Диссертация (1150176), страница 18
Текст из файла (страница 18)
При малых концентрациях ПСС (< 2*10-3мг/мл) постоянноезначение поверхностной концентрации устанавливается в течение примерно несколькихчасов, приближаясь к значениям для чистого белка. С увеличением концентрацииполиэлектролита процесс адсорбции становится более медленным и поверхностнаяконцентрация не достигает равновесного значения за время эксперимента. Зависимостидинамической поверхностной упругости от поверхностного давления растворов смесиБСА/ПСС совпадают в пределах погрешности, что указывает на то, что поверхностныйслой состоит из молекул белка.Результаты расчета удовлетворительно согласуются с оценками по соотношению(38) из эллипсометрических данных на начальной стадии адсорбции, когда возможноприменение уравнения (44).
Полученные значения заряда комплексов лежат в интервалеот -3 до -6 (таблица). Эти результаты заметно меньше величин, которые можно было быожидать для данной системы, учитывая, что заряд БСА, рассчитанный из константдиссоциации аминокислотных остатков, равен -18 [52]. Однако полученные значениязарядаудовлетворительносогласуютсясданнымипоэлектрофоретическойподвижности БСА в водном растворе [206]. Полученное расхождение с оценкой [52],вероятно, можно связать с явлением конденсации противоионов, хорошо изученном длярастворовполиэлектролитовЭффективный[207].зарядкомплексабелок/полиэлектролит уменьшается за счет образования ионных пар со свободными107противоионами.Процесскомпенсациизарядаоказываетсятермодинамическивыгодным.
Поэтому связывание БСА с одноименно заряженным ПСС приводит котносительно малому изменению заряда адсорбирующейся частицы (кинетическойединицы), которая движется в электрическом поле межфазной границы вместе сокружающими ее противоионами.2,0Г, мг/м21,51,00,50,00200004000060000t, с.Рис. 47. Расчетные (сплошные линии) и экспериментальные (символы) кинетическиезависимости поверхностной концентрации растворов БСА/ПСС при различныхконцентрацияхполиэлектролита:2*10-5(квадраты),2*10-4(круги),2*10-3(треугольники), 2*10-2 (звезды).Концентрация ПСС, мг/млЗаряд комплекса БСА/ПСС, e2*10-5-32*10-4-42*10-3-52*10-2-5Табл.
1. Рассчитанные значения зарядов комплексов БСА/ПСС при различныхконцентрациях ПСС.108VII. Динамические поверхностные свойства растворов смеси фибриногена иполиэлектролитовVII.1. Динамические поверхностные свойства растворов фибриногенаПоверхностные свойства растворов фибриногена до настоящего времениисследовались только в нескольких работах [146,148]. При этом основное вниманиеуделялось равновесным поверхностным свойствам.В рамках диссертационной работы были выполнены измерения кинетическихзависимостей динамической поверхностной упругости и поверхностного натяженияметодом осциллирующего барьера (рис.
48 и 49). Динамическая поверхностнаяупругость вблизи равновесия оказалась заметно ниже (50 мН/м), чем для растворовдругих исследованных белков - лизоцима и БСА (80 мН/м).60r , мН/м4530150050100150200250300350t, минРис.48.Кинетическиезависимостидействительнойчастидинамическойповерхностной упругости растворов фибриногена с концентрацией: 5*10-9 (квадраты),1*10-8 (круги), 2*10-8 (треугольники), 5*10-8 (ромбы), 1*10-7М (снежинки).10975,072,5 , мН/м70,067,565,062,560,057,5050100150200250300350t, минРис. 49.Кинетические зависимости динамического поверхностного натяжениярастворов фибриногена с концентрацией: 5*10-9(квадраты), 1*10-8 (круги), 2*10-8(треугольники), 5*10-8 (ромбы), 1*10-7М (снежинки).6050r , мН/м4030201000246810121416 , мН/мРис.
50. Зависимости действительной части динамической поверхностной упругости отповерхностного давления для растворов фибриногена с концентрацией: 5*10-9(квадраты), 1*10-8 (круги), 2*10-8 (треугольники), 5*10-8 (ромбы), 1*10-7 М (снежинки).110Принизкихконцентрацияхфибриногена2*10-8М)(≤накинетическихзависимостях поверхностных свойств наблюдается индукционный период. Повидимому, концентрация белка должна превысить некоторое критическое значение длятого, чтобы вызвать изменение поверхностных свойств [145].Если представить поверхностную упругость как функцию поверхностногодавления, то все экспериментальные данные не ложатся на одну кривую, как длярастворов других глобулярных белков (рис.
50). В интервале концентраций 1*10-8 5*10-8 М характер зависимостей ɛк(π) меняется и поверхностная упругость уменьшаетсяпри заданном поверхностном давлении. Обнаруженная особенность поверхностныхсвойств растворов фибриногена, а также более низкие значения динамическойповерхностной упругости вблизи равновесия по сравнению с соответствующимиданными для растворов других исследованных белков, по-видимому, связаны с болеесложным строением молекулы фибриногена. Можно предположить, что при низкихконцентрацияхвытянутыемолекулыфибриногенарасполагаютсяпараллельноповерхности.
При увеличении концентрации происходит переориентация молекул, иструктура адсорбционной пленки становится более рыхлой [145].VII.2.Динамическиеповерхностныесвойстварастворовкомплексовфибриноген/ПССДинамическоеупругостьрастворовповерхностноекомплексовнатяжениеидинамическаяфибриноген/ПССизмеряласьповерхностнаякакфункцияконцентрации полиэлектролита и времени жизни поверхности при рН = 3,8 и рН = 7.При рН=7 компоненты одноименно заряжены, и, следовательно, можно ожидать,что фибриноген и ПСС слабо взаимодействуют друг с другом.
Тем не менее,неоднородное распределение заряженных групп молекулы белка, высокая гибкость ПССи возможность гидрофобных взаимодействий между компонентами приводит кобразованиюкомплексовбелок/полиэлектролит.Врезультатединамическиеповерхностные свойства растворов смеси отличаются от свойств растворов чистогобелка (рис. 51, 52). С увеличением концентрации ПСС рост динамическойповерхностнойупругости и поверхностного давления замедляется. При111этомзависимости динамической поверхностной упругости от поверхностного давления (рис.53) близки к соответствующим зависимостям для чистого белка.
Это указывает на то,что структура поверхностного слоя почти не меняется и адсорбционная пленка состоитв основном из молекул белка. Изменение кинетических зависимостей при увеличенииконцентрацииполиэлектролитаможнообъяснитьувеличениемзарядаадсорбирующегося комплекса. Несмотря на различия в строении молекулы фибриногенаи типичных глобулярных белков, характер изменения кинетических зависимостейповерхностных свойств растворов фибриноген/ПСС при увеличении концентрацииполиэлектролита близок к соответствующим результатам длярастворов БСА/ПСС илизоцим/ПДАДМАХ при рН=7, когда компоненты одноименно заряжены.7060r , мН/м50403020100050100150200250300t, минРис.
51. Кинетические зависимости действительной части динамической поверхностнойупругости растворов смеси фибриноген/ПСС при рН = 7 и концентрациях ПСС 0(квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (снежинки),2*10-1 мг/мл (ромбы).1127572 , мН/м69666360050100150200250300t, минРис. 52. Кинетические зависимости динамического поверхностного натяжениярастворов смеси фибриноген/ПСС при рН = 7 и концентрациях ПСС 0 (квадраты), 2*10-4(треугольники), 2*10-3 (звезды), 2*10-2 (снежинки), 2*10-1 мг/мл (ромбы).7060r , мН/м5040302010002468 , мН/м101214Рис. 53.
Зависимости действительной части динамической поверхностной упругости отповерхностного давления растворов фибриноген/ПСС при рН=7 и концентрации ПСС: 0(квадраты), 2*10-5 (круги), 2*10-4 (треугольники), 2*10-2 (звезды).113При рН=3,8 заряд фибриногена противоположен по знаку заряду ПСС. Уже приконцентрации ПСС 5*10-5 мг/мл динамическая поверхностная упругость растетмедленнее с возрастом поверхности, чем для растворов чистого белка, и накинетической зависимости возникает заметный индукционный период (рис. 54).
Придальнейшемувеличенииконцентрацииполиэлектролитаскоростьизмененияповерхностных свойств резко падает и уже при концентрации 2*10-4 мг/млповерхностные свойства раствора фибриноген/ПСС близки к поверхностным свойствамводы в течение пяти часов (рис. 54, 55). Если представить динамическуюповерхностную упругость как функцию давления, то все экспериментальные данныеложатся на одну кривую (рис.
56). Похожие изменения монотонных кинетическихзависимостей поверхностных свойств наблюдаются для растворов смесей одноименнозаряженных белков и полиэлектролитов при увеличении концентрации полиэлектролитаи объясняются увеличением электростатического барьера адсорбции (параграфы IV.2. иIV.4.). Однако в случае растворов фибриноген/ПСС результаты эллипсометрическихизмерений и данные по агрегации в объеме раствора указывают на другую причинунаблюдаемых эффектов.Кинетические зависимости эллипсометрического угла ∆surf (рис.
57), показывают,что с ростом концентрации полиэлектролита поверхностная концентрация сильноуменьшается. Для растворов БСА/ПСС при рН = 7 и лизоцим/ПДАДМАХ при рН=7также наблюдалось, что поверхностная концентрация растворов комплексов меньшезначений для растворов чистого белка, но влияние полиэлектролита было значительнослабее.Данныединамическогорассеяниясветауказываютнаобразованиемезоскопических агрегатов в объеме раствора (рис. 58). Агрегаты с диаметром вдиапазоне 100 – 500 нм начинают образовываться уже при концентрации ПСС 2*105мг/мл, когда наряду с крупными агрегатами в растворе находятся отдельные молекулыфибриногена.
С ростом концентрации полиэлектролита доля агрегатов растет и приконцентрации ПСС выше 2*10-4 мг/мл молекулы несвязанного белка уже не могут бытьобнаружены. Сильное взаимодействие между компонентами в объеме растворанаблюдается также для системы лизоцим/ПСС при рН=7 (параграф IV.3.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
