Диссертация (1150381), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Кроме того, в масс-спектре ПЛБ на основе стеарата железа (III), полученном врежиме отрицательной ионизации, наиболее интенсивным оказался сигнал с m/z809.50, соответствующий иону комплекса дистеарата железа и матрицы МАЛДИ (αциано-4-гидроксикоричная кислота).Необходимо подчеркнуть, что не были обнаружены сигналы, соответствующиетристеаратам железа. Это подтверждает возможность использования исследуемыхструктур в качестве металл-аффинных сорбентов, поскольку третий заместитель приатоме железа может варьироваться, и связь металла с ним слабее, чем с остаткамистеариновой кислоты, что позволяет, согласно принципу Пирсона, предположитьвозможностьвзаимодействияионажелезасразличнымигетероатомамианализируемых соединений.3.1.3Стандартизация ПЛБ на основе стеарата железа(III)В связи с особенностями метода получения ПЛБ можно с высокой точностьюзадать их площадь.
Определение точной массы монослоя заданной площади позволяетвычислять массу пленок по площади полученного монослоя, то есть стандартизироватьполученные структуры.48Таблица 3 – Масса одного квадратного дециметра пленок Ленгмюра-Блоджетт наоснове стеарата железа(III)Масса, мг/дм2Образец 10.028Образец 20.027Образец 30.029Среднее 0.028 ± 0.001 (3.6 %)Результаты эксперимента, проведённого в соответствии с методикой п. 2.3.1,представлены в таблице 3.Микроскопические исследования ПЛБ на основе стеарата железа(III)3.1.4В рамках работы была проведена сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)коллапсированных монослоев пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеаратажелеза(III). Для формирования изображения используется детектирование различныхсигналов,включаявторичныеэлектроны,обратнорассеянныеэлектроны,рентгеновское излучение и ток через образец.
Двумерная карта снимаемого сигнала ипредставляет собой изображение поверхности.Данныесканирующейэлектронноймикроскопиипредставляютсобоймикрофотографии поверхности исследуемых структур. Коллапсированные монослоиПЛБ на основе стеарата железа(III) переносили на два типа подложек: алюминиевую икремниевую (п.
2.2.5).Рисунок 3 – Изображение высушенных коллапсированных ПЛБ на основе стеаратажелеза(III), увеличение в 5000 раз (справа)49На рисунке 3 представлено изображение структуры коллапсированых монослоевстеарата железа(III), перенесенных на алюминиевую подложку, полученное с помощьюсканирующего электронного микроскопа. При коллапсировании монослоев на воднойсубфазе происходит образование гладкой поверхности. При высыхании получаемыеструктуры растрескиваются, однако, сохраняются фрагменты с гладкой поверхностью.Рисунок 4 – Изображение структуры коллапсированных ПЛБ на основе стеаратажелеза(III), увеличение в 250 (слева) и 1000 раз (справа)Рисунок 5 – Изображение осколка коллапсированной ПЛБ на основе стеаратажелеза(III), увеличение в 1965 раз50На рисунках 4 и 5 представлены результаты сканирующей электронноймикроскопии коллапсированных монослоев стеарата железа(III) на кремниевойподложке.
В данной серии особенно чётко наблюдается складчатость получаемыхструктур (рисунок 4). Так как сжатие монослоев происходило в двух направлениях, нарисунках видна зигзагообразная складчатость. Однако при более сильном увеличении,рисунок 5, видно образование фрагментов и с гладкой поверхностью.Таким образом, микроскопические исследования по методу СЭМ показываютналичие складчатой структуры коллапсированных монослоев пленок ЛенгмюраБлоджетт на основе стеарата железа(III), а также гладких участков поверхности,доступных для процесса сорбции.3.1.5Исследование процесса сорбции фосфорилированного белка на ПЛБ наоснове стеарата железа(III) методом атомно-силовой микроскопииПринцип атомно-силовой микроскопии (АСМ) основан на действии межатомныхсил на сканирующий элемент микроскопа. Зондирование поверхности происходитспециальной иглой, имеющей на конце слой вещества, из которого сделана игла,толщиной в один атом.
Местоположение иглы в пространстве фиксирует датчик,который преобразует величину силы в электрический сигнал. Сигнал поступает вкомпьютер, и на экране формируется изображение поверхности.Для установления возможности сорбции на пленках Ленгмюра-Блоджетт наоснове стеарата железа(III) были проведены исследования процесса сорбциифосфорилированного белка при помощи атомно-силовой микроскопии.
В качествебелка был выбран казеин (casein Bos Taurus, молекулярная масса 18 кДа), посколькукаждая его субъединица содержит несколько сайтов фосфорилирования. Кроме того,данный белок достаточно легко и с высокой степенью чистоты может быть выделен изобезжиренного сухого молока коровы (п. 2.5.1).Исследования были начаты со сканирования поверхности чистой кремниевойподложки (рисунок 6). Затем на чистую подложку по технологии Ленгмюра-Блоджеттбыли нанесены пленки на основе стеарата железа(III) (п.
2.2.4, рисунки 7, 8).51Рисунок 6 – Изображение чистой кремниевой подложки и соответствующий профильповерхности для линии №100/256Рисунок 7 – Изображение подложки с нанесёнными ПЛБ на основе стеарата железа(III)и соответствующий профиль поверхности для линии №100/200Рисунок 8 – Увеличенное изображение рисунка 14, 5 на 5 мкм52При сравнении рельефа кремниевой подложки и подложки с нанесёнными 10монослоями (100 дм2) ПЛБ на основе стеарата железа(III) видно, что пленки успешноперенеслись на подложку, так как резко уменьшилась шероховатость поверхности.Затем полученные образцы поместили в раствор казеина (концентрация 100мкг/мл), выдерживали сутки, после чего тщательно промывали дистиллированнойводой, для удаления непрореагировавшего с поверхностью казеина, а также удалениявозможных загрязнений. Результаты АСМ представлены на рисунках 9-10.Рисунок 9 – Изображение ПЛБ на основе стеарата железа(III) с нанесённымимолекулами казеинаРисунок 10 – Увеличенное изображение рисунка 17, 5 на 5 мкм, и соответствующийпрофиль поверхности для линии №115/25553На поверхности ПЛБ видны участки, на которых произошла адсорбция агрегатовказеина, причём средние размеры соответствуют 200-500 нм.
Для исследованиявозможности применения данных структур в качестве сорбентов необходимо, чтобыадсорбированные молекулы легко десорбировались с поверхности. Так как сорбцияпроводилась в кислых растворах, то десорбцию необходимо проводить в щелочнойсреде. С этой целью образцы были помещены в раствор аммиака, после чего вновьсканированы с помощью АСМ. Результаты представлены на рисунке 11.Рисунок 11 – Изображение ПЛБ на основе стеарата железа(III) с нанесённым белкомпосле промывки раствором аммиака, 15 на 15 мкмВидно,чтопрактическивсеранееадсорбированныечастицы,идентифицированные как агрегаты казеина, были удалены с поверхности сорбента.Успешнаясорбцияидесорбцияфосфорилированногобелкавусловиях,соответствующих классическому металл-аффинному анализу, доказывает возможностьиспользования исследуемых ПЛБ в качестве металл-аффинного сорбента.Таким образом, полученные ПЛБ на основе стеарата железа(III) можно условнообозначить как металл-хелатный сорбент, содержащий железо(III) – МХС Fe(III).3.1.6Определение влажности ПЛБ на основе стеарата железа(III)Определение влажности сорбента необходимо в силу того, что послевысушивания пленки не набирают влагу и, следовательно, не могут взаимодействоватьс веществами, растворенными в жидкой фазе.
В то время как для проведения анализовс использованием сорбента требуется сохранение гидратных форм металла на54поверхности, что может быть достигнуто при достаточной влажности, для определенияемкости сорбента необходима информация об его точной массе без учета жидкости.Результаты эксперимента по определению влажности (п. 2.2.7) представлены втаблице 4.Таблица 4 – Результаты определения влажности МХС Fe(III)Средняя масса влажного сорбента21.5 ± 0.1 мгСредняя масса высушенного сорбента 8.4 ± 0.1 мгВлажность61 ± 2 %По полученным данным рассчитали массу одного квадратного дециметравысушенного и влажного монослоя (таблица 5).Таблица 5 – Результаты определения массы одного квадратного дециметра МХС Fe(III)Масса сухого дм20.028±0.001 мг2Масса влажного дм 0.072±0.001 мгТаким образом, по полученным данным можно рассчитывать массу сорбента поплощади соответствующего монослоя.3.2 Разработка металл-аффинного сорбента на основе оксида железа(III)3.2.1Получение оксида железа(III)Для синтеза оксида железа(III) был использован модифицированный золь-гельметод соосаждения аморфного прекурсора с дальнейшим самораспространяющимсясинтезом, индуцированным микроволновой термообработкой с частотой 2.45 ГГц,предложенный для синтеза структур на основе оксида циркония [4].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
