Растворы вмс и их устойчивость. Высаливание белков из растворов. Применение в медицине.

При введении больших количеств электролита в раствор белка происходит высаливание. Уменьшается растворимость полимера, так как молекулы воды интенсивнее взаимодействуют с ионами соли, чем с макромолекулами полимера и макромолекулы образуют плотные клубки. Действия ионов на полиэлектролиты изменяются в том порядке, в котором они (ионы) находятся в лиотропном ряду.

Коацервация. При нарушении устойчивости раствора белка или полисахарида возможно образование коацервата – новой жидкой фазы, обогащѐнной биополимером. Коацерват может выделяться в виде капель или образовывать сплошной слой, что приводит к расслаиванию системы на две фазы. Одна из фаз представляет собой раствор ВМС в растворителе, а другая – раствор растворителя в ВМС.

Коацервацию можно вызвать изменением температуры, рн среды или введением низкомолекулярных веществ.

Коацервацию используют при микрокапсулировании лекарственных веществ. Для этого лекарственное вещество диспергируют в растворе полимера. В результате на поверхности лекарственного вещества формируется оболочка из адсорбированных капелек коацервата полимера. Капельки сливаются в сплошной слой на поверхности частиц лекарственного вещества и специальной обработкой переводятся в твѐрдое состояние.

Образовавшаяся твѐрдая оболочка обеспечивает устойчивость, увеличивает длительность действия и устраняет неприятный вкус лекарственного вещества.

 

5. Полиэлектролиты. Белки как представители полиэлектролитов. Изоэлектрическое состояние белка. Свойства белка в изоэлектрическом состоянии. Методы ее определения.

Полиэлектролитами называются ВМС, способные в растворе диссоциировать с образованием высокомолекулярного иона. Все высокомолекулярные полиэлектролиты растворяются в полярных растворителях.

Важнейшими представителями полиэлектролитов являются белки. Молекулы белков построены на основе аминокислот и содержат основные группы –NH2 и кислотные группы –СООН:Таким образом, как в кислой, так и в щелочной среде молекулы белка обладают нескомпенсированным зарядом разного знака. Регулируя рН белкового раствора, можно добиться перевода белка в изоэлектрическоесостояние. Изоэлектрическим состоянием белка называется состояние белковой молекулы, при котором еѐ положительные и отрицательные заряды взаимно скомпенсированы. Молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно считать нейтральной, хотя в ней имеются ионизированные группы.

Изоэлектрическая точка белка (ИТБ) – это значение рН, при котором белок

переходит в изоэлектрическое состояние.

В изоэлектрическом состоянии свойства растворов белков резко меняются: при этом они имеют, например, наименьшую вязкость, плохую растворимость, что связано с изменением формы макромолекул. При значении рН, близком к изоэлектрической точке, разноименно заряженные группы – (NH3)+и СОО‾ притягиваются друг к другу и макромолекула закручивается в спираль. При смещении рН среды от изоэлектрической точки одноимѐнно заряженные группы отталкиваются и цепь выпрямляется. Молекулы ВМС в развѐрнутом состоянии придают раствором более высокую вязкость, чем молекулы ВМС, свѐрнутые в спираль или клубок.

Для нахождения изоэлектрической точки полипептида (белка) необходимо:

1. Измерить подвижность полипептида при нескольких разных значениях рН;

2. Построить график зависимости подвижности от рН;

3. Графически найти значение рН, соответствующее нулевой подвижности

Значение изоэлектрической точки может помочь при составлении схемы выделения белка, поскольку растворимость белка минимальна при рН = рI

 

6. Студень как ограниченно набухший полимер. Студнеобразование – процесс образования пространственной сетки в застудневающей системе.

Студни – это структурированные системы, образующиеся при отвердевании жидких растворов полимеров или при набухании твёрдых полимеров.

Студни получаются из растворов ВМС. Студень представляет собой пространственную сетку из макромолекул полимера, заполненную молекулами растворителя. Студень система гомогенная.

Застудневание – процесс фазового перехода из жидкого состояния в твёрдое состояние.

Наличие свободных, не защищённых сольватной оболочкой участков макромолекул при определённых условиях, в частности при росте концентрации ВМС, приводит к возникновению взаимодействия между этими участками; в результате образуется структура (каркас, сетка) из макромолекул ВМС, а раствор ВМС переходит в студень

 

7. Влияние различных факторов на процесс студнеобразования: концентрация ВМС, форма и размер макромолекул, температура, время, рН-среды.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВМС. Повышение концентрации раствора ВМС способствует застудневанию, так как при этом возрастает частота столкновений между макромолекулами или их участками и увеличивается количество связей, образующихся в единице объѐма.

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРА МАКРОМОЛЕКУЛ. Чем более растянута макромолекула, тем легче доступ к тем еѐ частям, которые могут вступать во взаимодействие. Макромолекулы, имеющие вытянутую форму, образуют студни даже в очень разбавленных растворах.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ. При возрастании температуры, если при этом не происходит необратимых химических изменений, обычно препятствует застудневанию из-за возрастания интенсивности теплового движения сегментов и уменьшения связей между макромолекулами.

ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ. Процесс застудневания – это процесс постепенного упрочнения пространственной сетки полимера. Поэтому время играет положительную роль, но при этом следует помнить, что процесс застудневания будет проходить со временем в любом растворе. Застудневание требует выполнения определѐнных условий.

ВЛИЯНИЕ рН. Влияние рН особенно заметно, если полимер амфотерен (белок). Застудневание идѐт лучше всего при рН, отвечающим изоэлектрической точке. С изменением рН в любых направлениях от рН изоэлектрической точки макромолекулы приобретают одноименные заряды, что препятствует образованию связей между ними.