Диссертация (1150176), страница 13
Текст из файла (страница 13)
16). Полученныерезультатыуказываютнато,чтоповерхностныесвойстваопределяютсяпреимущественно адсорбированными молекулами БСА. Влияние полиэлектролитапроявляетсявосновномвувеличениискоростиизменениядинамическихповерхностных свойств с возрастом поверхности. Другой эффект полиэлектролитазаключается в увеличении равновесного поверхностного давления, что сопровождаетсяодновременным уменьшением поверхностной упругости.Полученные результаты (рис. 11 – 13) указывают на то, что компоненты невзаимодействуют друг с другом при рН 2,3 и 3,8, т.е. ниже изоэлектрической точки.Сильное электростатическое отталкивание препятствует образованию комплексов иповерхностныесвойстваизменяютсятолькозасчетадсорбцииБСА.Приисследованных концентрациях полиэлектролит не является поверхностно активным иостается в объемной фазе.С увеличением рН растет число отрицательно заряженных аминокислотныхостатков на поверхности глобулы и электростатическое взаимодействие междумолекуламибелкаиполиэлектролитаприводиткобразованиюкомплексовБСА/ПДАДМАХ в области выше изоэлектрической точки.При этом поверхностная активность комплекса увеличивается, что указывает на ростчисла гидрофобных групп на поверхности глобулярного комплекса.
Это приводит кувеличению поверхностного давления растворов комплексов по сравнению срезультатами для чистого раствора белка (рис. 15). В то же время уменьшение общегозарядакомплексауменьшениюсувеличениемэлектростатическогоконцентрациибарьераполиэлектролитаадсорбции.приводитОтталкиваниекмеждуадсорбировавшимися глобулами и частично заполненной поверхностью уменьшается, иадсорбция ускоряется. Этот эффект в свою очередь приводит к значительномуувеличению скорости изменения поверхностных свойств на начальном этапе адсорбции(рис. 14, 15).717560r , мН/м4530150050100150200250300350t, минРис. 14.
Кинетические зависимости действительной части динамической поверхностнойупругости растворов смеси БСА/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*10-1мг/мл (треугольники).7570 , мН/м65605550050100150200250300350t, минРис. 15. Кинетические зависимости поверхностного натяжения растворов смеси БСА/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).727560r , мН/м45301500510152025 , мН/мРис.
16. Зависимость динамической поверхностной упругости от поверхностногодавления растворов смеси БСА/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).Рис. 17. Схема адсорбционного слоя первичных комплексов БСА/ПДАДМАХ.73БAРис. 18.
Морфология пленок, полученных при переносе на поверхность слюдыадсорбционных пленок с поверхности растворов БСА при рН=7 (А) и растворов смесиБСА/ПДАДМАХ при рН=7 и концентрации полиэлетролита 2*10-3 мг/мл (Б).Несмотря на то, что кинетические зависимости динамических поверхностныхсвойств для различных концентраций полиэлектролита заметно отличаются друг отдруга, зависимости поверхностной упругости от поверхностного давления близки. Этоозначает, что наблюдаемые различия носят, прежде всего, кинетический характер, идобавление полиэлектролита не влияет на структуру адсорбционного слоя вплоть доповерхностного давления 11 мН/м, то есть в области поверхностных давлений,соответствующих монотонным кинетическим зависимостям поверхностной упругости.Можно предположить, что первичный комплекс БСА/ПДАДМАХ состоит изотносительно жесткой глобулы, окруженной гибкой и мягкой внешней оболочкойполиэлектролита.
Последняя не влияет на зависимости динамической поверхностнойупругости от поверхностного давления. Вероятно, полиэлектролит вытесняется изближней области поверхностного слоя. Оболочка полиэлектролита деформируется впроцессе адсорбции и не влияет на взаимодействия между глобулами в поверхностномслое, при условии, что поверхностное давление не превышает 11 мН/м (рис.17).Локальный максимум на кинетических зависимостях динамической поверхностнойупругости растворов глобулярных белков ранее наблюдался в том случае, если краствору белка был добавлен денатурант, и его содержание превышало некотороекритическое значение.
Этот эффект объяснялся разрушением третичной структуры74белка в поверхностном слое и образованием дальней области поверхностного слоя –области петель и хвостов [26,40,196].Локальный максимум на рис. 14 и 16 указывает на начало разрушения третичной ивозможно на частичное разрушение вторичной структуры БСА в результатевзаимодействия с полиэлектролитом. Локальный максимум для смешанных растворовБСА/ПДАДМАХ появляется при увеличении поверхностного давления выше 12 мН/м(рис. 16). Данная величина является характеристическим значением для БСА исоответствует вытеснению некоторых частей развернутой молекулы из ближней областиповерхностного слоя в дальнюю область поверхностного слоя в виде хвостов и петель врастворах денатурантов различной химической природы [26].В то же время кинетические зависимости поверхностной упругости смешанныхрастворовБСА/ПДАДМАХимеютнекоторыеотличияотсоответствующихзависимостей для растворов смесей БСА с сильными денатурантами.
Во-первых,максимум динамической поверхностной упругости (рис. 14, 16) не зависит в пределахпогрешности от концентрации полиэлектролита. Во-вторых, появление максимумапроисходит даже при очень малых концентрациях ПДАДМАХ (вплоть до 2*10-5мг/мл).В-третьих, динамическая поверхностная упругость в области после максимума все ещеостается сравнительно высокой при приближении к равновесию (примерно 45 мН/м), втом числе при высоких концентрациях ПДАДМАХ (2*10-1 мг/мл). Эти отличияповерхностных свойств растворов БСА/ПДАДМАХ от свойств растворов БСА/ГХГ иБСА/мочевина свидетельствуют о том, что третичная структура белка разрушается впервом случае лишь частично и степень ее разрушения лишь слабо зависит отконцентрации полиэлектролита.Морфология пленок (рис.18), перенесенных с помощью метода ЛенгмюраБлоджет, с поверхности раствора на поверхность слюды, также указывает наразворачивание глобул БСА под действием полиэлектролита.
На полученных АСМизображениях видно, что добавление ПДАДМАХ приводит к тому, что размеры частицв пленке увеличиваются и их границы становятся менее четкими. Можно предположить,что отдельные объекты, из которых состоит пленка, представляют частичноразвернутые глобулы БСА.75IV.2. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов БСА/ПССДля исследования адсорбционных пленок смесей БСА и ПСС на воднойповерхности были измерены поверхностное натяжение и поверхностная упругостьрастворов смеси как функции возраста поверхности и концентрации полиэлектролитапри четырех различных рН = 2,3; 3,8; 7; 10,4 и одной концентрации белка 8*10-8 М.Поверхностные свойства растворов БСА без добавок полиэлектролита типичны дляглобулярных белков: динамическая поверхностная упругость и поверхностное давлениемонотонно растут, достигая значений 80 мН/м и 12 мН/м, соответственно.
ПСС ввыбранномдиапазонеконцентрацийнеобладаетсобственнойповерхностнойактивностью.Кинетические зависимости поверхностных свойств при рН=7 и рН=10,4, а такжепри рН 2,3 и 3,8 очень близки. Поэтому ниже приведены экспериментальные результатытолько при рН = 7 и рН = 3,8.Динамическое поверхностное натяжение и динамическая поверхностная упругостьрастворов БСА/ПСС при рН 7 и при низких концентрациях ПСС (< ~ 2*10 -4 мг/мл)близки к результатам для растворов чистого белка (рис.
19, 20). С увеличениемконцентрации полиэлектролита, падение поверхностного натяжения замедляется и приконцентрации ПСС 2*10-2 мг/мл составляет менее 2 мН/м за пять часов послеобразованияновойповерхности.Приэтоммонотонныйростдинамическойповерхностной упругости с возрастом поверхности также значительно уменьшается.Если представить поверхностную упругость как функцию поверхностногодавления (рис.
21), то все зависимости в пределах погрешности совпадают сзависимостью для растворов чистого белка. Этот факт позволяет предположить, чтоструктура адсорбционной пленки не меняется при добавлении полиэлектролита при рН= 7 и 10,4. Вне зависимости от концентрации ПСС, поверхностные свойстваопределяются адсорбированными глобулами белка.
Молекулы БСА на границе растворгаз образуют прочную сеть межмолекулярных связей, в значительной степени сохраняясвою третичную структуру [54].Поскольку в исследуемой области концентраций ПСС не обладает поверхностнойактивностью [177], то для объяснения влияния добавок этого полиэлектролита на76807060r , мН/м50403020100050100150200250300350t, минРис. 19. Кинетические зависимости действительной части динамической поверхностнойупругости растворов смесей БСА/ПСС при рН = 7 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).7472 , мН/м706866646260050100150200250300t, минРис.
20. Кинетические зависимости поверхностного натяжения растворов смесейБСА/ПСС при рН = 7 и концентрации ПСС: 0 (квадраты), 2*10-5 (снежинки), 2*10-4(ромбы), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (круги), 2*10-1 мг/мл (треугольники).77807060r , мН/м5040302010002468101214161820 , мН/мРис. 21. Зависимость действительной части динамической поверхностной упругости отповерхностного давления растворов смесей БСА/ПСС при рН = 7 и концентрация ПСС:0 (квадраты), 2*10-5 (снежинки), 2*10-4 (ромбы), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (круги), 2*10-1мг/мл (треугольники).АБРис. 22. Морфология пленок, полученных при переносе на поверхность слюдыадсорбционных пленок с поверхности растворов смесей БСА/ПCC при концентрацииПCC 2*10-4 (А) и 2*10-2 мг/мл (Б).78динамические поверхностные свойства растворов БСА необходимо предположитьобразование комплексов БСА/ПСС при рН = 7 и 10,4, возникающих за счетвзаимодействия полиэлектролита с участками поверхности глобулы имеющими заряд,противоположный суммарному заряду молекулы белка.
Взаимодействие междукомпонентами облегчается высокой гибкостью молекулы ПСС.Образующиеся комплексы несут большой отрицательный заряд и, возможно,стабилизируются за счет гидрофобных взаимодействий. Действительно, известно, чтоповерхность глобулы БСА имеет гидрофобные участки, как и цепочка ПСС, содержащаягидрофобные стирольные группы. Добавки полиэлектролита в первую очередьсказывается на кинетических зависимостях поверхностных свойств. Образованиекомплекса приводит к увеличению суммарного заряда адсорбирующихся частиц, и,следовательно, адсорбционного барьера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
