Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 9.3
Характеристики исследуемых сорбентов серии Сульфо
Сор- бент Исполь- зуемый белок Концен- трация белка, мг/мл pH Содержание углерода С, % АС Число слоев белка п р! час- тиц
1* - - - 2,2 0 0 1,3
2 БСА 5 4,5 2,4 0,2 2 2,3
3 БСА 20 4,5 3,8 1,6 16 3,5
4 БСА 50 4,5 5,0 2,8 29 4,5
5 Плазма крови человека и 70 7,3 5,9 3,7 38 4,7
*Диасорб-130-Сульфо.
Для описания качества прививки альбумина на поверхности частиц и интерпретации данных элементного анализа (табл. 9.3) частица сорбента рассматривается как сплошная идеальная сфера радиусом R, площадью внешней поверхности
S = 4тгД2
и массой
M = VP=\ nR3p,
О
554
Гетероповерхностные сорбенты и их применение
на поверхности которой закрепляются глобулы альбумина радиусом г = 3,5 нм. Таким образом, площадь, занимаемая одной глобулой при плотнейшей упаковке, равна
s = г2 2\/3.
Тогда число глобул, размещающихся на частице сорбента мономолекулярным слоем, составляет
N = - = — - I -
с общей массой
NMbca
где Na — число Авогадро.
Тогда увеличение содержания углерода за счет закрепления глобул белка при малых значениях АС составит величину
. _ тпк АС
М 4- тп
где п — модельное число мономолекулярных слоев альбумина, а к — массовая доля углерода в белке (к ~ 0,53).
Отсюда можно найти п:
_ MAC _ AC 2Rr2pNA (к — АС)т (к — АС) х/ЗЫбса
Полагая молекулярную массу БСА М = 67 ООО и плотность частицы сорбента р и 0,8 г/см3, получаем
"“Й'108*^С
или, например, в случае частиц диаметром 10 мкм (Диасорб-130-Сульфо),
АС
п и 10J
к-АС'
Таким образом, по данным элементного анализа сорбенты могут быть охарактеризованы плотностью белкового покрытия, отражаемого условным модельным числом мономолекулярных слоев п. Для серии гетероповерхностных сорбентов Диабонд-130-Сульфо (на основе Диасорб-130-Сульфо) данные элементного анализа с рассчитанными значениями п приведены в табл. 9.3. Сорбенты серии обозначены условными номерами, которые будут использоваться далее.
Анализ данных по элементному составу свидетельствует о сложном механизме сорбции белковых макромолекул, но из-за практически линейного характера изотермы (по функции модельного числа слоев п закрепленного белка от концентрации белкового раствора, используемого при синтезе (см. рис. 9.13)) заметной зависимости п от pH в диапазоне 4,5 7,5 обнаружено не было. При многослойной сорбции можно говорить о кооперативных межмолекулярных взаимодействиях белок-белок, сравнимых по силе с взаимодействиями белок —поверхность. Однако это довольно сомнительно, особенно с учетом того, что используемые при расчетах величины увеличения содержания углерода АС лежат в пределах погрешности
9.9]
Сорбенты с иммобилизованными белками
555
метода элементного анализа. К тому же такой вид графика вполне соответствовал бы линейной области изотермы лэнгмюровского типа, если предположить одинаковую доступность и равномерное заполнение внешней и внутренней (составляющей примерно 98-99% от общей) поверхностей частиц сорбента. Поэтому нужен альтернативный способ оценки качества белковой прививки и, по возможности, определения ее геометрии.
Существующие альтернативные методы количественного определения иммобилизованного белка сводятся либо к иммунологическим, либо к косвенным спектрофотометрическим определениям поглощения оставшегося в растворе несорбированного [106] или сорбированного и затем смытого [107] подходящего специфического красителя. Однако, кроме высокой стоимости (особенно в первом случае) и необходимости отработки высокоточной (ввиду существенного влияния кинетических факторов) методики, эти способы имеют более существенный общий недостаток: их результаты не могут показать, распределился ли белок по всему объему частицы или сорбировался только на внешней поверхности, образовав плотное многослойное защитное покрытие. Также малоинформативно кислотно-основное титрование для измерения увеличения ионообменной емкости — изменение слишком мало для получения достоверных результатов, а распределение белка на сорбенте влияет лишь на скорость установления равновесия, воспроизводимое определение которой крайне затруднительно.
Таким образом, для установления зависимости количества закрепленного белка от условий синтеза и, главное, от пространственного распределения белка на частицах сорбента, необходим независимый метод. Поскольку объектом изучения является, в основном, внешняя поверхность, для ее описания можно использовать такую характеристику, как дзета-потенциал (С-потенциал), то есть заряд внешней поверхности частиц, при различных значениях pH [13, 98, 99]. Величина С-потенциала определяет электрофоретическую подвижность частиц А в электрическом поле, рассчитываемую по формуле
гц
где и — скорость движения частицы радиусом г с зарядом внешней поверхности С в жидкости с вязкостью // при наложенной разности потенциалов Е при пропускной способности потока г) (величина, учитывающая геометрию измерительной ячейки).
Константа к вычисляется эмпирически и отражает шероховатость поверхности частиц. Как видно из приведенной формулы, ряд параметров индивидуален для каждой системы.
