Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками

З метою створення біонанокомпозита експериментально досліджено процеси зв’язування біомономерів (на прикладі амінокислот з аліфатичними і ароматичними радикалами) вуглецевими нанорурками, а також визначено основні характеристики (розміри посадкових площ, константи рівноваги, вільні енергії) сорбції...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Маніло, М.В., Ар’єв, І.А., Литвинов, Г.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2012
Назва видання:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75301
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками / М.В. Маніло, І.А. Ар’єв, Г.С. Литвинов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 2. — С. 405-413. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-75301
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-753012015-01-29T03:02:19Z Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками Маніло, М.В. Ар’єв, І.А. Литвинов, Г.С. З метою створення біонанокомпозита експериментально досліджено процеси зв’язування біомономерів (на прикладі амінокислот з аліфатичними і ароматичними радикалами) вуглецевими нанорурками, а також визначено основні характеристики (розміри посадкових площ, константи рівноваги, вільні енергії) сорбції в широкому інтервалі рН. Знайдено оптимальні значення параметрів середовища для створення композитів амінокислота—вуглецеві нанорурки. The processes of biomonomers (aminoacids with aliphatic and aromatic radicals) binding by multiwalled carbon nanotubes are investigated experimentally with an objective to fabricate bionanocomposites. Main parameters of sorption (free energies, surface areas per biomolecule, equilibrium constants) are calculated. Optimal values of medium parameters for fabrication of aminoacid—carbon nanotubes’ composites are determined. Для создания бионанокомпозита экспериментально изучены процессы связывания биомономеров (на примере аминокислот с алифатическими и ароматическими радикалами) углеродными нанотрубками, а также рассчитаны основные характеристики (размеры посадочных площадок, константы равновесия, свободные энергии) сорбции в широком интервале рН. Определены оптимальные значения параметров среды для создания композитов аминокислота—углеродные нанотрубки. 2012 Article Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками / М.В. Маніло, І.А. Ар’єв, Г.С. Литвинов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 2. — С. 405-413. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 61.48.De, 68.43.Mn, 81.05.ub, 81.16.Fg, 87.14.G-, 87.85.Qr, 87.85.Rs http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75301 uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	З метою створення біонанокомпозита експериментально досліджено процеси зв’язування біомономерів (на прикладі амінокислот з аліфатичними і ароматичними радикалами) вуглецевими нанорурками, а також визначено основні характеристики (розміри посадкових площ, константи рівноваги, вільні енергії) сорбції в широкому інтервалі рН. Знайдено оптимальні значення параметрів середовища для створення композитів амінокислота—вуглецеві нанорурки.
format	Article
author	Маніло, М.В. Ар’єв, І.А. Литвинов, Г.С.
spellingShingle	Маніло, М.В. Ар’єв, І.А. Литвинов, Г.С. Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Маніло, М.В. Ар’єв, І.А. Литвинов, Г.С.
author_sort	Маніло, М.В.
title	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками
title_short	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками
title_full	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками
title_fullStr	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками
title_full_unstemmed	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками
title_sort	створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/75301
citation_txt	Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками / М.В. Маніло, І.А. Ар’єв, Г.С. Литвинов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 2. — С. 405-413. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT manílomv stvorennâkompleksívbíomonomerívzvugleceviminanorurkami AT arêvía stvorennâkompleksívbíomonomerívzvugleceviminanorurkami AT litvinovgs stvorennâkompleksívbíomonomerívzvugleceviminanorurkami
first_indexed	2025-07-05T23:34:14Z
last_indexed	2025-07-05T23:34:14Z
_version_	1836851873165869056
fulltext	405 PACS numbers: 61.48.De, 68.43.Mn,81.05.ub,81.16.Fg,87.14.G-,87.85.Qr, 87.85.Rs Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками М. В. Маніло ,, І. А. Ар’єв , Г. С. Литвинов Національний технічний університет України «КПІ», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна *Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф. Д. Овчаренка НАН України, бульв. Акад. Вернадського, 42, 03142 Київ, Україна З метою створення біонанокомпозита експериментально досліджено про- цеси зв’язування біомономерів (на прикладі амінокислот з аліфатичними і ароматичними радикалами) вуглецевими нанорурками, а також визна- чено основні характеристики (розміри посадкових площ, константи рів- новаги, вільні енергії) сорбції в широкому інтервалі рН. Знайдено опти- мальні значення параметрів середовища для створення композитів амі- нокислота—вуглецеві нанорурки. The processes of biomonomers (aminoacids with aliphatic and aromatic radi- cals) binding by multiwalled carbon nanotubes are investigated experimen- tally with an objective to fabricate bionanocomposites. Main parameters of sorption (free energies, surface areas per biomolecule, equilibrium constants) are calculated. Optimal values of medium parameters for fabrication of ami- noacid—carbon nanotubes’ composites are determined. Для создания бионанокомпозита экспериментально изучены процессы связывания биомономеров (на примере аминокислот с алифатическими и ароматическими радикалами) углеродными нанотрубками, а также рас- считаны основные характеристики (размеры посадочных площадок, кон- станты равновесия, свободные энергии) сорбции в широком интервале рН. Определены оптимальные значения параметров среды для создания композитов аминокислота—углеродные нанотрубки. Ключові слова: адсорбція, біомономери, амінокислоти, вуглецеві нанору- рки, біонанокомпозити. (Отримано 13 березня 2012 р.) Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2012, т. 10, № 2, сс. 405—413 © 2012 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 406 М. В. МАНІЛО, І. А. АР’ЄВ, Г. С. ЛИТВИНОВ 1. ВСТУП Для використання в біонанотехнологіях перспективними є вугле- цеві нанорурки (ВНР) [1], які є гідрофобними і нерозчинними в бі- льшості біологічних систем та можуть бути функціоналізовані біо- логічно важливими речовинами: амінами, амінокислотами, білка- ми [2, 3], молекулями ДНК [4], нуклеотидами [5] та ін. Така функ- ціоналізація знижує токсичність ВНР і дозволяє застосовувати їх як транспортні засоби цілеспрямованої дії без руйнування біологіч- них молекуль. Дослідження взаємодії біомономерів з ВНР є над- звичайно важливим для розвитку новітніх біотехнологій зі ство- рення стабільних транспортних систем. Особливої уваги заслуго- вують дослідження досить простих речовин, які одночасно мають лікувальну чи терапевтичну дію, а саме: гліцин, α- і β-аланін, фені- лаланін і триптофан. Гліцин – найпростіша амінокислота з аліфа- тичним вуглеводневим радикалом, яка входить до складу білків і є попередником у біосинтезі порфіринових сполук і пуринових основ нуклеїнових кислот, а також є лікарським седативним засобом та компонентою парентерального харчування. Аланін – замінна амі- нокислота, що є важливим джерелом енергії для головного мозку і центральної нервової системи; укріплює імунну систему шляхом вироблення антитіл, знижує ризик утворення каміння у нирках, реґулює рівень глюкози в крові. Це одна з основних амінокислот, які витрачаються в м’язових тканинах при фізичних навантажен- нях. Аланін існує в двох формах: α-аланін – зустрічається у віль- ному стані і входить до складу багатьох білків, легко включається у процеси обміну вуглеводнів і органічних кислот, приймає участь в детоксикації аміяку при фізичних навантаженнях. β-аланін – природна β-амінокислота, яка у вільному стані виявляється в тка- нинах мозку і входить до складу низки біологічно активних сполук, наприклад, пантотенової кислоти (вітамін В5), коензиму А (один з найважливіших каталізаторів в організмі), карнозину і ансерину (азотисті екстрактивні речовини кістякової мускулятури). Біологі- чна дія β-аланіну, як складової карнозину, визначається буферни- ми властивостями амінокислоти в м’язовій тканині, що перешко- джає закисненню середовища під час інтенсивних навантажень. Фенілаланін – амінокислота, яка є сировиною для солодшого у 200 разів за сахарозу харчового пептидного підсолоджувача аспартама. При введенні в організм фенілаланін впливає на настрій, пригнічує біль, покращує пам’ять і здібності до навчання, у зв’язку з чим його використовують при лікуванні артриту, депресії, мігрені, синдрому хронічної втоми та інших захворювань. Триптофан – незамінна амінокислота, яка регулює функцію ендокринної системи і таким чином попереджає анемію, реґулює кров’яний тиск, відповідає за синтезу гемоґльобіну. Припускають, що ця амінокислота стимулює СТВОРЕННЯ КОМПЛЕКСІВ БІОМОНОМЕРІВ З C-НАНОРУРКАМИ 407 секрецію інсуліну, що, у свою чергу, активує синтезу жирних кис- лот у печінці, і особливе значення має у фармакології, де вона та її похідні застосовуються як інґредієнти багатьох лікарських препа- ратів, наприклад, при таких захворюваннях, як рак, туберкульоза та діабет. Триптофан сприяє нормальному функціонуванню різних систем організму. Нестача його призводить до розвитку пелагри, погіршення стану зубів, помутніння рогівки ока, катаракти. В лі- тературі наведені результати досліджень адсорбції амінокислот на традиційних сорбентах (наприклад, шаруваті силікати як складові біополімера [6]) та результати моделювання адсорбції амінокислот на ВНР [7], але експериментально адсорбцію амінокислот на ВНР практично не досліджено. Метою роботи було дослідження умов утворення біонанокомпо- зита на основі амінокислот і вуглецевих нанорурок; експеримента- льно дослідити та визначити основні характеристики процесу при- кріплення біомономерів до ВНР. 2. МАТЕРІЯЛИ І МЕТОДИ Для одержання нанокомпозитів амінокислот і вуглецевих нанорурок використовували багатошарові вуглецеві нанорурки виробництва ТОВ «СПЕЦМАШ» (м. Київ) з питомою поверхнею 254 м 2/г, зовніш- нім діяметром 10—20 нм, довжиною 1—10 мкм і вмістом мінеральних домішок не більше 1%. Як вихідні амінокислоти (гліцин, α-, β- аланін, L-карбобензоксифенілаланін, триптофан) застосовували ре- активи «х.ч.» виробництва Reanal (Угорщина). Створення біонано- композита здійснювалося шляхом адсорбції при температурі 293±1 К на шейкері в широкому інтервалі рН, значення яких підтримува- лося різними буферними розчинами. Концентрація біологічно важ- ливих сполук визначалася спектрофотометричними методами. 3. РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ На рисунку 1 наведено типові залежності питомої сорбції α- і β- аланіну, гліцину (рис. 1, а) та L-карбобензоксифенілаланіну і трип- тофану (рис. 1, б) від рН. Відмітимо, що значення рН екстремумів сорбції для всіх дослі- джених амінокислот збігаються (рН = 6,00), при цьому це мініма- льне і максимальне значення сорбції для амінокислот з аліфатич- ним та ароматичним радикалом відповідно. Подібна поведінка мо- же бути пояснена максимальним вмістом у дослідженому розчині амінокислоти, її електроневтральної цвіттер-йонної форми (див. табл. 1), а відмінність у характері сорбційних кривих може свідчи- ти про різні механізми приєднання досліджених аліфатичних і 408 аромати Так, п тання ве дальшим спостері рН 9,20, слоти (на 9,20 відб Для β- зміщені свідчити Для амін дбуваєть шим зме краще, н кращою Для сп всі подал Кінети ведено н Як ви джених сорбції п її значен гом часу данням в бцію амі виконан Рис. 1. За мономоле триптофа М. В чних аміно при рН ≤ 6, еличини пи м зменшен гається зр , ступінь ви айчіткіши бувається п -аланіну м в бік рН ≤ и про наяв нокислот з ься симбат еншенням ніж L-карб його розчи прощення льші резул ичні криві а рис. 2. идно з рису амінокисл протягом п ння майже у, що не пе величини інокислоти ння адсорбц алежність п екулярної с ан; 5 – L-ка В. МАНІЛО, І окислот до 00 поведін итомої адсо нням адсор ростання а ираження ий максиму плавне зни аксимуми ≤ 3 і рН ≥ 9 вність йон- з ароматич тно із збіль до 12,05. бобензокси инністю у в порівнянн льтати наво і для рН = унка 2 фор лот є подіб перших 3— стале. Дос ревищує 3 адсорбції, и з поверхн ції аміноки итомої сорб сорбції: 1 – арбобензокс І. А. АР’ЄВ, Г о ВНР. нка для α-а орбції від р рбції із зме адсорбції і якого зале ум характе иження вел и на залежн ,20. Подіб -індукційн чним радик ьшенням р Відмітим ифенілалан водних роз ня спорідн одяться дл 6,00 для м рми кінети бними: шви 5 хв. зміню сягнення р 30—45 хв., що може с ні ВНР. От ислот ВНР бції (а/аmax) – α-аланін; сифенілалан Г. С. ЛИТВИН амінокисло рН 6,00 до еншенням досягненн ежить від с ерний для личини адс ності питом ний харак ної взаємод калом зрос рН від 2,0 мо, що три нін, що мо зчинах. нености ВН ля значення мономолек ичних крив идке зрост юється інт рівноваги в з подальш свідчити п тже, оптим є 40—60 хв амінокисло 2 – β-алан нін. НОВ от є подібн рН 2,00—3 рН. При р ня максим структури гліцину). П сорбції. мої адсорбц тер взаємо дії аланіну стання адсо 0 до 6,00 і иптофан со оже бути п НР до амін я рН = 6,00 улярної со вих для вс тання вели тервалами, відбуваєтьс шим невели про незначн мальним ч в. от від рН для нін; 3 – глі ною: зрос- 3,00 з по- рН ≥ 6,00 муму при аміноки- Після рН ції від рН одії може у з ВНР. орбції ві- і подаль- орбується пояснено нокислот, 0. орбції на- сіх дослі- ичини ад- , на яких ся протя- иким спа- ну десор- часом для я випадку іцин; 4 – Т А Б Л И Ц Я 1 . Р о з п о д іл (% ) о с н о в н и х ф о р м а м ін о к и с л о т з а л е ж н о в ід р Н , р о з р а х о в а н и й із к о н с т а н т й о н із а ц ії а м ін о к и с л о т [ 8 ]. р Н К а т іо н н а ф о р м а Ц в іт т е р -й о н А н іо н н а ф о р м а Г л іц и н α- а л а н ін β- а л а н ін Т р и п т о ф а н Г л іц и н α- а л а н ін β- а л а н ін Т р и п т о ф а н Г л іц и н α- а л а н ін β- а л а н ін Т р и п т о ф а н 2 ,0 0 6 8 ,6 3 9 7 ,3 0 7 0 ,5 8 3 1 ,3 6 2 ,7 4 2 9 ,4 1 7 ,6 0 ⋅1 0 − 7 1 ,1 9 ⋅1 0 − 8 1 ,2 0 ⋅1 0 − 6 4 ,0 0 2 ,1 4 2 6 ,1 8 2 ,3 4 9 7 ,8 5 7 3 ,8 2 9 7 ,6 3 2 ,4 0 ⋅1 0 − 4 3 ,2 2 ⋅1 0 − 5 3 ,9 8 ⋅1 0 − 4 6 ,0 0 2 ,1 8 ⋅1 0 − 2 0 ,3 5 2 ,4 0 ⋅1 0 − 2 9 9 ,9 5 9 9 ,5 5 9 9 ,9 3 2 ,5 0 ⋅1 0 − 2 4 ,3 5 ⋅1 0 − 3 4 ,0 7 ⋅1 0 − 2 8 ,0 0 2 ,1 4 ⋅1 0 − 4 3 ,5 3 ⋅1 0 − 3 2 ,3 1 ⋅1 0 − 4 9 7 ,5 6 9 9 ,5 7 9 6 ,0 9 2 ,4 3 0 ,4 3 3 ,9 0 1 0 ,0 0 2 ,2 5 ⋅1 0 − 7 1 ,1 2 ⋅1 0 − 5 4 ,7 3 ⋅1 0 − 7 1 8 ,3 0 5 6 ,2 9 1 9 ,7 1 8 1 ,6 8 4 3 ,7 0 8 0 ,2 8 1 2 ,0 0 8 ,6 8 ⋅1 0 − 1 1 7 ,9 4 ⋅1 0 − 9 5 ,8 7 ⋅1 0 − 9 0 ,3 9 2 ,2 4 0 ,2 4 9 9 ,5 9 9 7 ,7 5 9 9 ,7 3 1 3 ,0 0 8 ,7 1 ⋅1 0 − 1 3 8 ,1 1 ⋅1 0 − 1 1 5 ,8 9 ⋅1 0 − 1 3 3 ,9 8 ⋅1 0 − 2 0 ,2 3 2 ,4 5 ⋅1 0 − 2 9 9 ,9 5 9 9 ,7 8 9 9 ,9 7 СТВОРЕННЯ КОМПЛЕКСІВ БІОМОНОМЕРІВ З C-НАНОРУРКАМИ 409 410 Для глі аланіну; У табл місткіст Розраху ношення кривої д ТАБЛИЦ А L-карбоб Рис. 2. Кі С = (1,40± триптофа М. В іцину і L ; 10—20 хв. лиці 2 наве ь сорбенту нок конста ям танґенс о початков ЦЯ 2. Основн Амінокислот Гліцин α-аланін β-аланін Триптофан ензоксифен інетика адсо ±0,20)⋅10 −4 м ан; 5 – L-ка В. МАНІЛО, І L-карбобенз для β-алан едено конс у та перера ант швидк са кута нах вої концент ні сорбційні та ш д нілаланін орбції аміно моль/дм3: 1 арбобензокс І. А. АР’ЄВ, Г зоксифеніл ніну і трип станти шви ахована на кости здійс хилу на по трації амін параметри Константа швидкости k дм3/(моль⋅х 0,59±0,09 7,13±0,29 36,71±0,0 2,83±0,42 1,13±0,08 окислот ВН – α-аланін сифенілалан Г. С. ЛИТВИН лаланіну; птофану. идкости сор а мг/м 2 сор снювався п очатковій нокислоти ВНР, розра а ⋅103, хв.) Міст сорбен рН = ммо 9 0,84 9 0,15 1 0,20 2 4,97 8 2,89 НР при рН 6, н; 2 – β-ала нін. НОВ 30—40 хв. рбційного рбція амін при рН 6,0 ділянці кі [9]. ховані для р ткість нту при = 6,00, оль/г Гр сор рН ±0,06 1 ±0,06 1 0±0,04 1 7±0,05 4 9±0,05 3 ,00 для конц анін; 3 – гл . для α- процесу, нокислот. 00 за від- інетичної рН = 6,00. ранична рбція при Н = 6,00, мг/м2 10,5±0,5 13,4±0,4 18,1±0,4 4,0±0,3 3,4±0,2 центрацій ліцин; 4 – СТВ На ри слот пов 6,00. Для в принцип дають п При зрос характер стерігаєт бату в р поведінк У вип ших (С = Полішар α- і β-ала повідно. адсорбці вне запо довжини ВНР мо аланін—г ня повер гліцином дій між невого к можуть дипольн дження мікромо малу роз при досл Рис. 3. Із 4 – трип ВОРЕННЯ КО исунку 3 на верхнею ВН всіх дослі пово не від роцесу утв станні рівн ризує запо ться плято розчині для ка, характе адку гліци = 1,5⋅10 −4 м ри гліцину аніну при С Найбільш ії спостеріг овнення по и горизонт ношаром а гліцин. Мо рхні ВНР м, відбуває молекуля кістяка α-а бути во ні і дисперс сорбції L олярних ко зчинність ліджених отерми адсо тофану, 5 – ОМПЛЕКСІВ аведено ізо НР, виміря іджених а дрізняютьс ворення м новажної к овнення по о. При пода я всіх досл ерна для по ину форму моль/дм3) к у формують С > 10,5⋅10 ш довга гор гається дл оверхні ВН тальної діл амінокисл ожна прип моношаро ється за ра ми адсорб аланіну. За одневі, ел сійні взаєм L-карбобенз онцентраці амінокисл рівноважн орбції: 1 – – L-карбобе В БІОМОНОМ отерми адс яні при кі амінокисло ся. Початк моношару концентрац оверхні ВН альшому з ліджених олімолеку ування мон концентра ься вже пр 0 −4 моль/дм ризонтальн я α-аланін НР монош лянки і від лоти відбув пустити, щ ом α-аланін ахунок пос бату внаслі азначеними лектростат модії між м зоксифеніл іях амінок лоти у водн них концен гліцину, 2 ензоксифені МЕРІВ З C-НА сорбції досл імнатній т от форми кові ділянк адсорбату ції С до дея НР моноша зростанні к амінокисл лярної адс ношару поч аціях, ніж ри С > 3,5⋅1 м3 та С > 9,1 на ділянка ну, що свід шаром адсо повідно за вається в о найбільш ну, порівн силення ла ідок розгал и латераль ичні, інд молекулям лаланіну кислоти (д них розчин нтраціях а – α-аланін ілаланіну п АНОРУРКАМ ліджених емператур ізотерм а ки ізотерм на поверх якого знач ром речови концентрац лот спостер сорбції (рис чинається для α- і β- 0 −4 моль/д 1⋅10 −4 моль мономолек дчить про б орбату. Зм аповнення низці: α-а ш щільне з няно з β-ал атеральних луження в ьними взає дукційні, и адсорбат виконувал ив. рис. 3, нах. Відміт адсорбату с ну, 3 – β-ал оверхнею В МИ 411 аміноки- рі при рН адсорбції м відпові- хні ВНР. чення, що ини, спо- ції адсор- рігається с. 3, а). при мен- -аланіну. дм3, а для ь/дм3 від- кулярної більш по- меншення поверхні аланін—β- заповнен- ланіном і х взаємо- вуглевод- ємодіями диполь— ту. Дослі- лися при , б) через тимо, що спостері- ланіну (а); ВНР (б). 412 М. В. МАНІЛО, І. А. АР’ЄВ, Г. С. ЛИТВИНОВ галася лише мономолекулярна адсорбція з достатньо довгою гори- зонтальною ділянкою. Після повного заповнення поверхні ВНР шаром адсорбату відбувається різке зростання величини адсорбції. Подальше збільшення С призводить до появи на ізотермі додатко- вих горизонтальних ділянок, які, очевидно, відповідають утворен- ню адсорбційних бішарів і т. ін. (див. рис. 3, а). При більших рівно- важних концентраціях С відбувається симбатне зростання величи- ни адсорбції а разом із збільшенням С. В області високих концентрацій розчинів адсорбтивів (С > 15⋅10 −4 моль/дм3) величина адсорбції спадала в низці α-аланін—β-аланін— гліцин, причому найбільш слабка залежність а(С) спостерігалася для гліцину, що свідчить про важливий вплив не лише наявности, але і положення метильної групи в структурі амінокислоти. Від- мінності в характері полімолекулярної адсорбції, які спостеріга- ються для досліджених амінокислот, можливо відображають від- мінності структури молекуль-асоціятів у водних розчинах. У таблиці 3 наведено розраховані значення площі посадкової площадки s, константи рівноваги kf і вільної енергії G, які характе- ризують мономолекулярну адсорбцію досліджених амінокислот. Посадкові площі розраховуються відповідно до формули s = 1/aNA, де а – адсорбція в моль/м 2 для моношару амінокислоти. Константа рівноваги, kf, була порахована за формулою 2 рівн. / f k aS C= на поча- тковій ділянці ізотерми, де а – адсорбція, моль/м 2; S – питома площа поверхні, що припадає на досліджуваний зразок (25,4 м 2/г), Срівн. – концентрація досліджуваної речовини після сорбції. Вільна енергія G = −RTlnkf. Також необхідно зауважити, що одержані значення посадкової площі для досліджених амінокислот при рН = 6,00 перевищують теоретично розраховані за густинами кристалічних амінокислот у сферичному наближенні. Це означає, що пакування молекуль дос- ліджених амінокислот на поверхні ВНР є відносно пухким. З ура- хуванням, що молекуля гліцину має найменшу площу, можна вва- жати, що її пакування на поверхні ВНР при рН = 6,00 є найбільш пухким. Принагідно зауважимо, що величина посадкової площі для гліцину і β-аланіну на ВНР відповідає розташуванню типу «ча- ТАБЛИЦЯ 3. Основні показники адсорбції амінокислот ВНР. Амінокислота s, нм2 kf⋅10 −3 −G, кДж/моль Гліцин 0,263±0,002 6,00±0,02 21,18±0,01 α-аланін 0,374±0,05 1,65±0,24 18,04±0,26 β-аланін 0,255±0,01 0,94±0,27 16,67±0,07 Триптофан 62,9±0,12 987,38±81,49 33,61±0,21 L-карбобензоксифенілаланін 32,1±0,1 58,08±3,38 26,71±0,06 СТВОРЕННЯ КОМПЛЕКСІВ БІОМОНОМЕРІВ З C-НАНОРУРКАМИ 413 стоколу», тоді як для α-аланіну характерне більш щільне пакуван- ня, оскільки молекулі розташовуються на поверхні ВНР кістяком. 4. ВИСНОВКИ Адсорбція амінокислот з водно-буферних розчинів поверхнею ВНР має значення вільної енергії, характерні для фізичної сорбції. До- сягнення адсорбційної рівноваги відбувається протягом часу, що не перевищує 30—45 хв., з подальшим спаданням величини адсорбції, що може свідчити про незначну десорбцію амінокислоти з поверхні ВНР. Оптимальним часом для виконання адсорбції амінокислот ВНР є: 40—60 хв. для гліцину і L-карбобензоксифенілаланіну; 30— 40 хв. для α-аланіну; 10—20 хв. для β-аланіну і триптофану. Полі- молекулярна адсорбція для гліцину починається вже при концент- раціях С > 3,5⋅10 −4 моль/дм 3, а для α- і β-аланіну при С > 10,5⋅10 −4 моль/дм3 та С > 9,1⋅10 −4 моль/дм 3 відповідно. Одержані експериме- нтальні значення посадкової площадки для досліджених амінокис- лот при рН = 6,00 перевищують теоретично розраховані за густина- ми кристалічних амінокислот у сферичному наближенні, тобто па- кування молекуль досліджених амінокислот на поверхні ВНР є ві- дносно пухким. З урахуванням, що молекуля гліцину має най- меншу площу, можна вважати, що її пакування на поверхні ВНР при рН = 6,00 є найбільш пухким. Відмінності в характері полімо- лекулярної адсорбції, які спостерігаються для досліджених аміно- кислот, можливо відображають відмінності структури молекуль- асоціятів у водних розчинах. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. М. В. Маніло, І. А. Ар’єв, Г. С. Литвинов, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 9, № 3: 719 (2011). 2. N. W. Shi Kam and H. Dai, J. Am. Chem. Soc., 127: 6021 (2005). 3. K. Keren, R. S. Berman, E. Buchstab et al., Science, 302: 1380 (2003). 4. A. Bianco, K. Kostarelos, and M. Prato, Current Opinion in Chemical Biology, 9: 674 (2005). 5. М. В. Манило, Т. А. Алексеева, И. А. Арьев, Н. И. Лебовка, Коллоид. жур- нал, 73, № 2: 235 (2011). 6. В. С. Рак, Ю. И. Тарасевич, Л. В. Закревская, ТЭХ, 17, № 5: 611 (1981). 7. A. De Leon, A. F. Jalbout, and V. Basiuk, Computational Materials Science, 44: 310 (2008). 8. А. Альберт, Е. Сержент, Константы ионизации кислот и оснований (Москва: Химия: 1964). 9. Н. М. Эмануэль, Д. Г. Кнорре, Курс химической кинетики (Москва: Высшая школа: 1984).

Створення комплексів біомономерів з вуглецевими нанорурками

Репозитарії

Схожі ресурси