концентрации дисперсныхчастиц.Метод динамического рассеяния света позволяет измерить коэффициент диффузиидисперсных частиц в жидкости.

Информация о коэффициенте диффузии частицсодержится во временной корреляционной функции флуктуаций интенсивности57рассеянногосвета.Автокорреляционнаяфункцияфлуктуацийинтенсивностирассеянного света экспоненциально затухает во времени и характерное времярелаксации (η) связано с коэффициентом диффузии D:G   I (t ) I (t   )dt  B  Ae 2 q2D.(42)0где B – базовая линия, A – амплитуда, η – время задержки и q - модуль векторарассеяния.Если форма частиц известна или задана, их размер может быть рассчитан сиспользованием соответствующей формулы.

Для сферических частиц используетсяуравнение Стокса-Эйнштейна:RH kT,3 D(43)где η – вязкость растворителя.Гидродинамический радиус RH определяется как радиус твѐрдых сфер, которыедиффундируют с той же скоростью, что и реальные исследуемые частицы.II.6. Используемые реактивыБычий сывороточный альбумин (БСА) (Sigma - Aldrich, Германия), лизоцим (Sigma- Aldrich, Германия), β-казеин (Sigma - Aldrich, Германия), фибриноген (Sigma - Aldrich,Германия) использовались без дальнейшей очистки для приготовления исходныхрастворов с концентрацией С = 0,25 г/л, С=1,25 г/л, С=0,1 г/л, С=0,5 г/л соответственно.Все исследуемые растворы в дальнейшем готовились разбавлением исходныхрастворов.Исходные растворы БСА, β-казеина и фибриногена хранились при температурениже 50 С не более одной недели. Исходные растворы лизоцима хранились притемпературе ниже 50 С не более двух дней.Поли(стиролсульфонатнатрия)(ПСС),(Sigma-Aldrich,Германия)иполи(диметилдиалллиламмоний хлорид) (ПДАДМАХ) (Sigma - Aldrich, Германия),58использовались без дальнейшей очистки.

Растворы полиэлектролитов готовилисьразбавлением исходных растворов с концентрациями С=2 г/л и С=0,02 г/л.Поли(N-изопропиламид) (ПНИПАМ), (Полисайнсис, Германия), использовалсябез дальнейшей очистки. Растворы ПНИПАМ готовились разбавлением исходногораствора с концентрацией С=0,1 г/л.Бромиддодецилтриметиламмония(Sigma-Aldrich,Германия)дваждыперекристаллизовывали из смеси этилацетат/этанол.Додецилсульфат натрия (Sigma - Aldrich, Германия) дважды перекристализовывалииз этилового спирта.Гидрохлорид гуанидина и мочевина (Sigma - Aldrich, Германия) использовалисьбез дополнительной очистки.Хлорид натрия (Реахим,Москва) прокаливали при температуре 800оС вмуфельной печи с целью удаления органических примесей.рН исследуемого раствора регулировался путем добавления необходимогоколичества HCl (Сигма Тек, Москва) или NaOH (Вектон, Санкт-Петербург). Большаячасть измерений выполнялась при рН = 7 для БСА и рН = 7,0 для БЛГ в буферномрастворе, содержащем Na2HPO4 и NaH2PO4 (Sigma - Aldrich) и готовившемсянепосредственно перед началом эксперимента.

Ионная сила растворов варьировалась от0,002 до 0,02 М. Для приготовления растворов использовалась трижды перегнаннаявода. Две последние перегонки осуществлялись на установке, целиком сделанной изстекла. Поверхностное натяжение буферного раствора без белка составляло 72,8 мН/м59III. Динамические поверхностные свойства растворов β-казеин/ПНИПАМB водных растворах полиэлектролиты и белки взаимодействуют, прежде всего, засчет электростатического притяжения между противоположно заряженными группамимакромолекул, что приводит к образованию комплекса. Представляет интерес такжеоценка влияния более слабых взаимодействий между компонентами в поверхностномслое на кинетические зависимости поверхностных свойств, прежде всего, динамическойповерхностной упругости.

Поэтому перед исследованием поверхностных свойстврастворов белков и полиэлектролитов с сильным электростатическим взаимодействиемв данной главе рассматривается система, где кулоновские силы притяжения играютлишьвторостепеннуюрольпосравнению,например,сгидрофобнымивзаимодействиями. В этом случае можно ожидать, что более поверхностно-активныйкомпонент будет определять поверхностные свойства при отношении молярныхконцентраций компонентов, близком к единице. С целью выяснения роли гидрофобныхвзаимодействий между двумя высокомолекулярными соединениями в процессеформирования смешанной адсорбционной пленки были выполнены измерениядинамических поверхностных свойств растворов смеси неглобулярного белка β-казеинаи неионного амфифильного полимера –ПНИПАМ.Все измерения динамических поверхностных свойств проводились при постояннойконцентрации белка, равной 0,004 г/л.Кинетические зависимости динамического поверхностного натяжения (рис.7) идинамической поверхностной упругости растворов комплексов β-казеин-ПНИПАМможно разделить на три группы.

Если молярное отношение двух компонентов врастворе превышает или равно 10, то соответствующие кинетические зависимостисовпадают в пределах погрешности с результатами для растворов чистого β-казеина.Если молярное отношение компонентов меньше или равно двум, то динамическоеповерхностное натяжение определяется гомополимером и стремится к значениям,характерным для растворов ПНИПАМ при больших временах жизни поверхности.ПоверхностноенатяжениерастворовПНИПАМпрактическипостоянноврассматриваемом концентрационном интервале и равно примерно 42 мН/м.

В областипромежуточных молярных отношений компонентов, можно наблюдать постепенный60переход от значений, характерных для растворов β-казеина к значениям, характернымдля растворов ПНИПАМ.Кинетические зависимости поверхностного натяжения типичны для растворов двухневзаимодействующих ПАВ, заметно различающихся поактивности.Болеевысокаяповерхностнаяактивностьсвоей поверхностнойПНИПАМприводитквытеснению β-казеина из поверхностного слоя, даже если концентрация последнего вобъеме в несколько раз выше концентрации ПНИПАМ. С другой стороны, белокадсорбируется быстрее и в промежуточной области концентраций при соотношениибелок/ПНИПАМ 10:1 и 5:1 полученные результаты показывают, что адсорбционныйслой состоит преимущественно из белка на начальном этапе адсорбции, и только послеэтого, поверхностное натяжение начинает приближаться к значениям, характерным дляПНИПАМ.

Полученные значения равновесного поверхностного натяжения характерныдля растворов двух невзаимодействующих ПАВ, с различной поверхностнойактивностью.Кинетические зависимости динамической поверхностной упругости растворовсмесей β-казеин-ПНИПАМ оказываются более сложными (рис. 8). Если молярноеотношение белок/ПНИПАМ выше 10, то полученные кинетические зависимости с двумялокальными максимумами совпадают в пределах погрешности с результатами длярастворов чистого белка.

Форма кинетических кривых начинает меняться при молярномсоотношении 10:1. Оба пика на кинетической кривой немного увеличиваются, иповерхностная упругость начинает снова возрастать при времени жизни поверхностисвыше двух часов. При молярном соотношении 5:1 можно наблюдать последующееувеличение первых двух максимумов и появление третьего максимума. Форма и высотатретьего пика близка к соответствующим характеристикам пика для раствора чистогоПНИПАМ [168].Первые два локальных максимума на кинетических зависимостях динамическойповерхностной упругости пропадают при последующем увеличении концентрациигомополимера и третий максимум сдвигается в сторону меньших времен жизниповерхности. Таким образом кинетические зависимости динамической поверхностнойупругости меняются с увеличением концентрации ПНИПАМ от результатов, типичных61757065 , мН/м6055504540050100150200250300350t, минРис.

7. Кинетические зависимости поверхностного натяжения растворов смеси βказеина (при фиксированной концентрации 0,004 мг/мл) и ПНИПАМ с отношениямимолярных концентраций (β-казеин/ПНИПАМ) ∞ (квадраты), 50 : 1 (круги), 20 : 1(снежинки), 10 : 1 (треугольники), 5 : 1 (звезды), 2 : 1 (ромбы), 1 : 1 (пятиугольники), 1 :5 (крестики).5040r , мН/м3020100050100150200250300350t, минРис. 8. Кинетические зависимости динамической поверхностной упругости растворовсмеси β-казеина (при фиксированной концентрации 0,004 мг/мл) и ПНИПАМсотношениями молярных концентраций (β-казеин/ПНИПАМ) ∞ (квадраты), 50 : 1(круги), 20 : 1 (снежинки), 10 : 1 (треугольники), 5 : 1 (звезды), 2 : 1 (ромбы), 1 : 1(пятиугольники), 1 : 5 (крестики).62для растворов чистого β-казеина, к зависимостям, ранее полученным для растворовчистого ПНИПАМ.

Характеристики

Список файлов диссертации