реклама Самое популярное облако тегов
Новинки » Заметки наших партнеров » ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИСПЕРСНЫХ ОКСИДОВ С БИОМОЛЕКУЛАМИ »
октября
01
Заметки наших партнеров : ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИСПЕРСНЫХ ОКСИДОВ С БИОМОЛЕКУЛАМИ
 (голосов: 0)


Диоксид кремния в различных модификациях широко используется в медицине, биотехнологии и пищевой промышленности. Экспериментальные исследования пирогенного кремнезема и его применение на практике описаны в других главах этой книги. Из анализа приведенных данных следует, что для повышения информативности исследований взаимодействия кремнеземов с биообъектами, синтеза эффективных сорбентов и оптимального их использования необходим глубокий теоретический анализ проблем, выявление движущих сил и механизмов наблюдаемых адсорбционных явлений.
При теоретическом анализе адсорбционных явлений на поверхности высокодисперсных кремнеземов (ВДК) следует учитывать, что для последних, как и для других пирогенных оксидов, характерна многоступенчатая структурная иерархия. В процессе высокотемпературного синтеза (больше1300 К) ВДК используется тетрахлорид кремния, который гидролизуется, взаимодействуя с водой, образующейся при сгорании водорода в кислороде (механизм реакции более сложен, так как возможно и прямое окисление SiCl4, но мы не будем останавливаться на этом вопросе подробно), и в активной зоне пламени образуются проточастицы (-1 нм). Последние слипаются и покрываются новыми слоями оксида. В результате формируются первичные обычно непористые частицы (средний размер 5— 50 нм в зависимости от условий синтеза). В процессе столкновений первичных частиц, покинувших активную зону пламени, и их слипания с образованием силоксановых и/или водородных и других межчастичных связей образуются достаточно прочные агрегаты (100—500 нм). При остывании и взаимодействии с парами воды гидратированность поверхности первичных частиц ВДК возрастает в результате появления дополнительных гидроксильных групп, формирующихся при диссоциативной адсорбции молекул воды на напряженных структурах, и молекулярно адсорбированной воды. Далее межчастичные взаимодействия обусловливают формирование агломератов размером более 1 мкм, которые могут образовывать флокулы видимых размеров. Кажущаяся плотность агрегатов составляет около 30 стинной, а для агломератов и флокул она на порядок меньше — 3—7 Удельная поверхность ВДК зависит от размера первичных частиц (~d~x) и может составлять до 500 м2/г. При попадании в воду агломераты частично разрушаются, но даже после часовой обработки суспензии пирогенного кремнезема ультразвуком некоторая их часть сохраняется или снова образуется.
Длительное механическое воздействие на суспензию ВДК, например, в шаровой мельнице (5—7 ч) или ультразвуковой ванне (3—9 ч), приводит к почти полному разрушению агломератов и частичному — агрегатов; основная масса частиц соответствует небольшим агрегатам размером 20—60 нм. Мощная (-500 Вт) импульсная ультразвуковая обработка водных суспензий ВДК (-5 мин) ведет к почти монодисперсному распределению частиц с эффективным диаметром Дф = 50—70 нм. При длительном хранении концентрированных (5—8 водных суспензий ВДК происходит медленная коагуляция частиц, однако дисперсии хорошо ресуспендируются. В целом такие суспензии обладают достаточно высокой агрегативной устойчивостью, которую можно интерпретировать на основании многочастичных электростатических взаимодействий одноименно заряженных частиц с вкладом водородных и дисперсионных связей. Понижение концентрации оксида при разбавлении суспензий водой или приближение pH к точке нулевого заряда, обусловливающие уменьшение плотности заряда на поверхности частиц, ведет к снижению устойчивости дисперсий и Дф возрастает на порядок или более.
Многоступенчатая структурная иерархия пирогенного кремнезема сказывается и на диффузии частиц в водной среде, и на адсорбционных взаимодействиях с молекулами различных размеров. Наличие (и строение) агрегатов и тем более агломератов ВДК менее существенны при адсорбции малых молекул, чем структура первичных частиц. В то же время при взаимодействии с биополимерами очень важную роль играет интегральное распределение частиц ВДК (особенно агрегатов и агломератов) по размерам и условия их коагуляции или разрушения при взаимодействии с молекулами полимера и растворителя .
В случае больших расстояний между частицами кремнезема и биомолекулами или клеточными мембранами характер их взаимодействия зависит в основном от электростатических сил, определяемых распределением зарядов в системе, pH, диэлектрическими свойствами и ионной силой раствора. Особенности взаимодействий между частицами ВДК и биомолекулами или лекарственными препаратами, водой, электролитами, растворенными ионами влияют на конечную эффективность энтеросорбента. Теоретические расчеты таких взаимодействий с учетом структурной иерархии оксидов могут быть выполнены в рамках классических приближений, например Дебая—Хюккеля или молекулярной механики (ММ). Взаимодействия при малых расстояниях, приводящие к изменениям электронной и пространственной структуры поверхностного слоя оксидных частиц и молекул адсорбата, могут быть рассчитаны только в пределах квантовохимических методов. Однако любая биосистема слишком сложна для ее моделирования в рамках квантовой химии, поэтому с этой целью используются упрощенные модели. Так, теоретическое изучение взаимодействия между поверхностью ВДК и белками можно начать с взаимодействия аминокислот или небольших пептидов с кластерными моделями твердого тела.
Поскольку значительная часть этой книги посвящена экспериментальным исследованиям, применению оксидных сорбентов и носителей, то теоретическое рассмотрение проблемы мы начнем с краткого описания основ используемых теоретических подходов.

Спонсор статьи предлагает техническое обслуживаниеи клининг




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Другие новости по теме: