Диссертация (1150378), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Кроме того, сформировавшийся нерастворимый монслой можетбыть подвергнут латеральному сжатию выше предельного значения, чтоприводит к его коллапсу. Затем коллапсированный монослой может бытьсобран с поверхности. Этот способ приводит к нарушению структурымонослоя в целом, однако электроповерхностные свойства коллапсированныхмолнослоев схожи со свойствами монослоев, находящихся на поверхностиводной субфазы или перенесенных на твердую подложку [99], при этомсохраняются те же функциональные группы.Большая площадь поверхности коллапсированных пленок, регулярнопокрытаяфункциональнымигруппами,позволяетожидатьотПЛБвысокоселективной адсорбции с большой эффективностью.Существующие в настоящее время методы сорбционного разделениябиологических веществ по большей части имеют невысокие показателиселективности или крайне дороги в производстве.
Сделаны попытки созданиясорбентов на основе моноклональных антител, графена и фуллеренов, однакопленки Ленгмюра-Блоджетт выгодно отличаются возможностью массовогопроизводства, легко модифицируются и получаются фактически в результатесамосборки [100]. На успех позволяют надеяться также и разработанные кнастоящему моменту селективные сорбенты на основе стеаратов железа [101]и никеля [102].462.Экспериментальная часть2.1.Материалы и методы исследованийМатериалы и методы, используемые при разработке и исследованиихарактеристик металл-аффинного сорбента:Дистиллированная вода.Cтеариновая кислота, хч, Sigma Aldrich.Лантана хлорид, гексагидрат, ч, «Вектон».Лантана нитрат, гексагидрат, ч, «Вектон».Хрома нитрат, декагидрат, хч.Мочевина, хч, «Реахим».Гексан, марка хч, «Вектон».Ацетонитрил марки «0», Криохром.Пиперидин (571261 Sigma-Aldrich).Перфтороктилсульфокислота (Wellington).Трифторуксусная кислота (ТФУ, 302031 Sigma-Aldrich).Тетрахлорметан («Вектон»).Аммиак 10% водный (17837 Fluka).Уксусная кислота, хч.Метанол марки Hypergrade for LC-MS (Merck).Пептический и триптический гидролизаты сывороточного альбуминачеловека, модифицированного зоманом (НИИ ГПЭЧ ФМБА России).Пептический и триптический гидролизаты бутирилхолинэстеразылошади, модифицированной зоманом (НИИ ГПЭЧ ФМБА России).Пиперидин (571261 Sigma-Aldrich).Перфтороктансульфоновая кислота (Wellington).Пептид SSNGHV(pY)EKLSSI.Пептид FGE(pS)AGAAS.47Микроволновая печь 800 Вт.Ультразвуковой диспергатор 40кГц.Микроцентрифуга Centrifuge CM-50 (ELMI).Перемешивающее устройство Velp (Vortex).Дозаторы жидкости ручные или электронные автоматические содноразовыми наконечниками, емкостью 0,5–10 мкл, 50–200 мкл и 200–1000мкл, обеспечивающие суммарную погрешность дозирования на уровне ±1 %(Eppendorf).Пластиковые микропробирки емкостью 0,5 мл и 1,5 мл (Eppendorf).Одноразовыеполипропиленовыеградуированныецентрифужныепробирки емкостью 15 мл (Falcon).Лабораторный деионизатор воды производства Millipore, Labconco ит.п., обеспечивающий удельное сопротивление воды на уровне 15,0–18,2МОм•см2 (СТО МВИ 01–209).Весы аналитические электронные с пределом допускаемой погрешности±0,0005 г, отвечающие требованиям на весы лабораторные общего назначения(ГОСТ 24104-2001).Вакуумный эксикатор.Установка Zetasizer Nano ZS.Поромер ASAP-2010N (Micrometrics, США).Сканирующий электронный микроскоп HITACHI S-3400N с приставкойдля энергодисперсионного анализа Oxford Instruments X-Max 20 EnergyDispersive Spectrometer.Атомно-силовой микроскоп АСМ Ntegra Aura (NT MDT).Матрица СНСN (α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, 70990 Fluka).Времяпролетныйтандемныймасс-спектрометрPerfomance (Shimadzu).48MALDIAximaМетоды исследования физико-химических свойств2.2.2.2.1.
Получение монослоев стеарата лантанаНа поверхность водной субфазы, содержащей 10-4 М хлорида лантана впредварительно гидрофобизированной дюралевой ленгмюровской ваннеобъемом 3л (600мм × 250мм × 20мм) по каплям наносили 1 мл свежегораствора стеариновой кислоты в н-гексане (1 г/л) до образования однороднойпленки, покрывающей поверхность водной субфазы. После испарения нгексананаповерхностиобразовывалсямонослойстеараталантана.Взаимодействие стеариновой кислоты с ионами субфазы происходилопрактически мгновенно, однако для достоверного получения равновесногометаллорганического монослоя слою давали устояться в течение 3-5 минут.2C17H35COOH + LaCl3 → La(C17H35COO)2Cl + 2HClЗатем слой подвергали избыточному латеральному сжатию, прикотором монослой не может существовать, коллапсировали и собирали споверхности раствора, после чего остатки коллапсированного монослояудаляли с поверхности и процедура повторялась.
После снятия 10 монослоеврастворсолилантана заменялина свежий.Полученныемонослоистандартизировались для дальнейших исследований: по 1000 дм2 монослоевпереносили в микропробирки с известной массой и высушивали под вакуумом(P = 15 мм рт. ст.) в течение трех суток. Пробирки взвешивали с сухимимонослоями и рассчитывали массу образца.2.2.2. Исследование структурного звена монослоя стеарата лантанаОдинповерхностислойколлапсированноговоднойсубфазывстеараталантанамикропробирку,перенеслитриждыспромылидистиллированной водой для удаления остатков соли лантана. Затемколлапсированный монослой нанесли на мишень и анализировали методомМАЛДИ МС.492.2.3. Стандартизация монослоёв стеарата лантанаПо 1000 дм2 монослоев стеарата лантана со всей возможнойтщательностью собирали с поверхности субфазы в микропробирки с точноизвестной массой объемом 1,5 мл.
При переносе с помощью безворсовыхсалфеток удаляли излишек жидкости. Затем микропробирки помещали ввакуумный эксикатор на три дня (Р ~ 15 мм.рт.ст.). После чего микропробиркиповторно взвешивали и по разнице определяли массу сорбента. Процедуруповторяли трижды.2.2.4. Измерение удельной поверхности стеарата лантана методомнизкотемпературной адсорбции азотаУдельную поверхность образцов коллапсированных монослоев стеараталентана измеряли методом низкотемпературной адсорбции азота на поромереASAP-2010N Micrometrics.
10 мг предварительно высушенного образцапоместили в сухую пробирку с чистым азотом (99.9999 %). Затем образец былвысушен под вакуумом (~3 мкбар), проведена адсорбция газа при температуре77,4 K и измерено давление насыщенного пара при данных условиях. Затемобразец был нагрет до 293.15 K и проведена десорбция газа, после чего былоизмерено давление насыщенного пара после десорбции. Таким образом поразнице давлений измерена масса адсорбированного газа.2.2.5. Изотермы сжатия монослоев стеарата лантанаИзотермы сжатия получали на установке, состоящей из дюралевойгидрофобизированной ванны Ленгмюра размером 600мм × 250мм × 20мм сисследуемым раствором, поверхностных торсионных весов Ленгмюра иавтоматического барьера, перемещающегося со скоростью 5 см/мин.Перемещение подвижного барьера измеряется параллельно с показаниямиторсионных весов.
Положение и движение барьера откалибровано по площадиванны. Измерения изотерм сжатия проходили при температуре 20 ± 2°С без50термостатирования. 0,25±0,00005 г стеариновой кислоты растворяли в 25 млн-гексана, затем производили аналитическое разбавление в 10 раз доконцентрации 0,1 г/л, после чего 1.0 мл полученного раствора медленнонаносили на поверхность водной субфазы между подвижным барьером ибарьером весов Ленгмюра. Значение поверхностного давления записывалисьавтоматическипринепрерывномуменьшенииплощади,занимаемоммонослоем.2.2.6. Определение изоэлектрической точки для стеарата лантана200 дм2 сорбента поместили в колбу на 50 мл и обрабатывалиультразвуковым диспергатором при частоте 44 МГц в течение 3-5 минут в50 мл дистиллированной воды. pH среды регулировали добавлением солянойкислоты и гидроксида калия.
Электропроводность и электрофоретическуюподвижность измеряли на установке Zetasizer Nano ZS.2.2.7. Исследование устойчивости пленок стеарата лантана в различныхрастворителяхВ спиновую колонку известной массы помещали 100 дм2 образца. Ксорбенту добавляли:– растворители, используемые на стадии сорбции и промывки: 0,1%водный раствор трифторуксусной кислоты, 0,1% водный раствор муравьинойкислоты, 2% водный раствор уксусной кислоты (экспозиция 60 минут);– растворители, используемые на стадии десорбции: 5% водный раствораммиака, 0,5% водный растворпиперидина, 0,5% водный раствортриэтиламина, 5% водный раствор имидазола, 100% ацетонитрил, 100%метанол, 100% этанол, 0,5% водный раствор пиперидина с добавкой ПФОСК(экспозиция 5 минут);– растворители, разрушающие структуру монослоя: тетрахлорметан,гексан, 50% серная кислота (выдерживали до видимого растворения).51Затем колонку центрифугировали 10 минут при 4000 об/мин, промывалидистиллированной водой, сорбент высушивали и взвешивали.2.2.8.
Сканирующаяэлектроннаямикроскопияколлапсированныхпленок стеарата лантанаИсследованияпроводилисиспользованиемсканирующегоэлектронного микроскопа HITACHI S-3400N, разрешающая способность до3.2 нм, оборудованного детекторами вторичных и обратнорассеянныхэлектронов. Для проверки элементного состава использовалась приставкаэнергодисперсионного анализа Oxford Instruments X-Max 20 Energy DispersiveSpectrometer, позволяющая проводить анализ элементов тяжелее бериллия иизмерять элементный состав на полуколичественном уровне для элементовтяжелее азота. Ускоряющее напряжение 20 кВ. Рабочее расстояние 10 мм,диаметр электронного зонда был сфокусирован в точку диаметром около 3 нм.Коллапсированные монослои стеарата лантана делили на несколько частей,переносили на алюминиевую фольгу или пластину монокристаллическогомолекулярно гладкого кремния, затем на две части наносили каплюрастворителя (ацетонитрил, гексан).
В случае ацетонитрила каплю удаляличерез 10 минут, в случае с гексаном образцы выдерживали 10 минут и троесуток под чашкой Петри, все образцы затем были высушены. Изображенияполучали в режиме вторичных электронов, обеспечивающем наибольшуюдетализацию и разрешение, и обратнорассеянных электронов, чувствительныхк средней атомной массе в точке и, как следствие, позволяющем рассмотретьфазовый контраст в образце. Элементные спектры сняты с поверхности 20 × 20мкм для компенсации геометрических искажений. Время накопления 150 сек,ток зонда 0.3 нА.
Расчет элементных содержаний производился по сравнениюсо стандартными образцами (KCl, 99.99 %, стекло с содержанием лантана 9,81% МАС Standards).522.2.9. Микроволновый синтез дисперсного хромита лантанаСинтез хромита лантана проводили микроволновым разложениемраствора эквимолярных количеств нитрата хрома (III) и гексагидрата нитраталантана (III) в присутствии мочевины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
