Туранська С. П. Дослідження міжфазних взаємодій у системі вода - клітини - білок - кремнезем методами 1Н ЯМР спектроскопії

Дисертацію присвячено дослідженню основних фізико-хімічних закономірностей і визначенню параметрів міжфазних взаємодій у системах, що містять воду, живі клітини, молекули білку та високодисперсний кремнезем, методом 1Н ЯМР спектроскопії із застосуванням методики виморожування рідкої фази. На модельних системах показано, що метод 1Н ЯМР спектроскопії в поєднанні з методикою виморожування рідкої фази дозволяє вимірювати характеристики шарів зв'язаної води і енергію міжфазних взаємодій у багатокомпонентних системах, що містять живі клітини. На основі залежності величини міжфазної енергії від концентрації зовніклітинної води визначено величину міжклітинної взаємодії у клітинній масі пресованих дріжджів. У клітинній суспензії зареєстровано фазовий перехід типу золь - гель при концентрації клітин СДР = 10-12 % (мас.). Для відносно малих концентрацій клітинної культури в суспензії, при яких у розчині не утворюються гелеподібні клітинні структури, визначені радіальні залежності сил адгезії від відстані до поверхні клітин. Виявлено, що дисперсний кремнезем викликає значне зменшення концентрації зв'язаної води в системі клітини - вода. Максимальне зменшення міжфазної енергії становить 130 Дж/г. Ця величина визначає максимальну енергію взаємодії клітин з поверхнею частинок кремнезему. У концентрованих клітинних суспензіях клітини і частинки кремнезему можуть утворювати комплексні колоїдні системи, в яких величина gS у 2 рази нижча, ніж у бінарній системі. Показано, що особливістю адсорбційного шару води на межі розділу фаз з частинками кремнезему є її слабка асоційованість, порівняно з об'ємною водою. Досліджено вплив високодисперсного кремнезему на фазову рівновагу у водних суспензіях, що містять клітини і білок. Концентраційні залежності міжфазної енергії свідчать про те, що існує певна критична концентрація кремнезему, при якій відбувається руйнування гелеподібної фази клітини - білок (за участю молекул води) і формування нової фази клітини - білок - кремнезем - вода. За величиною хімічного зсуву протонів у молекулах зв'язаної води проведено оцінку структури внутрішньоклітинної води для дріжджів з різним ступенем дегідратації. Порівняння результатів, одержаних для клітин і для частково гідрофобізованих кремнеземів, свідчить про існування поблизу гідрофобних ділянок поверхні особливого стану води, слабко асоційованої водневими зв'язками.