Диссертация (1150378), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Использование сорбентовна основе мономолекулярных пленок решает эту проблему и позволяетполучить хорошо доступную для молекул адсорбата поверхность срегулярным расположением целевых сорбционных центров. Кроме того,всесторонние исследования пленок стеаратов металлов показали, чтогеометрические ограничения, накладываемые на положение ионов металла,таковы, что возможно образование лишь моно- и дистеаратов, где ион металланаходится непосредственно на поверхности пленки и, таким образом, долженпроявлятьвысокую химическуюактивность.
Химическая активностьоказывается выше в случае трехзарядных катионов ввиду наличия лабильнойвалентности, заполненной противоионом, который легко может быть замененв процессе синтеза или последующей обработки [8].К другим преимуществам тонких пленок Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ)можно отнести досконально изученный механизм формирования, стройнуютеорию строения таких пленок и, как следствие, возможность контроляфизических характеристик нанесения для получения заданных свойств. Крометого, метод не требует дорогостоящего оборудования и реактивов, аполучаемые тонкие пленки обладают хорошей воспроизводимостью.Таким образом, целью данной работы является разработка новогоадсорбента с иммобилизированными ионами лантана, для использования всовременныханалитическихметодах,вчастностиметалл-аффиннойхроматографии для обнаружения фосфорилированных пептидов.8Актуальность работыПолучение пленок Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ) является хорошозарекомендовавшим себя методом создания двумерных молекулярныхансамблей регулярной структуры.
Одной из наиболее привлекательныхсторон метода является возможность контроля свойств пленок путемварьирования полярной и неполярной частей молекулы поверхностноактивного вещества, состава и pH водной субфазы, способа переноса пленокна твердую поверхность. Кроме того, важнейшая особенность ПЛБ –возможность получения поверхности, равномерно заполненной ионамиметалла. С одной стороны, благодаря предсказуемым свойствам ПЛБявляются хорошими модельными системами для исследования поведенияиммобилизованных ионов металла, с другой стороны, благодаря большойудельнойповерхностиилегкостиполученияпленкиявляютсяпривлекательными материалами для практического применения [9].Одним из примеров такого применения является получение металлаффинных сорбентов, которые используются для обогащения и разделенияпептидов на основании различного сродства гетероатома в составе пептида киону металла сорбента.
В частности, металл-аффинная хроматографияпозволяетвыделитьфосфорсодержащиепептиды–результатывзаимодействия фосфорорганических агентов на организм человека. Задачаопределения фосфорилированных и фосфонилированных (содержащихостаток фосфоновой кислоты) пептидов связана с широким распространениемпестицидов в сельском хозяйстве, а также с возможным использованиемфосфорорганическихнервно-паралитическихотравляющихвеществввоенных и террористических целях.Основнымкритериемоценкисродствагетероатомаилифункциональной группы пептида, имеющей в составе гетероатом, к ионуметалла считается теория жестких и мягких кислот и оснований Пирсона.
Кионам металлов, которые широко используются в настоящее время для9металл-аффинной адсорбции, относятся Ni2+, Fe3+, Ga3+, Ti4+, Zr4+ [10,11,12].Каждый из этих металлов обладает уникальными свойствами и подходит длярешения своего ограниченного круга задач. К перспективным ионам можноотнести трехзарядные ионы редкоземельных металлов, среди них наибольшийинтерес сразу привлекает ион La3+ как наиболее жесткая кислота Пирсона.В настоящее время металл-аффинные сорбенты принято делить на двегруппы: металл-хелатные и металл-оксидные. Первые создаются на основехелатированных полидентатными лигандами ионов металлов, вторые состоятиз оксидов металлов в виде порошков или иммобилизованы на инертномоксидном носителе. Каждый из этих подходов имеет свои особенности, но вцелом позволяет создать материал, пригодный для решения задач протеомногоанализа; эти группы предоставляют различные подходы к созданию сорбентаи методы обхода возникающих затруднений.Так, создание металл-оксидного сорбента, состоящего непосредственноиз оксида лантана, не представляется возможным, поскольку оксид лантана вводной среде гидролизуется.
Однако, возможно создание комбинированногооксидного соединения с переходными металлами. В качестве такого элементапредпочтительнее всего выбрать металл, слабо проявляющий аффинныесвойства: например, хром. Хромит лантана является устойчивым химическимсоединением и не подвержен гидролизу. Синтез хромита лантана может бытьсравнительно просто осуществлен с помощью модифицированного золь-гельметода с применением микроволнового излучения. Эта реакция относится ксамораспространяющимсяэкзотермическимпроцессамипротекаетчрезвычайно быстро, что позволяет получить мелкодисперсный порошокхромита лантана, обладающий большим значением удельной поверхности.
Наосновеоднородностидифрактограммысинтетическогополученногопорошковогохромитапорошкахромиталантанаможноисоответствиилантанасделатьлиниямлиниймассивногопредположениеоравномерном распределении лантана в массиве и по поверхности сорбента,10что позволяет говорить о том, что подобное соединение можно использоватькак металл-аффинный сорбент.Преимуществом ПЛБ на основе стеарата лантана является наличиеповерхности, регулярно заполненной иммобилизованными ионами лантана.Связь лантана со стеарат-анионом оказывается достаточно прочной, чтобылантан не переходил в раствор из состава сорбента, но при этомгеометрические ограничения, налагаемые на двумерную пленку, не позволяютостаткам стеариновой кислоты занять все доступные вакансии на ионелантана. Экспериментально показано, что структурным звеном ПЛБ на основестеаратов трехзарядных ионов являются дистеараты металла, а последняясвободная вакансия занимается анионом субфазы (Cl-, NO3-, OH- взависимости от способа синтеза и pH) и легко замещается гетероатомомпептида с образованием координационной связи.Коммерческидоступныевнастоящеевремясорбентыдляфосфорилированных пептидов характеризуются низким уровнем сродстванепосредственно к фосфонилированным пептидам и высоким уровнемнеспецифичной сорбции, что заметно снижает чувствительность анализа.Высокочувствительные сорбенты на основе антител отличаются чрезвычайновысокой стоимостью и не всегда доступны.Разработкавещества,способногообратимоспецифическиадсорбировать фосфонилированные пептиды – продукты воздействия боевыхФОВ и пестицидов на организм человека – одна из актуальных задачретроспективного анализа для установления факта отравления ФОВ иопределения типа отравляющего вещества.Научная новизна работыРазработаны два соединения, содержащих в составе ионы лантана (III),определены их физико-химические свойства, показана их специфическаясорбционная способность по отношению к фосфонилированным пептидам:11дисперсные частицы хромита лантана, полученные методом золь-гель синтеза,индуцированногомикроволновымизлучением;иколлапсированныемонослои дистеарата лантана с одной лабильной валентностью (далее:монослой стеарата лантана).
Для коллапсированных монослоев стеараталантана разработана методика обогащения фосфонилированных пептидов:проведенаоптимизацияусловийметалл-аффиннойхроматографии,исследована устойчивость сорбента, селективность адсорбции. Показанавозможность селективного обогащения аддуктов зарина с сывороточнымальбумином человека на коллапсированных монослоях стеарата лантана.Практическая значимость работыМеталл-аффинный сорбент, содержащий ионы лантана, может бытьиспользован для выделения и обогащения фосфорилированных пептидов ваналитических и медицинских целях.Основные положения, выносимые на защиту1. Регулярная мультимолекулярная структура на основе стеараталантана, полученная по методу Ленгмюра-Блоджетт с последующимколлапсированием без переноса на твердую подложку может бытьиспользована в качестве металл-аффинного сорбента.2.
Золь-гель метод с совместным самораспространяющимся синтезом,индуцированныммикроволновымизлучением,позволяетполучатьдисперсные частицы хромита лантана размером 80-100 нм и пористыеагрегаты на их основе, которые могут быть использованы в качестве металлаффинного сорбента.3. Результаты исследования физикохимических свойств полученныхсорбентов.4.
Методика элюирования 0,5% водный пиперидин с 0.015% добавкойПФОСК позволяет значительно повысить извлечение фосфорилированных12пептидов, сорбированных на коллапсированных монослоях на основе стеараталантана, по сравнению с элюентами на основе, аммиака и ацетонитрила.5. Результаты исследования процесса сорбции фосфорилированныхпептидов и белка на полученных сорбентах.Апробация работыРезультаты, полученные в ходе подготовки диссертационной работыдокладывалисьиобсуждалисьна:всероссийскойконференциисмеждународным участием молодых ученых по химии «Менделеев-2014»(Санкт-Петербург, 2014); международной конференции «State-of-the-artTrends of Scientific Research of Artificial and Natural Nanoobjects» (СанктПетербург, 2016)ПубликацииПо материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них 4 –в реферируемых журналах, 2 тезисов научно-практических конференцийБлагодарностиАвтор выражает благодарность всем, кто оказал помощь в выполненииданной работы, принимал участие в планировании экспериментов иобсуждении результатов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
