Диссертация (1150176), страница 15
Текст из файла (страница 15)
27. Кинетические зависимости динамического поверхностного натяжениярастворов 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*10-1мг/мл(пятиугольники).85125r , мН/м10075502500,02,55,0 , мН/м7,510,012,5Рис. 28. Зависимости действительной части динамической поверхностной упругости отповерхностного давления растворов лизоцим/ПСС при рН=7 и концентрации ПСС: 0(квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-2 (звезды), 1*10-1 мг/мл(пятиугольники).5surf , град.43210020000t, с.4000060000Рис.
29. Кинетические зависимости эллипсометрического угла ∆ для растворовлизоцим/ПСС при рН = 7 и концентрациях ПСС 0 (квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4(снежинки), 2*10-3 (треугольники), 1*10-1мг/мл (пятиугольники).86Интенсивность, произвольные единицы12,510,07,55,02,50,00,1110100100010000d, нмРис. 30.
Зависимость интенсивности рассеяния от размера рассеивающих частиц длярастворов лизоцим/ПСС при рН=7 и концентрации ПСС: 0 (сплошная линия), 2*102мг/мл (штрихи), 1*10-1мг/мл (точки).Рис. 31. Схема взаимодействия между лизоцимом и ПСС в объеме раствора и вповерхностном слое при рН = 7.87Последующая адсорбция комплексов лизоцим/ПСС сопровождается вытеснениемсегментов полиэлектролита из ближней области поверхностного слоя, и зависимостиповерхностной упругости от поверхностного давления становятся близкими к даннымдля растворов чистого лизоцима.Данные эллипсометрии подтверждают уменьшение величины адсорбции белка сростом концентрации ПСС. Разность эллипсометрических углов ∆surf, пропорциональнаявеличине адсорбции, меняется медленнее и стремится к меньшим предельнымзначениям по сравнению со случаем растворов чистого лизоцима (рис.
29). Этот эффектстановится более выраженным при концентрациях ПСС выше 2*10-3 мг/мл.Изменение кинетических зависимостей динамических поверхностных свойств приувеличении концентрации ПСС может быть связано с образованием агрегатов в объемераствора. Растворы начинают опалесцировать, когда концентрация ПСС превышает1*10-2 мг/мл. Для более детальной характеристики агрегации в растворах смесилизоцима и ПСС был использован метод динамического рассеяния света (рис. 30).Раствор чистого лизоцима содержит частицы размером около 4 нм, что хорошосогласуется с размерами глобулы белка. Добавление ПСС к растворам лизоцима дажепри концентрации полиэлектролита 2*10-5 мг/мл приводит к появлению новых пиков вобласти около 100 нм.
При этом система характеризуется высокой полидисперсностью инеудовлетворительной воспроизводимостью результатов вплоть до концентрации ПСС2*10-3 мг/мл. Такое поведение можно объяснить образованием рыхлых мезоскопическихагрегатов лизоцим-ПСС с большим количеством связанных молекул белка иполиэлектролита.
Слабая воспроизводимость результатов, вероятно, связана с высокойполидисперсностью образующихся частиц и медленным установлением равновесногораспределения по размерам. Данные динамического рассеяния света свидетельствуюттолько об образовании крупных агрегатов, но не позволяют надежно оценить их размер.В то же время воспроизводимость результатов улучшается при концентрациях вышепримерно ПСС 1*10-2 мг/мл. В этой области появляются новые пики в области около 20нм, которые можно связать со свободными молекулами ПСС в растворе. Одновременнопик глобул пропадает, и можно предположить, что большая часть молекул белка связанас крупными агрегатами.88Образование первичных комплексов, способных к дальнейшей агрегации, повидимому, происходит, прежде всего, за счет электростатических взаимодействиймежду компонентами.
Чтобы проверить это утверждение были проведены измерениярастворов комплексов лизоцим/ПСС при высокой ионной силе I=0,1. В этом случаеповерхностные свойства растворов смесей приближаются к поверхностным свойствамрастворов чистого белка, что подтверждает основную роль электростатическихвзаимодействий.
Гибкость молекулы ПСС и гидрофобные взаимодействия междуполистирольной цепочкой полиэлектролита и гидрофобными группам лизоцима такжеспособствуют образованию комплексов.Образование агрегатов в растворе лизоцима при добавлении ПСС позволяетобъяснить особенности кинетических зависимостей на рис.
26. При увеличенииконцентрации полиэлектролита растет концентрация и размер агрегатов в растворе,характеризующихся низким коэффициентом диффузии, приводя к уменьшениюскорости адсорбции. При низких концентрациях молекулы ПСС не обладаютповерхностной активностью [177], и адсорбция комплексов лизоцим/ПСС возможнатолько за счет амфифильных молекул белка.
В то же время гидрофильные сегментыполиэлектролита, связанные с лизоцимом, также могут проникать в ближнюю областьповерхностного слоя, приводя к росту поверхностного давления, даже когдаконцентрация одних молекул белка недостаточна для возникновения ненулевогоповерхностного давления. Это приводит к уменьшению индукционного периода приконцентрациях ПСС выше примерно 1*10-4 мг/мл (рис. 26). Последующее увеличениеповерхностной концентрации в ходе адсорбции приводит к постепенному вытеснениюучастков ПСС из ближней области поверхностного слоя и зависимости динамическойповерхностнойупругостиотповерхностногодавлениястановятсяблизкиксоответствующим зависимостям для растворов чистого лизоцима.
Уменьшениескорости изменения поверхностных свойств с возрастом поверхности при болеевысоких концентрациях ПСС (> 2*10-2 мг/мл), когда все агрегаты становятсяотрицательно заряженными и их отрицательный заряд растет с увеличениемконцентрации ПСС, может быть связано увеличением электростатического барьера врезультате отталкивания адсорбирующихся комплексов от одноименно заряженной89поверхности. Эллипсометрические данные (рис. 29) согласуются с предложеннойинтерпретацией.Важно отметить, что все зависимости динамической поверхностной упругостирастворов лизоцим/ПСС от поверхностного давления монотонны.
Это означает, что вотличие от системы БСА/ПСС при рН=7 в процессе адсорбции не происходит заметныхизменений третичной структуры белка в поверхностном слое,При смещении рН в щелочную область (рН= 11,3) знак заряда глобул лизоцимаменяется. В этом случае следует ожидать, что кинетические зависимости динамическихповерхностных свойств будут близки к соответствующим зависимостям для растворовчистогобелка.Полученныерезультатыпоказывают,чтоэтопредположениесправедливо при небольших концентрациях ПСС (≤ 2*10-3 мг/мл).
Однако, есликонцентрация ПСС превышает 2*10-3 мг/мл, зависимости поверхностной упругости иповерхностного натяжения начинают заметно отклоняться от данных для растворовчистого белка. Кинетические зависимости динамической поверхностной упругостистановятся немонотонными, но в отличие от соответствующих зависимостей длярастворов БСА/ПДАДМАХ при рН = 7 и БСА/ПСС при рН=3,8 воспроизводимостьрезультатов ухудшается. Можно предположить, что при высоких концентрацияхполиэлектролита в согласии с результатами Кузен и др.
[3] происходит частичноеразрушение третичной структуры лизоцима в поверхностном слое, что способствуетобразованию агрегатов макроскопических размеров у межфазной границы. Смещениедвумерных агрегатов вдоль поверхности в процессе измерения может приводить кмедленным и недостаточно воспроизводимым изменениям поверхностной упругости.IV.4.Динамическиеповерхностныесвойстварастворовкомплексовлизоцим/ПДАДМАХДинамические поверхностные свойства растворов комплексов лизоцима иПДАДМАХ определялись как функция возраста поверхности и концентрацииполиэлектролита при постоянной концентрации белка 3,5*10-6 М при рН выше (рН =11,3) и ниже (рН = 7) изоэлектрической точки.При рН = 7 в области относительно низких концентраций (< 2*10-2 М ), когда обакомпонентазаряженыположительно,кинетические90зависимостидинамическихповерхностных свойств растворов смеси лизоцим/ПДАДМАХ (рис. 32, 33) приувеличении концентрации полиэлектролита изменяются также как и в случае растворовБСА/ПСС при рН = 7 (рис.
19, 20). Скорость изменения динамической поверхностнойупругости и поверхностного натяжения уменьшается, а индукционный периодувеличивается, что указывает на образование комплексов, по-видимому, за счетвзаимодействия полиэлектролита с отдельными отрицательно заряженными участкамина поверхности глобулы. Так как суммарный заряд такого комплекса заметнопревышает заряд глобулы, электростатический барьер адсорбции возрастает, чтоприводит к медленному изменению поверхностных свойств.В отличие от растворов комплексов БСА/ПСС зависимости динамическойповерхностнойупругостиотповерхностногодавлениядлярастворовсмесейлизоцим/ПДАДМАХ смещены в сторону меньших поверхностных давлений посравнению с результатами для чистого лизоцима (рис.
34). Можно предположить, как идля растворов лизоцим/ПСС, что ПДАДМАХ способен проникать в ближнюю областьповерхностного слоя и влиять на поверхностное давление на начальном этапеадсорбции.125100r , мН/м7550250050100150200250300350t, минРис. 32. Кинетические зависимости действительной части динамической поверхностнойупругости растворов смеси лизоцим/ПДАДМАХ при рН = 7 и концентрацияхПДАДМАХ 0 (квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-3 (звезды), 2*10-2(снежинки), 5*10-2 (пятиугольники), 2*10-1мг/мл (ромбы).9175,072,5 , мН/м70,067,565,062,560,0050100150200250300t, минРис.
33. Кинетические зависимости динамического поверхностного натяжениярастворов смеси лизоцим/ПДАДМАХ при рН=7 и концентрациях ПДАДМАХ 0(квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (снежинки),5*10-2 (пятиугольники), 2*10-1мг/мл (ромбы).125100r , мН/м75502500,02,55,07,510,012,5 , мН/мРис. 34. Зависимости действительной части динамической поверхностной упругости отповерхностногодавлениярастворовсмесилизоцим/ПДАДМАХприрН=7иконцентрациях ПДАДМАХ 0 (квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-3(звезды), 2*10-2 (снежинки), 5*10-2 (пятиугольники), 2*10-1 мг/мл (ромбы).925surf , град.432100200004000060000t, с.Рис. 35. Кинетические зависимости эллипсометрического угла ∆ растворов смесилизоцим/ПДАДМАХ при рН = 7 и концентрациях ПДАДМАХ 0 (квадраты), 2*10 -5(круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (снежинки), 2*10-1 мг/мл (ромбы).Постепенноевытеснениеполиэлектролитаадсорбирующимисякомплексамиприводит к тому, что представленные зависимости становятся близкими к результатамдля растворов чистого белка и при больших временах жизни поверхностиадсорбционная пленка состоит преимущественно из молекул лизоцима.На это указывают также кинетические зависимости эллипсометрического угла ∆,пропорционального величине адсорбции.
При увеличении концентрации ПДАДМАХугол ∆ меняется медленнее, приближаясь при больших временах к значениям длярастворов чистого лизоцима (рис.35). Однако эти изменения слабее, чем для растворовлизоцим/ПСС (рис. 29).Таким образом, добавление ПДАДАМАХ к растворам лизоцима при рН=7сказывается преимущественно на скорости изменения поверхностных свойств, влияя наструктуру адсорбционного слоя в основном на начальном этапе адсорбции.При увеличении рН, когда заряд глобул лизоцима меняет знак, можно ожидатьболее сильного взаимодействия между лизоцимом и ПДАДМАХ., как и в случаерастворов разноименно заряженных БСА и ПДАДМАХ при рН = 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
