Физико-химические характеристики материалов на основе диоксида кремния и особенности адсорбции альбумина на их поверхностях

• Автор: Куликова, Галина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1.Высокодисперсный диоксид кремния синтез, структура и

свойства
1.1.1. Структура и физикохимические свойства частиц высокодисперсного диоксида кремния
1.1.2. Методы синтеза аморфного диоксида кремния. Зольгельсинтез, влияние условий синтеза на свойства частиц диоксида кремния

1.1.3. Модификация диоксида кремния. Органонеорганические гибридные материалы

1.2. Белки, их структура, состояние в растворе. Человеческий сывороточный альбумин

1.3. Адсорбция белков на твердых поверхностях из растворов.

1.3.1. Механизм адсорбции. Физическая и химическая адсорбция белковых молекул.

1.3.2. Структурные изменения белка, вызванные адсорбцией. Влияние химических свойств поверхности, а также природы белка на их адсорбцию на твердых поверхностях
1.3.3. Термодинамические характеристики адсорбции белков на твердых
поверхностях из растворов.
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Характеристика используемых реактивов.
2.2. Синтез порошков мемодифинированного и модифицированного диоксида кремния.
2.3. Методика проведения эксперимента по адсорбциидесорбции человеческого сывороточного альбумина на синтезированных материалах.
2.4. Экспериментальные методы исследования. Оборудование.
Глава 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Свойства порошков диоксида кремния.
3.1.1. Идентификация порошков.
3.1.2. Физические характеристики поверхности порошков немодифицированного и модифицированного диоксида кремния.
3.1.3. Исследование структурированности и термической устойчивости синтезированных материалов диоксида кремния.
3.1.4. Размер частиц синтезированных порошков диоксида кремния по
данным атомносиловой микроскопии.
3.2. Исследование адсорбции человеческого сывороточного альбумина на синтезированных порошках диоксида кремния и свойства образовавшихся композитов
3.2.1. Идентификация композитов ИКспектроскопия
3.2.2. Адсорбция человеческого сывороточного альбумина на порошках диоксида кремния. Влияние природы поверхностных функциональных групп синтезированных материалов диоксида кремния на количественное связывание белка
3.2.3. Размеры частиц композитов синтезированных материалов с белком.
3.2.4. Исследование структурных изменений белка, вызванных адсорбцией на синтезированных материалах, методом дифференциальной сканирующей калориметрии.
3.2.5. Тепловые эффекты адсорбции человеческого сывороточного
альбумина на поверхностях синтезированных порошков.
ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Диссертационная работа изложена на 8 страницах, содержит таблиц, рисунок, 6 схем и состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, основных результатов и выводов, библиографического списка, содержащего 4 ссылок на цитируемые литературные источники. Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований 3 рцентра. ГЛАВА 1. В последние десятилетия наблюдается интенсивный рост исследований, связанных с получением и изучением различных форм диоксида кремния с развитой поверхностью золей, гелей и порошков. Это связано с уникальными свойствами этих объектов, благодаря которым они нашли применение в промышленности, технике, электронике и пр. Особое внимание уделяется использованию высокодисперсного диоксида кремния в фармакологии, косметологии, медицине. Диоксид кремния предлагается в качестве носителей лекарственных препаратов 7 и генетического материала ДЫК, РНК, олигонуклеотидов с целью их адресной доставки к клеткаммишеням, как основа для созданиябиосенсоров , , новых антибактериальных материалов , и биоадсорбснтов , . Именно поэтому интенсивно изучаются адсорбционные взаимодействия высокодисперсного диоксида кремния с молекулами жизни, клетками, микроорганизмами, вирусами. Для понимания механизмов взаимодействия биообъектов с диоксидом кремния необходимо знать его структуру и свойства, а также природу реакционных центров его поверхности. Обзор литературных данных по данной проблеме представлен в следующих разделах. Диоксид кремния неорганический полимер, состоящий из атомов кремния, расположенных в центрах тетраэдров 8Ю4, в вершинах которых находятся атомы кислорода. Каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния ковалентными связями и является общим для двух соседних тетраэдров . Непосредственное отношение к содержанию данной работы имеет аморфный диоксид кремния, поэтому далее будут рассмотрены свойства именно этой модификации. Существует мнение , что на самом деле аморфный диоксид кремния не является таковым, а состоит из упорядоченных микрообластей или кристаллов чрезвычайно малых размеров, которые имеют структуру кристобалита. Однако исследование такого материала методом дифракции показывает наличие только широкой полосы без мультиплетных пиков, характеризующих кристалличность. В общем случае аморфный диоксид кремния можно разделить на два класса безводный или пирогенный диоксид кремния, синтез которого происходит при очень высоких температурах, и гидратированный гидроксилированный аморфный диоксид кремния, получаемый в более мягких условиях. Пирогенный диоксид кремния ii, , i ii, i обычно представляет собой порошок, состоящий из первичных сферических частиц размером 7 нм, за счет чего данный материал обладает достаточно высокой удельной поверхностью 0 м2т . Частицы пирогенного диоксида кремния с удельной поверхностью до
м т имеют только внешнюю поверхность, т. Поверхность частиц диоксида кремния содержит силанольные iОН гидроксильные группы различного типа, концентрация которых зависит от способа получения, температурной обработки, времени хранения. Силанольные группы диоксида кремния образуются на поверхности в результате двух основных благоприятных с термодинамических позиций процессов . Связанные водородными мостиками силанольные группы в свою очередь делятся на слабосвязанные и сильносвязанные , . Слабосвязанные силанольные группы называются внутренними или внутриглобулярными и содержатся во всех видах аморфного диоксида кремния. Эти силанольные группы не могут образовывать водородные связи с молекулами воды. Установлено, что поверхность пирогенного диоксида кремния, синтез которого осуществляется при очень высоких температурах, содержит, в основном, изолированные силанольные группы, а также молекулы, координационно связанные атомами кремния . Плотность силанольных групп на поверхности пирогенного диоксида кремния составляет 2 ЭЮН группы на нм2 . Рис. Типы силанольных групп и силоксановых мостиков на поверхности диоксида кремния и внутренние ОНгруппы 3связынные, С2силандиольные, изолированные силанольные, поверхностные силоксаны.