Коагуляція в біологічних системах.

Такі біологічні рідини організму, як кров, плазма, лімфа, спинномозкова рідина, сеча й ін. являють собою колоїдні системи. За багатьма показниками крові можна судити про фізіологічний стан організму. У наш час важко уявити роботу лікаря, що не враховував би даних аналізу крові. Як правило, найменші відхилення від норми кількості формених елементів крові, швидкості осідання еритроцитів, згортання і т.д. свідчать про наявність патологічних процесів в організмі людини.

Кров, в цілому, можна розглядати як емульсію. Формені елементи крові -еритроцити, лейкоцити і тромбоцити - складають дисперсну фазу, а плазма -дисперійне середовище. Плазма є більш високодисперсною системою. Дисперсну фазу в ній складають білки, ферменти, гормони і т.д.

Для дисперсних фаз крові властиві процеси коагуляції. Еритроцити - досить великі частинки, у нормальному стані вони седиментують з визначеною швидкістю, що у клінічних аналізах називається скорочено ШОЕ (швидкість осідання еритроцитів).

При наявності якої-небудь патології біохімічна структура крові змінюється, еритроцити адсорбують великі молекули -g-глобулінів і фібриногенів, частинки стають більшими і важчими, тому ШОЕ збільшується.

Коагуляційні явища виявляються в процесі згортання крові. Процес згортання крові грає в організмі дві протилежні ролі - забезпечує мінімальну втрату крові і викликає утворення тромбів у кровоносній системі. Згортання дуже складний ферментативний процес. Ймовірно, коагуляційним етапом цього процесу є утворення тромбіну, що, діючи на фібриноген, викликає утворення ниток фібрину, тобто згустку крові.

У крові діє не тільки система згортання, але й антизгортальна система, основою якої є гепарин - антикоагулянт крові.

У багатьох випадках (при сильних кровотечах або при утворенні тромбів) у клініках користуються коагулограмами - сукупністю аналізів по згортальній і антизгортальній здатності крові (вміст протромбіну, час рекальцифікації плазми, толерантність до гепарину, загальна кількість фібриногену і т.д.).

Природу процесу згортання крові необхідно враховувати при її консервуванні. Оскільки йони кальцію є одним з факторів згортання крові, то з крові, призначеної для консервування, їх видаляють різними методами. Наприклад, добавка цитрату натрію переводить кальцій в осад. Цитратна кров зберігається на холоді до 30 діб і використовується при переливаннях крові. Цільну кров можна декальцинувати за допомогою різних катіонів. Часто з різною метою застосовуються такі антикоагулянти крові, як гепарин і дикумарин.

Фізико-хімічні властивості тромбоцитів враховують при обробці силіконом чи іншою водовідштовхувальною сполукою голок, скла і посуду, призначених для аналізу крові. При контакті з такими поверхнями, що не змочуються, тромбоцити залишаються інтактними і згортання крові припиняється.

При створенні сучасних медичних матеріалів враховуються механізми їхньої взаємодії з біологічними середовищами - кров'ю, клітинами і т.д. Найбільш жорсткі вимоги пред'являються до полімерів, що використовуються для ендопротезування елементів серцево-судинної системи. Ці матеріали, що знаходяться в постійному контакті з кров'ю, не повинні викликати утворення тромбів, руйнувати клітинні елементи і білки крові, дезактивувати ферменти і змінювати електролітний склад крові. Матеріали з такими властивостями називаються антитромбогенними, чи тромборезистентними. На їхній основі створені штучні кровоносні судини, клапани і шлуночки серця.

Заняття №17

Тема: Одержання, очищення та властивості колоїдних розчинів

Актуальність теми: Дисперсні системи – це термодинамічно стійкі системи, які характеризуються певним розміром і структурою. Людський організм – це сукупність дисперсних систем різного ступення дисперсності.

Навчальні цілі:

Знати: класифікацію, способи одержання, очистки і властивості дисперсних систем, будову міцели колоїдних частинок.

Вміти: одержувати колоїдні розчини методами заміни розчинника, гідролізу, реакцією подвійного обміну, а також вміти записати формулу міцели.

 

Самостійна позааудиторна робота студентів

1. Написати формулу міцели золя йододу срібла, який одержано змішуванням 20 мл розчину КСІ с =0,01 моль/л і 15 мл 0,2% AgNO₃

2. Написати реакцію утворення золя гідроксиду заліза. Вказати складові міцели.

3. Написати формулу міцели одержаної при взаємодії надлишку хлориду заліза з розчином K₄[Fe(CN)₆].

Контрольні питання.

1. Що таке дисперсна система, дисперсна фаза, дисперсійне середовище?

2. Що таке дисперсність?

3. Класифікація дисперсних систем по ступеню дисперсності.

4. Які Ви знаєте методи одержання дисперсних систем?

5. Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом.

6. Яка відмінність між істинним і колоїдним розчином?

7. Конденсаційні методи одержання колоїдних систем.

8. Диспергаційні методи одержання колоїдних розчинів.

9. Будова міцели.

10. Які типи хімічних реакцій використовуються для одержання колоїдних розчинів?

11. Приклад одержання золей методом гідролізу.

 

Приклад завдань для тестового контролю:

1. Ступінь дисперсності грубодисперсних систем:

а) 10^-7 – 10^-9 м; б) 10⁷ – 10⁹ м^-1; в) 10^-4 – 10^-7 м; г) 10⁴ – 10⁷ м^-1;

2 Розміри частинок дисперсної фази колоїднодисперсної системи:

а) менше 10^-9 м; б) 10^-7 – 10^-9 м; в) 10^-4 – 10^-7 м; г) більше 10^-4 м

3. Розмір частинок істинних молекулярних та йонних розчинів:

а) 10^-7 – 10^-9 м; б) менше 10⁴ м^-1; в) більше 10⁹ м^-1; г) менше 10⁹ м^-1.

4. Розміри частинок дисперсної фази грубодисперсної мікрогетерогенної системи:

а) менше 10^-9 м; б) 10^-7 – 10^-9 м; в) 10^-4 – 10^-7 м; г) більше 10^-4 м

5. Згідно класифікації за агрегатним станом емульсії – це дисперсні системи типу:

а) Р/Г; б) Р/Р; в) Т/Р; г) Г/Р.

6. Вільнодисперсні системи, які складаються з бульбашок газу, що дисперговані в рідині, називаються:

а) суспензії; б) емульсії; в) аерозолі; г) піни.

7. Який з електролітів необхідно використати як стабілізатор, щоби золь берлінської лазурі мав негативнозаряджені гранули:

а). KCl; б). K₄[Fe(CN)₆]; в). FeCl₃; г). Будь-який інший електроліт.

Напишіть рівняння реакції добування і формулу міцели цього золя.

 

Самостійна робота на занятті

Виконати лабораторні роботи:

1. Одержати колоїдний розчин методом заміни розчинника.

2. Одержати колоїдний розчин методом гідролізу, подвійного обміну.

Записати формули міцел. Оформити і захистити протокол.

Методика виконання роботи

Робота 1. Одержання золя каніфолі.

В пробірку яка містить 10 мл води, добавляють 1-2 краплі 2 % спиртового розчину каніфолі. Одержують характерний білуватий золь каніфолі. Пояснити метод одержання золя.

Робота 2. Одержання золя гідроксиду заліза.

В конічну термостійку колбу налити 25 мл води і нагріти до кипіння. В киплячу воду поступово добавити 2,5 мл 5 % розчину хлориду заліза (3). Пояснити метод одержання золя. Записати рівняння реакції його утворення.

Робота 3. Одержання золя берлінської лазурі по реакції подвійного обміну.

До 10 мл 0,01 % розчину К₄[Fe(CN)₆] додати 2-3 краплі 2 % розчину FeCl₃. Отримується прозорий синій золь. Записати рівняння реакції його утворення.

Заняття №18

Тема: Коагуляція колоїдних розчинів. Колоїдний захист

Актуальність теми: Електрокінетичні властивості колоїдних систем обумовлені наявністю в їх частинках подвійного електричного шару. Наявність таких частинок, що несуть певний заряд, обумовлює явище коагуляції, тобто злипання частинок у більші агрегати. Знання причин коагуляції може допомогти при лікуванні хвороб викликаних коагуляцією крові і інших колоїдних систем організму. Коагуляція розчинів залежить від наявності в колоїдній системі електролітів. Визначення порогу коагуляції дає розуміння будови колоїдних частинок і є критерієм агрегативної стійкості дисперсних систем.

Навчальні цілі:

Знати: будову міцели колоїдних частинок, причини виникнення коагуляції, методи проведення коагуляції і запобігання процесу коагуляції.

Вміти: визначати поріг коагуляції, заряд колоїдних частинок. Застосувати процес коагуляції для очистки питної води.

Самостійна позааудиторна робота студентів

1. Розрахуйте поріг коагуляції золю (С_П), якщо до 5 мл золю гідроксиду заліза додати 2 мл води і явна коагуляція наступила при додаванні 3 мл 0,01 М розчину К₂SO₄.

2. Пороги коагуляції деякого гідро золю рівні С_П(СаСІ₂)=0,3 ммоль/л, С_П(К₂SO₄)=0,0299 ммоль/л. Який по знаку заряд несуть частинки золю?

3. Які йони електролітів Na₂SO₄ чи K₄[Fe(CN)₆] є коагулюючими для гідро золю гідроксиду заліза, одержаного методом гідролізу.

4. Коагулююча роль якого із електролітів Na₂SO₄ чи MgCI₂ , буде сильніший при дії на золь йодиду срібла, одержуваного змішуванням рівних об’ємів нітрату срібла з С=0,01 моль/л і йодиду калію з С=0,015 моль/л.

Контрольні питання

1. Що таке коагуляція? Її ознаки.

2. Які фактори викликають коагуляцію?

3. Що таке поріг коагуляції?

4. Правило Шульце-Гарді.

5. Залежність швидкості коагуляції від концентрації електроліта.

6. Залежність швидкості коагуляції від заряду електроліта.

7. Чим зумовлена стійкість колоїдних розчинів?

8. Будова подвійного електричного шару.

9. Електрокінетичний потенціал.

10. Електроосмос.

11. Електроферез.

12. Використання електрофоретичних явищ в медицині.

13. Взаємна коагуляція золів.

 

Приклад завдань для тестового контролю:

1. Процес злипання частинок дисперсної фази при втраті системою агрегативної стійкості називається:

а) коагуляція; б) електрофорез в) седиментація г) електроосмос.

2. Мінімальна молярна концентрація електроліту, яка викликає явну коагуляцію колоїдного розчину за певний проміжок часу, називається:

а) поріг коагуляції; б) коагулюючи здатність в) седиментація г) електроосмос.

3. Правло значності – коагулюючу дію має лише той йон електроліту, який має заряд протилежний заряду гранули встановив:

а) Гарді; б) Шульце в) Паннет-Фаянс; г) Штерн.

4. Правило валентності – коагулююча дія йона-коагулятора тим більша, чим вища його валентність – встановив:

а) Гарді б) Шульце; в) Паннет-Фаянс; г) Штерн.

5. Критична концентрація (поріг коагуляції) йона-коагулятора із збільшенням його заряду:

а) зменшується; б) збільшується; в) не змінюється; г) заряд не впливає на поріг коагуляції.

6. Значення порогу коагуляції для золю з позитивно зарядженими гранулами найбільше для розчину електроліту:

а) NaCl; б) Na₃PO₄; в) Na₂SO₄; г) однакові для всіх трьох розчинів.

7. Значення порогу коагуляції для золю з негативно зарядженими гранулами найменше для розчину електроліту:

а) AlCl₃; б) Na₃PO₄; в) Na₂SO₄; г) CaCl₂.