Диссертация (1150814), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Типовые значения индексов приведены в Таблице 1. Важно отметить, что при изучении очень широкого диапазона значений молярных масс, степенные индексы могут меняться при переходе из области низких молярных масс в область очень высокихмолярных масс.82-83- 19 Таблице 1. Значения скейлинговых индексов для различного типа конформаций.КонформацияbηbsbDСферическая02/31/3Жесткий стерженьСтатистическийклубок1.80.150.850.5 – 0.80.4 – 0.50.5 – 0.6Характер этих общих зависимостей будет отличаться для полимерных систем с объемными эффектами и в случае жестких макромолекул, характеризующихся эффектами протекания. В первом случае скейлинговый индекс будет уменьшается, переходя в область низких молярныхмасс, в то время как для жестких полимерных систем наблюдается противоположная тенденция.1.2.5. Конформационные Характеристики Макромолекул:Длина Статистического Сегмента и Диаметр Полимерной ЦепиФундаментальными структурными характеристиками макромолекул являются длина статистического сегмента и диаметр полимерной цепи.
Эти характеристики обуславливают конформацию макромолекул в растворе и их соответствующие гидродинамическое поведение. Численная оценка этих характеристик может быть осуществлена используя определенные модельныетеории, описывающие поведение макромолекул в растворе. Выбор соответствующей теории,для анализа экспериментальных данных, будет зависеть от различных факторов, но в первуюочередь следует обратить внимание на значение скейлинговых индексов.
Так, в случае > 1или < 0.3, анализ гидродинамических данных должен проводиться используя теории которые учитывают эффекты протекания, что характерно для жесткоцепных полимеров.51, 79, 84-87 Когда < 0.85 или > 0.38 гидродинамические данные, как правило, обрабатываются с учетом лишь объемных эффектов.
В этом случае, применяются экстраполяционные процедурыBurchard-Stockmayer-Fixman для данных характеристической вязкости и/или Cowie-Bywater используя данные поступательного трения.88-90 Когда 0.5 < < 1 или 0.33 < < 0.5, основнаяпроблема заключается в выборе между эффектами протекания и объемными эффектами, илиже учитывать влияние обоих эффектов. Рассмотрим основные теории, которые были использованы при анализе экспериментальных данных в представляемой работе. Как было сказано вы-- 20 ше, теории Burchard-Stockmayer-Fixman и Cowie-Bywater учитывают объемные эффекты, экстраполяционная процедура последней описывается следующим уравнением:1⁄2[]= (1⁄2[])−11⁄2= 0 [( )+ 0.21⁄2 ]1.5.1где A – термодинамическая жёсткость полимерной цепи (длина сегмента Куна), – массаединицы длинны полимерной цепи, которая определяется как: = 0 ⁄1.5.2где 0 – молярная масса мономерного звена, – проекция повторяющейся единицы цепи наось, проведенную в направлении максимально вытянутой конформации макромолекулы.Величина1⁄2[]отсекаемогоотрезканаосиординатприпостроениизависимостиили 1⁄2 [] vs 1⁄2 позволяет определить длину статистического сегмента .Как правило, для гибко-цепных макромолекул предполагается, что все отклонения скейлинговых индексов от 0.5 связывают исключительно с объемными эффектами.
С другой стороны, какбыло отмечено выше, в общем случае полужестких макромолекул в широком диапазоне относительных молекулярных длин, отклонения скейлинговых индексов от 0.5 могут быть связаныкак с эффектами исключенного объема, так и с эффектами внутримолекулярного протекания. Втаком случае расчет конформационных характеристик может проводиться, используя модельчервеобразного ожерелья в рамках теории Gray–Bloomfield–Hearst.91 Для отдаленных пар сегментов, расчеты производятся, используя параметр , который описывает отклонения среднеквадратичного расстояния между концами цепи от гауссовой формы, вследствие эффектовобъемного набухания: 〈ℎ2 〉~1+ . Когда объемные взаимодействия пренебрежимо малы,применяется статистика Porod-Kratky для близко расположенных пар сегментов. Эта теорияописывает гидродинамическое поведение полимерных цепей для всего диапазона термодинамического качества растворителя и в очень широких пределах молярных масс.
В общем виде, для полимерных цепей удовлетворяющих условию / > 2.3, можно записать:91-921+[]0 =1−3 2 21−(1−)(3−) 2+ 0 /3 × [ln − ()]где () = 1.431 + 2.635 + 4.709 21.5.3- 21 Первый член отношения (1.5.3) описывает поведение в отсутствие эффектов протекания, а второй связан с эффектами внутримолекулярного протекания. Термодинамический параметр может быть оценен на основе величин скейлинговых индексов, согласно следующим соотношениям: = 2| | − 1 =(2 −1)3= 1 − 21.5.4Когда = 0, эффекты исключенного объема не наблюдаются в полимерных цепях ( = = = 0.5), соотношение (3) преобразуется, согласно соответствующим теориям, в уравнение,описывающее поведение червеобразного ожерелья93 или изогнутого цилиндра87 (0) = 1.431или 1.056, соответственно.В предположении эквивалентности размеров макромолекул в явлениях поступательного ивращательного трения, вискометрические данные могут быть проанализированы используяследующее выражение:94-95(2 0 /[])1/3 = []0 1.5.5- 22 -Глава 2.
Материалы и Методы2.1. МатериалыКатионные МетакрилатыСинтез и первичный анализ (хроматография, ЯМР и AF4) поли(2-аминоэтил-метакрилат) (гомополимер)иполи((2-аминоэтил)-метакрилат-со-N-метил-(2-аминоэтил)-метакрилат-со-N,N-диметил-(2-аминоэтил)-метакрилат) (терполимер) был проведен в Лаборатории Органическойи Макромолекулярной Химии, университета им. Фридриха Шиллера, г. Йена, Германия, Anne-K.Trützschler под руководством, U.S. Schubert.Линейный ПолиэтилениминЛинейные полиэтиленимины были синтезированы в Лаборатории Органической и Макромолекулярной Химии, университета им.
Фридриха Шиллера, г. Йена, Германия, Lutz Tauhardt, подруководством, U.S. Schubert. Синтез осуществлялся из соответствующих поли (2-этил-2оксазолин)ов (Таблица 1), как было описано ранее.96Таблица 1. Характеристики (эксклюзионная хроматография) прекурсоров (PEtOx) использованных для синтеза линейного полиэтилениминаPEtOx20Mna)g mol-13,6001.11PEtOx505,9001.12PEtOx1009,9001.18PEtOx20058,2001.14PEtOx60040,6001.79PEtOx500062,5001.28PEtOx прекурсорÐ a)a)Растворитель: хлороформ/триэтиламин/изопропанол [94/4/2], калибровочный стандарт – полистиролИзоляция Плазмидной ДНКВсе эксперименты, требующие использование плазмидной ДНК (pDNA), были выполнены с ДНКpGL3 (Promega, Madison, WI, USA), имеющей 4818 пар оснований, кодирующих ген репортерлюциферазы. pDNA амплифицировали в компетентном TG1 E. coli (Hans-Knoell Institute, Jena,- 23 Germany), выращивая бактерии в среде LB (Luria Miller), дополненную ампициллином (100 µ ∙−1 ) (Carl Roth, Karlsruhe, Germany ) в течение 12 ч.
Для изоляции плазмиды применялистандартный набор в соответствии с протоколом изготовителя (набор плазмид maxi E.Z.N.A®,OMEGA bio-tek, Norcross, GA, USA). Концентрацию и чистоту плазмиды определяли с помощьюУФ спектрофотометрии на 260 nm и 280 nm, соответственно (Specord 250, Analytik Jena, Jenа,Germany).2.1. МетодыВискозиметрияИзмерения характеристической вязкости проводили с использованием вискозиметра AMVn(Anton Paar, Graz, Austria) с использованием капиллярно-шариковой комбинации измерительной системы.
Соответствующие времена течения растворителя и раствора полимера, 0 и , измерялись при 20 ℃ или 25 ℃ в зависимости от изучаемой полимерной системы. Измеренияпроводились при угле наклона капилляра 50° и концентрациях полимера соответствующих относительной вязкости в диапазоне от 1.2 до 2.5. Экстраполяция к нулевой концентрации производили с использованием уравнений Хаггинса, и Кремера, и усредненное значение величинхарактеристических вязкостей, полученных из обеих экстраполяций, рассматривали как значение характеристической вязкости.Аналитическое УльтрацентрифугированиеЭксперименты по скоростной седиментации проводились на аналитической ультрацентрифугеProteomeLab XLI (Beckman Coulter, Brea, CA) с использованием обычных двухсекторных ипоновых (Epon) или алюминиевых вкладышей с длиной оптического пути 12 mm и четырёхъячеечного ротора (AN-60Ti).
Скорость вращения ротора составляла от 1,000 rpm до 60,000 rpm, в зависимости от исследуемого образца. Ячейки заполняли 420 раствора образца и 440 соответствующего растворителя. Перед запуском эксперимента температура ротора уравновешивалась в течение приблизительно 1 часа при соответствующей температуре (20 ℃ или 25 ℃) вкамере центрифуге. Седиментационные профили регистрировались с помощью интерференционной и/или абсорбционной оптики при той же температуре.Анализ экспериментальных данных осуществлялся с помощью программного обеспечения- 24 , используя имплементированные методы анализа, такие как (), (, /) и −().70, 73, 97Препаративное УльтрацентрифугированиеПрепаративное ультрацентрифугирование выполняли на Ультрацентрифуге L-XP BeckmanOptima (Beckman Instruments, Palo-Alto, USA), используя ротор SW-41 с качающимися стаканами, емкостью 13.2 mL (UltraClear tubes, Beckman).Изотермическая ДиффузияЭксперименты по изотермической диффузии проводились на диффузометре Цветкова, путемсоздания искусственной границы между раствором и растворителем.
Диффузионную границусоздавали в стеклянной ячейке толщиной 30 mm вдоль оптического пути. Средняя концентрация изучаемого раствора составляла 1 −1 . Поляризационный интерферометр Лебедеваиспользовали в качестве оптической системы для регистрации положения границы растворителя/раствора во времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
