Коллоидно-химические свойства смесей лизоцим-ПАВ в системе водный раствор/октан

• Автор: Иванов, Роман Александрович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Взаимодействие белков с поверхностно-активными веществами в водных растворах

1.2. Поверхностное натяжение и адсорбция смесей белок - ПАВ

1.3. Использование метода радиоактивных индикаторов для изучения адсорбции белков и ПАВ

1.4. Стабилизация эмульсий, пен и пенных пленок смесями белок - ПАВ

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Метод сцинтиллирующей фазы
2.2.2. Метод висящей капли
2.2.3. Определение размера частиц и электрокинетического потенциала
2.2.4. Получение спектров поглощения в УФ области
2.2.5. Метод флуоресценции
2.2.6. Ферментативная активность лизоцима в присутствии ПАВ
2.2.7. Избирательное смачивание
III. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Взаимное влияние лизоцима и ПАВ на распределение в системе вода/октан
3.2. Адсорбция смесей лизоцим - ПАВ на границе вода/октан
3.3. Поверхностное натяжение смесей лизоцим - ПАВ
3.4. Определение констант взаимодействия белок - ПАВ в адсорбционных слоях по модели Файнермана
3.4. Определение размера частиц
3.6. Изучение взаимодействия Ьг - ПАВ методом флуоресценции
3.7. Ферментативная активность лизоцима в присутствии ПАВ
3.8. Избирательное смачивание в системе водный раствор смеси
Ьг — ПАВ/октан/гидрофобизованное стекло
3.9. Адсорбция и распределение смесей лизоцим - ПАВ в системе вода/октан..
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Изучение адсорбции глобулярных белков на границах раздела фаз водный раствор/органическая жидкость в присутствии ПАВ актуально с точки зрения понимания ряда биологических процессов, происходящих в клеточных мембранах, и развития новых биохимических технологий в различных областях [1, 2]. Интерес к изучению смесей белок - ПАВ связан с широким использованием таких композиций при создании лекарственных препаратов, моющих средств, эмульсий в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Большинство результатов, полученных в последнее время, относится к изучению водных растворов смесей белок - ПАВ или их адсорбции на границе водный раствор/воздух. Система усложняется, если водная фаза граничит с органической, так как оба компонента смесей и их комплексы могут не только адсорбироваться на межфазной поверхности, но и переходить в органическую фазу. Такие двухфазные системы ближе к условиям протекания биологических процессов в живых организмах, а также к условиям ряда технологических процессов. Слабая изученность поведения смесей белок-ПАВ в системе водный раствор/органическая жидкость объясняется ограниченным набором экспериментальных методик, позволяющих получать достоверные данные об адсорбции на межфазной границе. Использование в данной работе метода сцинтиллирующей фазы с меченными тритием веществами открывает широкую перспективу получения надежных данных об адсорбции, распределении веществ в системе и, главное, о взаимном влиянии белка и ПАВ на эти свойства. Развитый в диссертации подход к изучению бинарных смесей, в котором тритиевую метку содержит поочередно один из компонентов смеси, дает информацию о взаимном влиянии веществ на их адсорбцию, распределение, состав адсорбционного слоя в широкой области концентраций, включая область низких концентраций, в которой другие методы не работают. В последнее время разработаны методики получения, выделения и идентификации меченных тритием органических веществ различного строения [3 - 5] , что позволило исследовать смеси глобулярного белка лизоцима

(Ьг) не только с традиционными ПАВ - бромидом додецилтриметиламмония (БТАВ) и додецилсульфатом натрия (БОБ), но и с цвиттерионным ПАВ кокоами-допропил бетаином (САРВ), который в последнее время широко используется в качестве соПАВ при создании различных композиций в косметической промышленности и моющих средствах [1, 6, 7]. Сочетание методов сцинтиллирующей фазы и межфазной тензиометрии позволило впервые показать, как взаимодействия между белком и ПАВ разной природы влияют на коллоидно-химические свойства двухфазных систем водный раствор/органическая жидкость.
Цель работы: установить механизмы адсорбции и распределения смесей лизоцима и ПАВ различной природы в системе двух несмешивающихся жидкостей. Установить влияние взаимодействия белка и ПАВ на коллоидно-химические свойства систем водный раствор смеси Ьг - ПАВ/октан.
Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:
- методом сцинтиллирующей фазы определить коэффициенты распределения и величины адсорбции лизоцима и ПАВ на границе вода/октан, установить состав адсорбционных слоев;
- разработать методику получения меченного тритием цвиттерионного ПАВ ко-коамидопропил бетаина;
- изучить взаимное влияние белка и ПАВ на межфазное натяжение;
- определить размер и структуру агрегатов белок - ПАВ;
- исследовать ферментативную активность лизоцима в присутствии ПАВ;
- оценить устойчивость смачивающих пленок, стабилизированных смесями лизо-цим - ПАВ.
Научная новизна. Разработанный в диссертации подход, основанный на сочетании методов сцинтиллирующей фазы и межфазной тензиометрии, позволил получить уникальные данные о взаимном влиянии лизоцима и ПАВ на адсорбцию на границе водный раствор/октан, на распределение в двухфазной системе, определить состав смешанных адсорбционных слоев Ьг с ПАВ различного типа (анионного, катионного и, впервые, цвиттерионного) в широкой области концентраций.
Образование межфазных структур, содержащих в составе молекулы ПАВ, воды и органической фазы, характерны для плюроников Ь64 и Т68 на межфазной поверхности вода/гексан [143]. Полагают, что образованию подобных структур в системах вода/алкан способствовал присутствовавший в системе нафталин.
Изучение адсорбции индивидуальных ПАВ ЗОБ и ОТАВ на границе во-да/п-ксилол и вода/октан показало невозможность корректного определения адсорбции при концентрациях выше ККМ, что связано с образованием микроэмульсии вблизи межфазной поверхности [150]. Различие в изотермах адсорбции каждого ПАВ на разных границах указывает на сильное влияние органической фазы на его адсорбцию.
В [4] методом сцинтиллирующей фазы изучено влияние природы органической фазы на £> и адсорбцию лизоцима. Показано, что величины £) увеличиваются в ряду октан < п-ксилол < октанол. Установлен полимолекулярный характер адсорбции лизоцима на границе жидкость/жидкость.
Большим достоинством метода сцинтиллирующей фазы является возможность изучения адсорбции из смешанных растворов. Поочередное введение метки в компоненты смеси позволяет изучить адсорбцию каждого компонента из смеси, определить суммарную адсорбцию и состав смешанного адсорбционного слоя. Методом сцинтиллирующей фазы с использованием меченных тритием ПАВ изучено поведение смесей плюроника Р123 и бромида тетрадецилтриметиламмония в системе вода/п-ксилол [151]. Показано, что слои обогащены более поверхностноактивным компонентом Р123.
При добавлении БББ и ОТАВ к раствору Ьг происходит оттеснение белка с поверхности вода/п-ксилол в органическую фазу в виде гидрофобного комплекса [152]. Рассчитанные параметры взаимодействия указывают на формирование комплексов с неполным погашением заряда, что приводит к электростатическому отталкиванию между комплексами и молекулами ЭТАВ в слое и притяжению между комплексами и БББ.
С помощью радиохимического подхода были изучены смеси НБА - ОТАВ и ША - БОБ в системе вода/параксилол в области низких концентраций ПАВ (до