Устойчивость растворов биополимеров. Высаливание биополимеров из раствора. Коацервация и её роль в биологических системах.

1) Понятие о полимерах медицинского (стоматологического) назначения

Специальные П. м. медицинского назначения предназначены для непосредственного контакта с живым организмом — в эндопротезах и материалах для восстановительной хирургии, в материалах и изделиях для службы крови, в виде инструментов для внутриорганных исследований, аппаратуры, заменяющей функции сдельных органов, компонентов терапевтических и диагностических средств.

Биоинертные П. м. (полиэтилен, полипропилен, фторопласт, силиконы, полиметилметакрилат и др.) практически не изменяют своих свойств под влиянием сред живого организма. В виде готовых изделий или материалов их используют для создания искусственных сосудов (полиэтилентерефталат, полипропилен, фторопласт), клапанов сердца (силикон, фторопласт, полипропилен, полиэтилентерефталат), хрусталиков глаз (полиметилметакрилат), частей эндопротезов суставов (полиамиды, фторопласт), в качестве искусственных сухожилий, мышечных связок (полипропилен, полиэтилентерефталат), деталей аппаратов искусственная почка, искусственное сердце — легкое (полиэтилен, полипропилен, полиакрилаты, силиконы, эфиры целлюлозы) и др.

 

— Полимеры (термин введен в 1883 г. Й. Я. Берцелиусом) — основа пластмасс, химических волокон, резины, лакокрасочных материалов, клеев.

 

Крч в стоматологии из них протезы делают и всякую фигню для укрепления и эстетики зубов.

2) Свойства растворов ВМС

образуются самопроизвольно при простом смешивании компонентов и сопровождаются уменьшением свободной энергии Гиббса.

- термодинамически устойчивые, равновесные системы, которые могут существовать достаточное время без стабилизаторов

- гомогенные системы, в которых растворенное вещество находится в виде молекул огромных размеров – макромолекул, где нет четкой границы раздела с растворителем.

-растворы ВМС могут быть как молекулярными так и ионными.

- для растворов ВМС свойственна обратимость, то есть самопроизвольное растворение сухого остатка ВМС при давлении растворителя.

 

малая скорость диффузии макромолекул, и как результат, медленное течение всех процессов

- макромолекулы неспособны проходить сквозь полупроницаемые мембраны, то есть имеют способность к диализу и ультрафильтрации.

- способность рассеивать свет

- большая вязкость

- малое осмотическое давление, даже при больших концентрациях ВМС

3)  Особенности растворения ВМС как следствие их структуры.

Термодинамика растворения ВМС. С термодинамической точки зрения растворение полимера, как любой самопроизвольный процесс, должен протекать с уменьшением свободной энергии системы (DG < 0).

Поскольку DG = DН – TDS, то уменьшению свободной энергии способствуют следующие два условия: DН < 0 (уменьшение энтальпийного фактора) и DS > 0 (увеличение энтропийного фактора). Растворение полярного полимера в полярном растворителе (неполярного – в неполярном) чаще всего сопровождается уменьшением внутренней энергии системы, так как растворение идет с выделением теплоты (DН < 0) вследствие гидратации (сольватации) макромолекул полимера.

Энтропия растворения высокомолекулярных веществ всегда во много раз выше энтропии растворения низкомолекулярных веществ. Это объясняется характерными особенностями химического строения макромолекул полимеров. Длинные гибкие макромолекулы могут принимать в растворе множествоконформаций, которые мало различаются между собой по внутренней энергии. Известно, что состояние системы, которого можно добиться бóльшим числом микросостояний, обладает бóльшей термодинамической вероятностью W и, следовательно, характеризуется согласно уравнению S=klnW более высокой энтропией. Поскольку в растворе число возможных конформаций гибких макромолекул гораздо больше, чем в твердом полимере, то растворение полимера сопровождается значительным увеличением энтропии.

Энтропийный фактор особенно важен для неполярных полимеров с гибкими молекулами (каучук, поливинилацетат). Для таких полимеров увеличение энтропии обеспечивает соблюдение условия DG < 0 даже при увеличении энтальпийного фактора (DН > 0). В макромолекулах полярных ВМС, обычно обладающих жесткими цепями (поливиниловый спирт, белки), число возможных конформаций в растворе уменьшается, вследствие чего для этих полимеров возрастает значениеэнтальпийного фактора, т.е гидратация макромолекул.

Из выше сказанного следует, что образование растворов ВМС сопровождается уменьшением свободной энергии Гиббса. Следовательно, процесс растворения в данном случае идёт самопроизвольно и образующийся раствор будет термодинамически устойчив.

 

3) Форма макромолекул

Структурными единицами ВМС есть макромолекулы, что состоят с большого числа отдельных групп атомов (элементарных звеньев), связанных между собой ковалентными химическими связями.

 

глобулярные (globulus - шар) – это полимеры, молекулы которых завиты в сферические клубки – глобулы. (например растворимые в воде белки, гемоглобин крови, фермент желудочного сока пепсин)

фибриллярные (fibrilla- волокно) – это полимеры макромолекулы которых имеют линейные или слаборазветвленные цепи (например миозин-белок мышц, кератин – белок волос, коллаген и эластин – белок кожи)

 

4) Механизм набухания и растворения ВМС. Зависимость величины набухания от различных факторов.

Набухание- это самопроизвольный процесс поглощения высокомолекулярным соединением больших количеств низкомолекулярной жидкости, и сопровождается значительным увеличением объема и массы полимера.

Первая стадия: небольшое количество молекул растворителя проникает в ВМС, заполняет промежутки между цепями и сольватирует определенные группы.

Стадия сольватации сопровождается выделением теплоты, которую называют теплотой набухания.

Контракция – это уменьшение объема системы в целом. (сумма объемов полимера до набухания и поглощенной жидкости больше чем объем полученной системы).

Вторая стадия: не выделяется теплота, значительно увеличивается масса и объем полимера.

Ограниченное набухание- Это процесс, который заканчивается одной из стадий набухания и образуется эластичный студень. Ограниченное набухание не переходит в растворение. (например: желатин в воде комнатной температуры)

 

Степень набухания (α) – это масса или объем жидкости, что поглощается единицей массы или объема полимера

α = m- m₀/ m₀

или

α = V- V₀/ V₀

 Факторы: 1. Природа полимера и растворителя

Набухание зависит от химического строения цепей полимера и молекул растворителя. Если звенья полимерных цепей и молекулы растворителя близки по полярности то набухание происходит, а если отличаются то набухание и растворение на происходит.

2. Молекулярная масса полимера.

Чем больше молекулярная масса полимера, тем больше энергия взаимодействия между цепями.

С увеличением молекулярной массы способность к растворению в том же растворителе уменьшается.

Температура

Для большинства полимеров с увеличением температуры степень набухания увеличивается.

РН среды.

Набухание минимальное в изоэлектрической точке.

Изменение рН в кислую или щелочную сторону от изоэлектрической точки приводит к увеличению набухания.

Изоэлектрическая точка – это значение рН – при котором вещество находится в изоэлектрическом состоянии, то есть когда на поверхности вещества возникает одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов. Сумма электрических зарядов равна нулю.

5. Электролиты.

На набухание влияют анионы нейтральных солей и незначительно катионы.

Причем одни анионы усиливают набухание, а другие подавляют эго.

SCN^->I^->Br^->NO₃^-> Cl^->CH₃COO^->ClO₄^->SO₄^2-

 Увеличивают                 не влияют                уменьшают

набухание                  на набухание              набухание

Степень подробленности.

Чем больше степень подробленности, тем больше поверхность стыка полимера с растворителем. Проникновение молекул растворителя в ВМС увеличивается.

5) Аномальная вязкость растворов ВМС. Уравнение Штаудингера. Вязкость крови и других биологических жидкостей.

 Вязкостью или внутренним трением называют меру сопротивле­ния среды движению. Измерение вязкости - самый простой и доступный способ изучения свойств макромолекул. Он ценен тем, что позволяет определять молекулярную массу биополимеров. Коэффициент динамической вязкости или абсолютной вязкости количественно характеризует сопротивление жидкости смещению ее слоев. Вязкость раствора выражают несколькими величинами: удельная вязкость, приведенная вязкость, характеристическая вязкость. Относительная вязкость является мерой изменения вязкости раствора по сравнению с вязкостью чистого растворителя. Удельная вязкость отражает возрастание относительной вязко­сти по сравнению с единицей. Чтобы учесть влияние концентрации раствора, т.е. оценить, насколько велика удельная вязкость, отне­сенная к единице концентрации растворенного вещества. В растворах высокомолекуляр­ных веществ обнаруживается аномаль­ная вязкость: она очень высока и в про­тивоположность первой группе жид­костей уменьшается с увеличением дав­ления на протекающую жидкость. Большая вязкость этих растворов зависит от степени сродства между молекулами: силы сцепления гидрофильных молекул белков и полисахаридов с моле­кулами воды очень высоки, и вязкость их даже в очень разбавлен­ных растворах также будет высокой. Кроме того, большое значе­ние имеет форма частиц, Если вытянутые частицы располагаются поперек потока, то они оказывают наибольшее сопротивление. При увеличении внешнего давления на жидкость эти частицы ориенти­руются вдоль потока, в результате вязкость раствора уменьшается.

Уравнение Штаудингера справедливо только для растворов полимеров с короткими и жесткими цепями, которые могут сохранять палочкообразную форму. Гибкие молекулы полимеров, имеющие длинные цепи, обычно свертываются в клубок, что уменьшает сопротивление их движению. При этом константа К изменяется и зависимость вязкости от молекулярной массы оказывается нелинейной.
Фосфазены, образовавшиеся в реакции, затем вводятся в дальнейшие превращения. Так, гидролиз фосфазенов, ведущий к образованию амина и фосфиноксида используется в качестве метода мягкого восстановления азидов в амины (восстановление по Штаудингеру):

Взаимодействие фосфазенов с карбонильными соединениями используется как метод синтеза иминов (иминирование по Штаудингеру):

 

Вязкость крови – это соотношение числа форменных элементов крови и объема ее жидкой части (плазмы). Это невероятно важный показатель состояния крови. Он определяет максимальный срок нормальной работы кровеносной системы, ведь чем выше вязкость, тем быстрее «изнашивается» сердце.

6)  Осмотическое давление растворов биополимеров. Уравнение Галлера. Полиэлектролиты.

1. Осмотическое давление растворов высокомолекулярных соеди­нений значительно увеличивается с ростом концентрации и может быть рассчитано по уравнению п= С/M RT + KC2 где С — весовая концентрация полимера; М — молекулярный вес; R — газовая постоянная; Т— абсолютная температура; K—кон­станта, отражающая свойства рас­творителя и характеризующая от­клонение осмотического давления раствора полимера от уравнения Вант Гоффа. Величина K возрастает с увеличением длины молекулы и разветвленности цепи полимера. Уравнение можно преобра­зовать в уравнение прямой, разде­лив обе части на С: п/C = (RT) / M + KC. Присутствие в организме солей белков, отделенных клеточной мембраной от растворов электролитов, приводит к перераспреде­лению электролитов и соответственно влияет на осмотическое дав­ление по обе стороны мембраны. Перераспределение электролитов подчиняется выведенному Доннаном уравнению мембранного рав­новесия. Представим себе клетку, находящуюся в растворе электролита, например NaС1. Внутри клетки находится соль белка, белковые ионы, которой не диффундируют через мембрану. При контакте клетки с раствором внутрь нее вследствие диффузии переходит некоторое количество отсутствующих там ионов С1-, обозначенное через х. За ионами С1~ перейдет такое же количество ионов Nа+, так как иначе в результате неравномерного распределения разноименно заряженных ионов возникает электрическое поле, препятствующее диффузии ионов С1~. В системе установится равновесие, при котором число ионов, проходящих через мембрану в ту и другую сторону, будет одина­ково, а это возможно, если будут равны произведения их концент­раций по обе стороны клеточной мембраны: х =(С2н) / (Св+2Сн) (уравнение Доннана). 2. Поддержание клетки в состоянии тургора. 3. Различие концентраций анионов в системе «плазма крови -эритроцит» 4. Поддержание стабильности солевого состава клеток.

Осмотическое давление в растворах ВМС нелинейно зависит от концентра­ции (см. график Р_осм = f (С_ВМС)).

Определяется по уравнению

Р_осм = СRT / M + bc² (уравнение Галлера)

М - молярная масса,

С – весовая концентрация ВМС (г/л),

b - величина, зависящая от природы растворителя.

С помощью этого уравнения на практике определяют молярную массу (М) полимера. Осмотическое давление в биологических жидкостях обусловлено наличием как низкомолекулярных соединений (электролитов и неэлектролитов), так и высокомолекулярных соединений - главным образом, белков. Осмотическое давление крови, которое обуслов­лено наличием высокомолекулярных соединений, называется онкотическим, его величина состав­ляет ≈0,04 атм. Общее осмотическое давление крови 7,7 ± 8,1 атм.

Полиэлектролит — полимер, в состав молекул которого входят группы, способные к ионизации в растворе. Полиэлектролиты применяются в технике в качествекоагулянтов для очистки сточных вод, в качестве диспергаторов для снижения вязкости высококонцентрированных дисперсных систем на водной основе (суспензии ипасты в производстве керамики). Эффективность полиэлектролитов в этих приложениях объясняется адсорбцией полиионов на поверхность частиц с формированиемдвойного электрического слоя, эффективно снижающего трение между частицами. К полиэлектролитам относятся важнейшие биологические полимеры (биополимеры) — белки, нуклеиновые кислоты. Они играют важную роль в регулировании вязкости крови. Большое практическое значение имеют иониты.

7) Изоэлектрическая точка и методы её определения

На примере белка я нашла, суть понятна

 

Изоэлектрической точкой белка называется определенная величина рН среды, при которой белок находится в виде нейтральных молекул (в изоэлектрическом состоянии), несущих равные количества положительных и отрицательных зарядов. При других концентрациях ионов водорода в растворе имеются преимущественно положительные и отрицательные ионы белка. Растворы белков в изоэлектрической точке наименее устойчивы и легко выпадают в осадок. Для большинства белков изоэлектрическая точка близка к нейтральной среде, но не вполне совпадает с ней, для многих белков она сдвинута в кислую сторону, а некоторые белки имеют изоэлектрическую точку при слабощелочной реакции среды. Определение изоэлектрической точки может быть сведено к определению рН раствора, при котором наблюдается наиболее быстрое и полное выпадение белка в осадок.

8) Онкотическое давление плазмы и сыворотки крови.

в составе плазмы - белки, которые выполняют функции:
1. Белки поддерживают коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление и тем самым постоянный объем крови.

2. Белки плазмы принимают активное участие в свертывании крови.

3. Белки плазмы в известной мере определяют вязкость крови,
4. Белки плазмы принимают участие в поддержании постоянного рН крови, так как составляют одну из важнейших буферных систем крови.

5. Важна также транспортная функция белков плазмы крови: соединяясь с рядом веществ (холестерин, билирубин и др.), а также с лекарственными средствами (пенициллин, салицилаты и др.), они переносят их к тканям.

6. Белки плазмы играют важную роль в процессах иммунитета (особенно это касается иммуноглобулинов).

7. В результате образования с белками плазмы недиализируемых комплексов поддерживается уровень катионов в крови. Например, 40–50% кальция сыворотки связано с белками, значительная часть железа, магния, меди и других элементов также связана с белками сыворотки.

8. Наконец, белки плазмы крови могут служить резервом аминокислот. Современные физико-химические методы позволили открыть и описать около 100 различных белковых компонентов плазмы крови. Особое значение приобрело электрофоретическое разделение белков плазмы (сыворотки) крови.

Онкотическое давление является частью осмотического и зависит от содержания крупномолекулярных соединений (белков) в растворе.Хотя концентрация белков в плазме довольно велика, общее количество молекул из-за их большой молекулярной массы относительно мало, благодаря чему онкотическое давление не превышает 30 мм рт.ст. Онкотическое давление в большей степени зависит от альбуминов (80% онкотического давления создают альбумины), что связано с их относительно малой молекулярной массой и большим количеством молекул в плазме.

Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Чем больше его величина, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани и наоборот. Онкотическое давление влияет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи и всасывание воды в кишечнике.

При снижении концентрации белка в плазме развиваются отеки, так как вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани.

9) Устойчивость растворов биополимеров. Высаливание биополимеров из раствора. Коацервация и её роль в биологических системах.

Растворы ВМС – устойчивые системы, однако при определенных условиях возможно нарушение устойчивости, что приводит к высаливанию, коацервации, застудневанию.

Высаливание ВМС. Растворы ВМС образуются самопроизвольно и являются термодинамически устойчивыми.

Под влиянием электролитов происходит процесс выделения ВМС из раствора, называемый высаливанием. Для разрушения раствора ВМС требуется большая концентрация электролита.

В основе механизма высаливания ВМС лежит процесс дегидратации. Ионы введенного электролита и молекулы спирта как бы «отнимают» большую часть растворителя от макромолекулы полимера. Концентрацию электролита, при которой наступает быстрое осаждение полимера, называют порогом высаливания ВМС. Высаливающее действие ионов изменяется в соответствии с их гидратируемостью. Высаливание ВМС имеет большое практическое значение. Его применяют для фракционирования белков, полисахаридов и других веществ.

В фармацевтической технологии высаливание часто применяют в производстве ферментных и других препаратов из животного сырья с целью осаждения примесей сопутствующих белков или для выделения действующего белка (гормона, фермента).

В аптечной технологии лекарств высаливающее действие электролитов (а также этилового спирта, сахарного сиропа), учитывают при изготовлении растворов ВМС. Этиловый спирт и большие количества электролитов несовместимы с раствором ВМС.

Коацервация. При нарушении устойчивости раствора ВМС возможно образование коацервата – новой жидкой фазы, обогащенной полимером. Это явление носит название коацервации и характерно для ряда белков. Оно заключается в разложении системы на две фазы, из которых одна представляет собой раствор ВМС в растворителе, а другая – раствор растворителя в ВМС. Коацерват может находиться в исходном растворе в виде капель или образовывать сплошной слой (расслаивание). Процессу коацервации способствует низкая температура, изменения рН среды, введение низкомолекулярных электролитов. Наиболее изучена коацервация белков и полисахаров в водных растворах. Коацервацию используют при микрокапсулировании лекарств.

Застудневание. В результате ограниченного набухания ВМС или частичного испарения растворителя из раствора ВМС образуются студни. Таким образом, студень можно рассматривать как ограниченно набухший полимер или концентрированный раствор полимера. Студни – это гомогенные системы. При старении гомогенность студней нарушается вследствие синерезиса – постепенного сжатия полимерной сетки (матрицы) и выделения жидкой фазы.

Синерезиз сопровождается уплотнением пространственной структуры-сетки и уменьшением объема студня. Пример синерезиса – отделение сыворотки при свертывании крови.

Явление студнеобразования широко применяется при создании лекарственных препаратов – мазей и суппозиториев на соответствующих основах, депо лекарственных веществ, сорбентов, мембран с регулируемой скоростью высвобождения. Студни используют в процессе гельпроникающей хроматографии при разделении на группы суммарных (например, экстракционных) препаратов, а также для получения обессоленных препаратов, в том числе обессоленной воды.

Таким образом, разнообразные специфические свойства природных и синтетических полимеров широко используются в фармацевтической технологии. Применение их идет по разным направлениям.

Гели и студни - связанно-дисперсные системы.Классификация гелей. Характеристика хрупких и эластичных гелей. Способы получения гелей. Процесс желатинирования. Факторы, способствующие желатинированию. Застудневание. Факторы, влияющие на процесс застудневания. Набухание ксерогелей. Факторы, от которых зависит процесс набухания. Явления, сопровождающие процесс набухания.

1) Растворы высокомолекулярных соединений и золи многих гидрофобных коллоидов при определенных условиях могут терять текучесть, превращаясь на студни и гели. Гелями называют системы, которые потеряли текучесть за счет образования внутренних структур.

 

Неограниченное набухание → раствор ВМС (гомогенная система)

Ограниченное набухание → гель;

Высокомолекулярные вещества, набухая, образуют эластичные студни, а в их растворах могут развиваться структурные сетки, приводящие к отвердению растворов – образованию студней.

Процесс гелеобразования - превращение жидкой коллоидной системы в твердообразную, причем дисперсная фаза и дисперсионная среда не разделяются.

Способы получения гелей

1. Желатинирование (золь → гель)

2. Застудневание (раствор ВМС → эластический студень)

3. Ограниченное набухание (полимер → эластический студень)

 

Набухание- -процесс проникновения растворителя в полимерное вещество, сопровождаемый увеличением объема и массы.

Объём набухающего студня может в десятки раз превосходить собственный объем полимера

Эбониты (сильно вулканизированные резины) практически не набухают в бензоле.

Желатин набухает ограниченно в холодной воде.

Каучуки (резины) ограниченно набухают в бензине.

Добавление горячей воды к желатину или бензола к натуральному каучуку приводит к неограниченному набуханию (растворению) этих полимеров.

Застудневание

Студни образуются при ограниченном набухании твердых ВМС, а также при застудневании растворов, сопровождающемся возникновением связей между макромолекулами:

Твердые ВМС Студни Растворы ВМС

На застудневание влияют концентрация ВМС в растворе, форма его макромолекул, температура, примеси других веществ, особенно электролитов. Время застудневания может колебаться от нескольких минут до недель.

Застудневанию растворов ВМС всегда способствует повышение концентрации раствора. Для каждой системы при данной температуре существует некоторая концентрация, ниже которой она не застудневает. Например, для желатина при комнатной температуре предельной концентрацией является 0,7-0,9 % (мас.).

Немаловажное значение имеют размер молекул ВМС и их конформация: макромолекулы, имеющие вытянутую форму, образуют студни даже в очень разбавленных растворах. Следовательно, для студнеобразования необходимы условия, при которых макромолекула не свертывается в клубок: чем более молекула выпрямлена, тем доступнее те ее части, которые могут вступать во взаимодействие. Например, агар-агар, широко применяемый в пищевой промышленности студнеобразователь, образует студень при концентрации 0,1 % (мас.).

Застудневанию препятствует повышение температуры из-за уменьшения числа связей между макромолекулами и продолжительности их существования, вызванных интенсификацией теплового движения частиц.

Процесс желатинирования является одним из видов коагуляции. От обычной коагуляции он отличается тем, что здесь не образуется осадка частиц коллоида, а вся масса коллоида, связывая растворитель, переходит в своеобразное полужидкое-полутвердое состояние.

2) Классификация гелей

 

Хрупкие гели образуются коллоидными частицами SiO₂, TiO₂, SnO₂, Fe₂O₃, V₂O₅ и имеют сильнопористую структуру с множеством узких жестких капилляров диаметром около 20-40 Å. При впитывании жидкости объем их практически не изменяется.

 

Эластичные гели (студни) образуются цепными молекулами желатина, агар-агара, каучука и поглощают только те жидкости, которые сходны с ними по своему химическому составу или в которых вещество студня может существовать виде жидкого раствора.

Поглощение жидкости эластичным студнем сопровождается сильным увеличением объема. 

 

 

Свойства гелей и студней: электропроводность, диффузия и кристаллизация в гелях, давление набухания, контракция, тиксотропия, синерезис, ритмические реакции, иммунодиффузия в гелях. Использование гелей в физико-химических и медико-биологических исследованиях. Проявление свойств гелей в живом организме

1) Свойства

1. Электропроводность высока

Растворитель в геле образует, по существу, непрерывную среду, в которой могут передвигаться ионы различных электролитов.

Гель агар-агара, содержащий KCl, используется как электролитический ключ в гальванических элементах.

2. Контракция

Объем набухшего геля меньше суммы объемов геля до набухания и поглощенной им жидкости.

Причина - часть поглощенной жидкости связана с молекулами набухшего вещества и находится в более уплотненном (структурированном) состоянии, чем свободная жидкость.

3. Тиксотропия- процесс обратимого перехода геля в золь при резком механическом воздействии.

                                                                                                                                                                           

Диффузия

Чем выше концентрация геля, тем меньше скорость диффузии.

Причина - в концентрированном геле резко возрастает извилистость пути, который должна совершать диффундирующая частица.

5. Кристализация в гелях
Рост кристаллов внутри студней протекает путем медленной диффузии, поэтому в студнях удается выращивать очень крупные кристаллы.

   В студне кремниевой кислоты удалось вырастить кристаллы меди, серебра и золота величиной 3 мм!

6. Ритмические реакции
Отсутствие конвекционных потоков и перемешивания придает реакциям в студнях своеобразный характер - в различных участках студня реакции проходят независимо друг от друга.

Если один из продуктов реакции - нерастворимое вещество, вместо образования осадка по всему объему в студне будут наблюдаться явления периодического осаждения - кольца Лизеганга

Иммунодиффузия

Диффузионные качества гелей используются для электрофореза белков.

Особенно чувствительными в процессе диффузии в агаровом геле получаются реакции осаждения (преципитации) при взаимодействии белковых фракций (антигенов) с соответствующими антисыворотками (антителами).

Метод Оухтерлони

(определение идентичности двух антигенов в агаровом геле)

8. Синерезис - необратимый процесс старения геля.

Сопровождается упорядочением структуры с сохранением первоначальной формы, сжатием сетки и выделением из нее растворителя.

 

 

Гели в организме

  Распределение воды и ионов между соединительной тканью и клетками определяется чередованием процессов набухания и обезвоживания

    

Живые организмы - студни различной степени оводнения.

 

Тело медузы -живой студень, содержащий до 90% воды.

 

Роговая ткань содержит 0.2-0.6% воды.

 

Высушивание куска студенистого тела медузы уменьшает объем и вес в десятки раз, а объем и вес высушенного рогового вещества практически не меняются

 

Набухание тканей растительных и животных организмов связано с наличием в их составе клетчатки, крахмала, белков.

 

 Количество поглощаемой воды тканями зависит от возраста: чем моложе организм, тем сильнее выражено набухание

Набухание и обезвоживание коллоидов в организме связано
с изменением рН в тканях

(воспаления, образование отеков при проникновении кислых жидкостей в ткани, при ожоге кожи крапивой, при укусах насекомых)

 

Нарушение обмена веществ между клеткой и окружающей средой при старении приводит к синерезису

 (вследствие снижения проницаемости клеточных мембран и цитоплазмы)

 

Упругость и эластичность костей существует благодаря
входящему в них студню - оссеину.

Кости становятся к старости более хрупкими из-за роста содержания в них твердых минеральных веществ.

Маленькие дети часто падают, не причиняя себе особенного вреда.

 

Растительные и животные ткани содержат коллоиды не только в виде растворов, но и в студнеобразном состоянии:

- протоплазма клеток

- хрусталик глаза.