Диссертация (1150176), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В этом случае добавки полиэлектролитадолжны вызывать замедление адсорбции, что проявляется в изменении кинетическихзависимостей поверхностных свойств (рис. 19, 20).На изображениях, полученных с помощью АСМ (рис. 22), для равновесных пленок,перенесенных на поверхность слюды, видно, что при небольших добавках ПССморфология пленки близка к результатам, полученным для чистого белка. С ростомконцентрации полиэлектролита сильное замедление адсорбции приводит к тому, чтоконцентрация компактных частиц на поверхности, соответствующих глобулярнымкомплексам, уменьшается.При переходе к растворам с рН=2,3 и рН=3,8 характер кинетических зависимостейменяется (рис. 23, 24). Эти значения рН находятся ниже изоэлектрической точки белка,когда глобулы БСА имеют положительный заряд, а молекулы ПСС – отрицательный.79807060r , мН/м50403020100050100150200250300350t, минРис.23.Кинетическиезависимостидействительнойчастидинамическойповерхностной упругости растворов смесей БСА/ПСС при рН=3,8 и концентрацияхПСС: 0 (квадраты), 2*10-5(снежинки), 2*10-4 (ромбы), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (круги),2*10-1мг/мл (треугольники).7572 , мН/м696663605754050100150200250300350t, минРис.
24. Кинетические зависимости поверхностного натяжения растворов смесейБСА/ПСС при рН = 3,8 и концентрациях 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).80807060r , мН/м504030201000246810 12 14 16 18 20 22 , мН/мРис. 25. Зависимости действительной части динамической поверхностнойупругости от поверхностного давления растворов смесей БСА/ПСС при рН=3,8 иконцентрациях ПСС 0 (квадраты), 2*10-5 (снежинки), 2*10-4 (ромбы), 2*10-3 (звезды),2*10-1мг/мл (треугольники).Следовательно, можно ожидать сильное взаимодействие между молекулами.
Отметим,что в работах, посвященных объемным свойствам растворов БСА/ПСС, наблюдалосьобразование сложных комплексов и даже фазовое разделение при рН < 4 [11,13,112].Однако в этих работах использовались концентрации компонентов, на несколькопорядков превышающие концентрации растворов, исследованных в данной работе. Вэтом случае образование крупных агрегатов становится заметным в результатеувеличения мутности раствора и последующей седиментации агрегатов.В данной работе все исследованные растворы оставались оптически прозрачнымикак для рН=2,3, так и для рН=3,8 вне зависимости от концентрации ПСС, по-видимому,из-за низкой концентрации компонентов.При малых концентрациях ПСС (2*10-5 и 2*10-4 мг/мл) на кинетическихзависимостях динамической поверхностной упругости при рН = 3,8 наблюдаетсялокальный максимум (рис.
23). Однако с ростом концентрации ПСС этот максимумисчезает, и кинетическая зависимость поверхностной упругости для раствора смесиснова приближается к соответствующей зависимости для раствора чистого белка. При81дальнейшем увеличении концентрации ПСС скорость изменения поверхностнойупругости резко уменьшается (рис. 23) и при концентрации 2*10-1 мг/мл действительнаячасть динамической поверхностной упругости достигает за пять часов только 24 мН/м.Скорость изменения поверхностного натяжения с ростом концентрации ПСС такжеизменяется немонотонно: при малых концентрациях скорость увеличивается, затем приконцентрациях больше 2*10-4 мг/мл скорость изменения поверхностного натяженияснова начинает быстро возрастать.Таким образом, при малых концентрациях ПСС динамические поверхностныесвойства растворов БСА/ПСС оказываются близкими к свойствам растворов смесиразноименно заряженных БСА и ПДАДМАХ.
Образующийся комплекс имеет меньшийзаряд и более поверхностно активен по сравнению с молекулой БСА. Когдаконцентрация полиэлектролита становится достаточно высокой, наблюдается сильноеуменьшение скорости изменения поверхностных свойств, как и в случае растворовБСА/ПСС при более высоком рН.Этот эффект можно объяснить переменой знака заряда комплекса в областиэквимолярных концентраций компонентов и увеличением абсолютной величины зарядапри высоких концентрациях полиэлектролита. Таким образом, взаимодействие междукомпонентами в растворах БСА/ПСС оказывается более сильным, чем в случаерастворов БСА/ПДАДМАХ, что, вероятно, связано с большей гибкостью цепи ПСС посравнению с ПДАДМАХ.На зависимости поверхностной упругости от поверхностного давления (рис.
25) дляраствора смеси БСА/ПСС при рН=3,8 виден отчетливый максимум для концентраций2*10-5 мг/мл - 2*10-3 мг/мл. При этом при низких поверхностных давлениях кривыесовпадают с результатами для растворов чистого белка.Максимумынакинетическихзависимостяхдинамическойповерхностнойупругости или зависимостях от поверхностного натяжения при малых концентрацияхполиэлектролита (2*10-5 мг/мл, 2*10-4 мг/мл) свидетельствуют о конформационныхпереходах в поверхностном слое, прежде всего, о начале разрушения третичнойструктуры белка [26,39,196]. Характер немонотонных кинетических зависимостей нарис. 5 напоминает соответствующие результаты для растворов смеси БСА с сильнымденатурантом – ГХГ [26].
В последнем случае в области максимума поверхностной82упругости начинается разрушение глобулярной структуры белка и последующееобразование петель и хвостов в поверхностном слое. В этом случае становитсявозможной релаксация поверхностных напряжений за счет обмена сегментами междуразличными областями поверхностного слоя, и поверхностная упругость начинаетуменьшаться. Подобный максимум наблюдался также для кинетических зависимостейдинамической поверхностной упругости в случае растворов смеси противоположнозаряженных БСА и ПДАДМАХ.Полученные результаты показывают, что в случае растворов смеси БСА/ПСС такженачинает разрушаться третичная структура белка уже при низких концентрацияхполиэлектролита.
Различие между максимальным значением модуля поверхностнойупругости и значением вблизи равновесия значительно меньше для растворовБСА/ПСС, чем для растворов БСА с добавками сильных денутурантов (ГХГ, мочевина,ионные ПАВ). По-видимому, взаимодействие с полиэлектролитами приводит лишь кчастичному разрушению третичной структуры белка. Важно отметить, что локальныймаксимум для растворов БСА/ПСС наблюдается при поверхностном давлении около 12мН/м(рис.25),т.е.прихарактеристическомдавлениидляданногобелка,соответствующем началу формирования дальней области поверхностного слоя врастворах всех ранее использованных денатурантов [26].
Этот факт служитдополнительным аргументом в пользу гипотезы о влиянии добавок ПСС на третичнуюструктуру БСА.По данным [11,13,112] при больших концентрациях компонентов при рН ≤ 4возникает фаза коацервата, образованная агрегатами с размерами более 100 нм, которыев свою очередь возникают за счет взаимодействия поляризованных комплексовбелок/полиэлектролит [11]. Однако, при исследованных концентрациях как при рН=4,так и при рН=2,3 отдельная фаза коацервата не образовывалось. Не наблюдалось такжеи опалесценции, которая могла бы указывать на наличие в растворе крупных агрегатов.Таким образом, можно предположить, что в области низких концентраций непроисходит заметного образования относительно крупных агрегатов, рассеивающихсвет.83IV.3. Динамическиелизоцим/ПССповерхностныесвойстварастворовкомплексовДинамические поверхностные свойства растворов комплексов лизоцима с ПССизмерялись как функция возраста поверхности и концентрации полиэлектролита припостоянной концентрации белка 3,5*10-6 М и при рН выше (рН = 11,3) и ниже (рН = 7)изоэлектрической точки.При рН = 7, когда лизоцим и ПСС заряжены разноименно, можно ожидатьсильного взаимодействия между компонентами.
Для растворов чистого лизоцима прирН=7 поверхностные свойства в течение примерно одного часа после образования новойповерхности близки к значениям для воды (рис. 26, 27). Индукционный период длярастворов лизоцима многократно обсуждался в литературе и связан с особенностямиуравнения состояния для монослоев этогобелка [143,144]. После индукционногопериода динамическая поверхностная упругость монотонно растет, достигая значенийхарактерных для глобулярных белков (рис. 26).Добавление ПСС уже при концентрации 2*10-5 мг/мл меняет поверхностныесвойства растворов лизоцима, увеличивая индукционный периодпочти в два раза.Последующее увеличение концентрации ПСС приводит к уменьшению индукционногопериода и его исчезновению при концентрации полиэлектролита выше 2*10 -2 мг/мл.Скоростьизмененияповерхностныхсвойствзаметноуменьшаетсясростомконцентрации ПСС.В отличие от растворов комплексов БСА/ПСС, для которых зависимостидинамической поверхностной упругости от динамического поверхностного давлениясовпадали для всех исследованных концентраций полиэлектролита, в случае растворовлизоцим/ПСС, эти зависимости близки, только если поверхностная упругостьдостаточно велика (≥ 10 мН/м) (рис.
28). На начальной стадии адсорбции полученныезависимости отличаются от соответствующих данных для растворов чистого белка, есликонцентрация полиэлектролита превышает 2*10-5 мг/мл. Этот результат указывает на то,что ПСС может проникать в ближнюю область адсорбционного слоя, изменяяповерхностное давление на начальной стадии адсорбции, когда поверхностнаяупругость мала.84100r , мН/м7550250050100150200250300350t, минРис. 26. Кинетические зависимости действительной части динамической поверхностнойупругости растворов лизоцим/ПСС при рН=7 и концентрациях ПСС 0 (квадраты), 2*10 -5(круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-3 (снежинки), 2*10-2 (звезды), 5*10-2 (ромбы), 1*101мг/мл (пятиугольники).75,072,5 , мН/м70,067,565,062,560,0050100150200250300350t, минРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
