Динамические поверхностные свойства растворов комплексов белков и полиэлектролитов

• Автор: Миляева, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Оглавление
Введение

I. Обзор литературы

1.1. Строение белков

1.2. Химическая денатурация глобулярных белков

1.3. Образование комплексов белок/полиэлектролит в растворе

1.4. Поверхностные свойства растворов белков

1.5. Кинетика адсорбции белков

I. 6. Дилатациониая поверхностная вязкоупругость растворов высокомолекулярных соединений
1.7. Применение дилатационной поверхностной реологии к растворам белков и их смесей с денатурантами различной химической природы

1.8. Поверхностные свойства растворов смесей белков и полисахаридов

II. Методы измерений и исследуемые растворы
II. 1. Измерение поверхностного натяжения
11.2. Измерение динамической поверхностной упругости
11.3. Эллипсометрические измерения
11.4. Исследование морфологии поверхностных пленок
11.5. Определение размеров наночастиц в водном растворе
11.6. Используемые реактивы
III. Динамические поверхностные свойства растворов смесей ß-казеин-ПНИПАМ...бО IV. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов глобулярных
белков и полиэлектролитов
IV. 1. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов
БСА/ПДАДМАХ
IV.2. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов БСА/ПСС...76 IV.3. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов
лизоцим/ПСС
IV.4. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов
лизоцим/П ДАДМАХ

V. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов глобулярный белок/полиэлектролит/ГХГ
VI. Кинетика адсорбции комплексов глобулярный белок/полиэлектролит
VII. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов фибриноген/полиэлектролит
VII. 1. Динамические поверхностные свойства фибриногена
V1I.2. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов
фибриноген/ПСС
VII.3. Динамические поверхностные свойства растворов комплексов фибриноген/ПДАДМАХ
Выводы
Литература

Введение.
Исследование взаимодействия белков и полиэлектролитов в растворах представляет важную задачу, как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения [1]. Подбирая компоненты и меняя их концентрации можно получить широкий набор систем с различными свойствами [2,3]. Разнообразие комплексов белков и полиэлектролитов в растворе обуславливает широкий круг практических применений этих систем используемых в качестве биокатализаторов [4], биосенсоров [5,6], для разделения и очистки белков [7,8], направленной доставки лекарств [9]. В большинстве работ по растворам комплексов белков и полиэлектролитов исследуются объемные фазы. Информация о поверхностных свойствах растворов смесей белок-полиэлектролит в литературе практически отсутствует. В то же время изучение конформационных переходов белковых глобул на границе раздела флюидных фаз в присутствии полиэлектролита представляется важным по нескольким причинам. Во-первых, при практическом применении смесей белков и полиэлектролитов обычно приходится сталкиваться с дисперсиями и тонкими пленками, устойчивость и динамика которых определяются поверхностными реологическими свойствами, и, следовательно, конформацией макромолекул у межфазной границы. Во-вторых, большинство биохимических процессов в клетке происходит у клеточных мембран. Поэтому особое значение приобретает изучение конформационных переходов белковых молекул в адсорбционных и нанесенных поверхностных пленках [10]. Поскольку биологические функции белков во многом определяются их структурой, поэтому изучение физикохимических процессов, приводящих к изменению во вторичной и третичной структуре белка у межфазной границы, представляет одну из важных задач современной коллоидной химии.
Биологическая активность белков в составе рассматриваемых комплексов может зависеть от химической природы полиэлектролита. В ряде случаев наблюдаются изменения вторичной и третичной структуры, аналогичные изменениям, возникающим при действии денатурантов и поверхностно-активных веществ (ПАВ). Этот вывод основан на экспериментальном исследовании растворов смесей белок-полиэлектролит с помощью малоуглового рассеяния нейтронов и рентгеновских лучей [3,11], дифференциальной сканирующей калориметрии [12]. Объемные свойства растворов
растворов линейных гибкоцепных полимеров [172]. В предложенной модели поверхностный слой состоит из двух областей: относительно концентрированного монослоя (I) из участков цепей молекул, лежащих на поверхности (ближняя область поверхностного слоя), и области петель и хвостов (II), проникающих в растворитель (дальняя область). Также предполается, что поверхностное натяжение зависит только от концентрации сегментов в области (I), и при деформации всестороннего растяжения (сжатия) релаксация поверхностных напряжений происходит за счет втягивания полимерных цепей в область (I) или их выдавливания из (I) в (II). Обмен мономерами между областями (I) и (II) при растяжении (сжатии) поверхности жидкости может происходить в результате двух процессов: релаксации внутренних напряжений в цепи и выдавливания (втягивания) цепи как целого. Первый процесс может быть описан математически путем решения соответствующей краевой задачи для уравнения Рауза
дГп _ , 2кТ
аГ'В(Л+-41~а?')- (27)
Здесь предполагается, что цепь состоит из N элементов (сегментов Рауза), характеризующихся константой подвижности В и связанных между собой упругими пружинками со среднеквадратичным расстоянием Ь2; гп - положение и-го сегмента Рауза в момент времени I; /„ — внешняя сила. Поскольку N»1, то п может рассматриваться как независимая непрерывная переменная.
Поверхностная активность полимера приводит к высокой концентрации мономеров в области (I) и, следовательно, к взаимодействию адсорбированных участков цепей друг с другом. Тогда движение такого участка цепи как целого может быть рассмотрено в рамках двумерной рептационной модели де Жена [176]. Соседние участки адсорбированных цепей образуют двумерную сетку зацеплений. В качестве зацеплений могут выступать, например, сегменты макромолекул, соответствующие переходу полимерной цепи из области (I) в область (II). Тогда адсорбированный участок цепи движется внутри сетки зацеплений, образующих двумерную трубку зацеплений. Скорость движения участка цепи в области (I), один конец которой полностью лежит на поверхности можно приравнять действующей силе А л ■ а