Диссертация (1150176), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

3Г). С другой стороны, приодновременнойадсорбцииполисахарид,по-видимому,затрудняетобразованиекомпактного слоя из-за электростатического отталкивания между комплексамибелок/полисахарид (рис. 3Б). Степень проявления этого эффекта уменьшается сувеличением отношения молярных концентраций белок/полисахарид до того момента,пока заряд комплексов не уменьшится до нуля (рис. 3Б, В). Увеличение ионной силы иуменьшение электростатического отталкивания между заряженными комплексамиРис. 2.

Зависимость динамической поверхностной упругости растворов смесейБЛГ/пектин от поверхностного давления при различных отношениях концентрацийкомпонентов. Значения над кривыми соответствуют отношению концентрацийБЛГ/пектин в растворе. Верхняя кривая соответствует раствору чистого БЛГ [200].44Рис. 3. Схема адсорбционных слоев комплексов пектин/БЛГ на границе воздух-вода: А монослой белка; Б, В - смешанный слой, полученный при одновременной адсорбции (Б– адсорбция отрицательно заряженных комплексов и В – адсорбция нейтральныхкомплексов); Г, Д - смешанный слой, полученный при последовательной адсорбции (Г –адсорбция отрицательно заряженных комплексов и Д – адсорбция нейтральныхкомплексов) [199].приводит к снижению влияния пектина.

Низкие значения модуля динамическойповерхностной упругости в случае одновременной адсорбции и отрицательного зарядакомплексов были объяснены способностью полисахаридов препятствовать образованиюплотного белкового слоя на границе жидкость-газ.Выводы о строении адсорбционного слоя [200] согласуются с данными методаотражения нейтронов [199]. Отрицательно заряженные комплексы образуют плотныйтонкий слой с толщиной примерно 4 нм на границе воздух-вода с очень протяженнымдиффузным слоем с толщиной около 40 нм под ним. В случае адсорбции нейтральныхкомплексов можно выделить два плотных слоя с более высокой концентрацией, чемсоответствующие слои в случае отрицательно заряженных комплексов.Данные [199,200] позволяют предположить необратимый характер адсорбцииполиэлектролита.

Заряженные комплексы белок/полисахарид могут адсорбироваться за45счет входящих в состав комплекса амфифильных молекул белка. Адсорбированныеглобулы белка сохраняют контакт с полисахаридом. Взаимодействие молекулполисахарида с глобулами на поверхности оказывается более сильным, чемвзаимодействие между компонентами в объеме раствора, что приводит к необратимойадсорбции полисахарида, как и молекул белка.Насколько известно из литературы, до настоящего времени динамическиеповерхностныесвойстварастворовкомплексовбелковисинтетическихполиэлектролитов не изучались.

Между тем, можно ожидать, что интерпретациясоответствующих результатов окажется проще, чем в случае смеси белков с природнымполисахаридом, имеющим более сложную структуру, чем основные синтетическиеполиэлектролиты. В данной работе для выяснения закономерностей формированияадсорбционныхпленоккомплексовбелок/полиэлектролитисследуютсявосемьосновных систем, образованных четырьмя белками различного строения и двумяполиэлектролитами – катионным и анионным. Кроме измерения кинетическихзависимостей динамической поверхностной упругости для решения поставленных задачиспользуются измерения поверхностного натяжения, эллипсометрические измерения,определение морфологии адсорбционных пленок и динамическое рассеяние света отагрегатов, образующихся в объемной фазе.46Методы измерений и исследуемые растворыII.1.

Измерение поверхностного натяженияИзмерения поверхностного натяжения выполнялись методом пластинки Вильгельми.Для этого предварительно очищенная с помощью хромовой смеси стекляннаяшлифованная пластинка подвешивалась на одно из коромысел чувствительныхэлектронных весов. Пластинка располагалась таким образом, чтобы ее край оказалсяпараллельно поверхности раствора.

После этого весы уравновешивались, и пластинкаприводилась в соприкосновение с поверхностью раствора. При контакте пластинки споверхностью раствора снимались показания прибора. Поверхностное натяжениерассчитывалось по формуле:  F kгде F – сила, действующая на пластинку, k –коэффициент пропорциональности,учитывающий форму и размеры пластинки.Дляопределениякоэффициентапропорциональностипроводиласьсериякалибровочных экспериментов с жидкостями, поверхностное натяжение которыххорошо известно (трижды дистиллированная вода, гексан, изопропиловый спирт).II.2. Измерения дилатационной динамической поверхностной упругостиОсновные измерения дилатационной динамической поверхностной упругостивыполнялись методами осциллирующего кольца и осциллирующего барьера.

Схемысоответствующих экспериментальных установок представлены на рис. 4.Метод осциллирующего барьера основан на регистрации отклика системы напродольное растяжение-сжатие поверхности жидкости, возникающее в результатеколебаний фторопластового барьера вдоль шлифованных краев фторопластовой ванныЛенгмюра (рис. 4А). Возвратно-поступательное движение барьера с заданнойамплитудой и частотой создается с помощью специального механического устройства иэлектромотора.Механическоеустройствопреобразуетэлектромотора в возвратно-поступательное движение барьера.47вращательноедвижениеА.Б.Рис. 4. Схема установки для измерения дилатационной динамической поверхностнойупругости методом осциллирующего барьера (А.) и осциллирующего кольца (Б.). 1 пластинка Вильгельми, 2 - электрический мотор, 3 – барьер (А)/стеклянное кольцо (Б), 4- электронные весы, 5 – компьютер.48Все измерения проводились при частотах колебаний, не превышающих 0,2 Гц, чтообеспечивало однородные деформации поверхности жидкости в используемой кювете[37].Для измерения динамической поверхностной упругости методом осциллирующегокольца использовалась экспериментальная установка, собранная на основе прибораTE1C компании Lauda (Рис.

4Б.). Прибор TE1C, представляет комбинацию электронныхвесов и системы перемещения столика с измерительной кюветой. Датчик силы вэлектронных весах непосредственно соединяется с пластинкой Вильгельми. Подвижныйстолик и чувствительный элемент электронных весов перемещались вдоль одной оси,что позволяет точно регулировать положение пластинки по отношению к исследуемойповерхности жидкости.Для периодического растяжения и сжатия исследуемой поверхности жидкостииспользовалосьстеклянноекольцо,внутренняяповерхностькоторогобылаотшлифована для улучшения смачивания, с осью, перпендикулярной поверхностижидкости.

Колебания кольца вдоль этой оси приводили к колебаниям площадиповерхности жидкости в результате периодических изменений формы мениска увнутренней поверхности кольца. Для создания колебаний кольца вдоль его осииспользовался электромотор, который вращал диск с эксцентриком.Использованиеколебанийкольцапозволялодобитьсяоднородногорастяжения/сжатия поверхности жидкости и тем самым минимизировать вкладсдвиговых деформаций в измеряемую поверхностную упругость.Так как изменения площади поверхности исследуемого раствора происходят погармоническому закону, то комплексная дилатационная динамическая поверхностнаяупругость может быть представлена в следующем виде ( )  A ieA(32)В этом соотношении  и A – амплитуды колебаний поверхностного натяженияи площади, соответственно,  – фазовый сдвиг между этими колебаниями.49Из отношения амплитуды колебаний поверхностного натяжения к амплитудеколебаний площади поверхности и угла θ находились компоненты комплекснойдинамической поверхностной упругости:Из отношения амплитуды колебаний поверхностного натяжения к амплитудеколебаний площади поверхности и угла θ находились компоненты комплекснойдинамической поверхностной упругости:   R  i i R    cos (33) i    sin .

В данной работе для всех исследованных растворов поведение адсорбционныхпленок было близко к чисто упругому. Мнимая часть динамической поверхностнойупругости всех исследованных растворов была много меньше действительной.Вся используемая посуда и кюветы выдерживалась в хромовой смеси передпроведениемизмеренийбидистиллированнойитщательнопромываласьдистиллированнойиводой.

Исследуемый раствор заливался в кювету, после чегопроводилось обновление поверхности с помощью водоструйного насоса и пипеткиПастера. Время жизни поверхности отсчитывалось от момента обновления поверхности.Затем пластинка Вильгельми приводилась в соприкосновение с поверхностью раствора.Когда механические колебания поверхности, вызванные перемещением раствора,прекращались, проводились измерения динамической поверхностной упругости. С этойцелью барьер в случае метода осциллирующего барьера и стеклянное кольцо в случаеметода осциллирующего кольца приводились в движение для создания периодическогорастяжения-сжатия поверхности.

Движение кольца не прерывалось на протяжении всегоэксперимента, в то время как колебания барьера запускались периодически череззаданные промежутки времени. Соответствующие колебания поверхностного натяжениярегистрировались в течение 30 с. и записывались для последующей обработки.Измерение одного раствора проводилось в течение 4-5 часов.50II.3. Эллипсометрические измеренияКинетика адсорбции комплексов белок-полиэлектролит изучалась методомэллипсометрии. Этот метод основан на измерении изменения состояния поляризацииэллиптически поляризованного света при отражении от межфазной границы.Эллиптически поляризованный свет всегда может быть представлен в видесуперпозиции двух линейно поляризованных волн, в которых вектор электрическогополяEосциллирует параллельно (p-составляющая) иперпендикулярно (s-составляющая) плоскости падения луча  E p cos(2 * t  k * r   p )  E (r , t )   E cos(2 * t  k * r   ) s  s(34)где |Ep| и |Es| - амплитуды, δp и δs – фазы соответствующих составляющих, k - волновойвектор и ν – частота.

Так как зависимость от времени не важна для описанияполяризации, то состояние поляризации может быть описано с помощью вектораДжонса  E p e i p E  E e i s  s(32)При отражении света от поверхности меняются как амплитуды, так и фазы s и pсоставляющих. Падающий и отраженный луч могут быть заданы соответствующимивекторами Джонса:  E p e i p Ei  i E e i s  s  E p e i p Er  r E e i s  sir(33)Изменение состояния поляризации при этом принято описывать с помощью двухэллипсометрических углов Ψ и Δ, которые могут быть определены следующим образомtan  E pr / E ip(34)Esr / Esi51  ( pr   sr )  ( pi   si )(35)Величины Ψ и Δ могут быть непосредственно получены из экспериментальныхданных.Для описания отражения вводятся комплексные коэффициенты отраженияотдельно для p и s составляющихrp E prE ipei ( pr  pi )rs EsrEsie i ( s  s )ri(36)Введенные обозначения позволяют записать основной закон эллипсометрииtan ei rprs(37)Уравнение (37) позволяет связать экспериментально определяемые величины Δ и Ψс коэффициентами отражения системы rp и rs .

Характеристики

Список файлов диссертации