Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины

Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины

Изучена адсорбция желатина из водных растворов на кремнеземе, содержащем тиамин, пиридоксин или аскорбиновую кислоту. Установлено, что иммобилизация биомолекул на поверхности кремнезема уменьшает адсорбцию желатина. Предпола­гается, что разная адсорбционная активность биокомпозитов по отношению к же...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2008
Main Authors: Бажура, И.Б., Лагута, И.В., Казакова, О.А., Ставинская, О.Н., Кузема, П.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України 2008
Series:Поверхность
Subjects:
Медико-биологические проблемы поверхности
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147504
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины / И.Б. Бажура, И.В. Лагута, О.А. Казакова, О.Н. Ставинская, П.А. Кузема // Поверхность. — 2008. — Вип. 14. — С. 478-482. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147504
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1475042025-02-23T18:30:42Z Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины Gelatin adsorption on high disperse silica containing vitamins Бажура, И.Б. Лагута, И.В. Казакова, О.А. Ставинская, О.Н. Кузема, П.А. Медико-биологические проблемы поверхности Изучена адсорбция желатина из водных растворов на кремнеземе, содержащем тиамин, пиридоксин или аскорбиновую кислоту. Установлено, что иммобилизация биомолекул на поверхности кремнезема уменьшает адсорбцию желатина. Предпола­гается, что разная адсорбционная активность биокомпозитов по отношению к желатину обусловлена не только особенностями взаимодействия витамин – кремнезем, но и витамин – желатин. Gelatin adsorption from aqueous solutions on silica containing thiamine, pyridoxine or ascorbic acid has been studied. Immobilization of biomolecules on silica surface was found to decrease the adsorption of gelatin. Various adsorption activity of the biocomposites with respect to gelatin is assumed to be related to both vitamin – silica and vitamin – gelatin interactions. Авторы благодарят проф. В.М. Гунько за предоставленную возможность использования программного пакета GAMESOL (версия 3.1). 2008 Article Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины / И.Б. Бажура, И.В. Лагута, О.А. Казакова, О.Н. Ставинская, П.А. Кузема // Поверхность. — 2008. — Вип. 14. — С. 478-482. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147504 544.723.2 ru Поверхность application/pdf Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Медико-биологические проблемы поверхности
Медико-биологические проблемы поверхности
spellingShingle Медико-биологические проблемы поверхности
Медико-биологические проблемы поверхности
Бажура, И.Б.
Лагута, И.В.
Казакова, О.А.
Ставинская, О.Н.
Кузема, П.А.
Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
Поверхность
description Изучена адсорбция желатина из водных растворов на кремнеземе, содержащем тиамин, пиридоксин или аскорбиновую кислоту. Установлено, что иммобилизация биомолекул на поверхности кремнезема уменьшает адсорбцию желатина. Предпола­гается, что разная адсорбционная активность биокомпозитов по отношению к желатину обусловлена не только особенностями взаимодействия витамин – кремнезем, но и витамин – желатин.
format Article
author Бажура, И.Б.
Лагута, И.В.
Казакова, О.А.
Ставинская, О.Н.
Кузема, П.А.
author_facet Бажура, И.Б.
Лагута, И.В.
Казакова, О.А.
Ставинская, О.Н.
Кузема, П.А.
author_sort Бажура, И.Б.
title Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
title_short Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
title_full Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
title_fullStr Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
title_full_unstemmed Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
title_sort адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины
publisher Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
publishDate 2008
topic_facet Медико-биологические проблемы поверхности
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147504
citation_txt Адсорбция желатина на высокодисперсном кремнеземе, содержащем витамины / И.Б. Бажура, И.В. Лагута, О.А. Казакова, О.Н. Ставинская, П.А. Кузема // Поверхность. — 2008. — Вип. 14. — С. 478-482. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series Поверхность
work_keys_str_mv AT bažuraib adsorbciâželatinanavysokodispersnomkremnezemesoderžaŝemvitaminy
AT lagutaiv adsorbciâželatinanavysokodispersnomkremnezemesoderžaŝemvitaminy
AT kazakovaoa adsorbciâželatinanavysokodispersnomkremnezemesoderžaŝemvitaminy
AT stavinskaâon adsorbciâželatinanavysokodispersnomkremnezemesoderžaŝemvitaminy
AT kuzemapa adsorbciâželatinanavysokodispersnomkremnezemesoderžaŝemvitaminy
AT bažuraib gelatinadsorptiononhighdispersesilicacontainingvitamins
AT lagutaiv gelatinadsorptiononhighdispersesilicacontainingvitamins
AT kazakovaoa gelatinadsorptiononhighdispersesilicacontainingvitamins
AT stavinskaâon gelatinadsorptiononhighdispersesilicacontainingvitamins
AT kuzemapa gelatinadsorptiononhighdispersesilicacontainingvitamins
first_indexed 2025-11-24T10:26:22Z
last_indexed 2025-11-24T10:26:22Z
_version_ 1849667073830027264
fulltext Химия, физика и технология поверхности. 2008. Вып. 14. С. 478 – 482 478 УДК 544.723.2 АДСОРБЦИЯ ЖЕЛАТИНА НА ВЫСОКОДИСПЕРСНОМ КРЕМНЕЗЕМЕ, СОДЕРЖАЩЕМ ВИТАМИНЫ И.Б. Бажура, И.В. Лагута, О.А. Казакова, О.Н. Ставинская, П.А. Кузема Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины ул. Генерала Наумова 17, 03164 Киев-164 Изучена адсорбция желатина из водных растворов на кремнеземе, содержащем тиамин, пиридоксин или аскорбиновую кислоту. Установлено, что иммобилизация биомолекул на поверхности кремнезема уменьшает адсорбцию желатина. Предпола- гается, что разная адсорбционная активность биокомпозитов по отношению к желатину обусловлена не только особенностями взаимодействия витамин – кремнезем, но и витамин – желатин. Введение Создание биокомпозитов пролонгированного действия на основе высокодисперс- ного кремнезема предполагает использование его не только как матрицы-носителя для биологически активных молекул, но и как активного компонента. Биологическая активность кремнезема в биокомпозите определятся его высокой адсорбционной способностью по отношению к токсичным соединениям белковой природы и к белкам клеточных мембран [1]. Однако вопрос об адсорбционных свойствах кремнезема в соста- ве комплексных препаратов остается недостаточно изученным. Известно, что после контакта высокодисперсного кремнезема с растворителем наблюдается агрегация частиц, что может привести к частичной потере адсорбционной активности высокодисперсного кремнезема, в частности, к уменьшению адсорбции белков [2]. К уменьшению адсорб- ции биополимеров может, по-видимому, приводить также иммобилизация на кремнеземе низкомолекулярных биомолекул. Целью настоящей работы было изучить адсорбцион- ную способность кремнезема с иммобилизованными витаминами по отношению к белковому препарату – желатину. Экспериментальная часть Высокодисперсный кремнезем А-300 с удельной поверхностью 253 м2/г (г. Калуш, Украина) использовали в качестве адсорбента. Биокомпозиты с витаминами получали путем адсорбции тиамина (витамин В1), пиридоксина (витамин В6) или аскорбиновой кислоты (витамин С) на высокодисперсном кремнеземе из водных и спиртовых растворов, количество витаминов в композите составляло 20 – 50 мкмоль/г; подробная методика получения композитов описана в работах [3, 4, 5, 6]. Адсорбцию желатина (Fluka) из водных растворов на исходном кремнеземе, на кремнеземе, высушенном после контакта с растворителем (спиртом или водой), и на биокомпозитах изучали в статических условиях при температуре 20 – 25 0С, рН~ 5. К 0,05 г биокомпозита или исходного кремнезема добавляли 10 мл 0,1 – 1,0 % раствора желатина, перемешивали в течение 1 ч, центрифугировали и отбирали надосадочную жидкость. К 1 мл супернатанта добавляли 4 мл биуретового реактива [7] и через 30 мин определяли оптическую плотность полученного раствора при длине волны 560 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм. Спектры измеряли с использованием спектрофотометра «Lambda» “PerkinElmer” UV/VIS. Свободная энергия адсорбции (DGадс), структурные и электронные параметры 479 кластеров кремнезема, их адсорбционных комплексов с витаминами и аминокислотой аргинином были получены полуэмпиричным методом РМ3 с использованием сольвата- ционной модели SM5.42 (программный пакет GAMESOL, версия 3.1) [8]. Метод РМ3 завышает значения энергий адсорбции, но при сравнительном анализе взаимодействия ряда различных адсорбатов с одним и тем же адсорбентом ошибка нивелируется. Результаты и их обсуждение Результаты по адсорбции желатина на кремнеземе, обработанном растворителем и содержащем биомолекулы, представлены на рис. 1. 0 2 4 6 8 10 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 3 2 1 А, г/ г Ср, г/л 0 2 4 6 8 10 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 5 4 1 А, г/ г Ср, г/л а б Рис. 1. Изотермы адсорбции желатина из водных растворов на исходном кремнеземе (1), кремнеземе после контакта со спиртом (2), кремнеземе с адсорбированной аскорбиновой кислотой (3), пиридоксином (4) и тиамином (5). Витамины адсорбированы из спиртовых (а) и водных (б) растворов. Известно, что при адсорбции высокомолекулярных соединений может проис- ходить вытеснение низкомолекулярных веществ с поверхности кремнезема [9], т. е. присутствие витаминов (аскорбиновой кислоты, тиамина и пиридоксина) не должно сказываться на адсорбции желатина. Полученные данные показывают, однако, что количество желатина, адсорбированного на поверхности кремнезема, обработанного растворителем, и на поверхности биокомпозитов, уменьшается по сравнению с исход- ным кремнеземом. Уменьшение адсорбции желатина на кремнеземе после контакта с растворителем или с раствором витамина можно объяснить изменением размеров и формы частиц адсорбента. Различия в адсорбционной способности кремнеземов с иммобилизованными биомолекулами могут быть обусловлены неодинаковой проч- ностью связывания витаминов с поверхностью. В табл. 1 приведены данные о взаимодействии кремнезема с тиамином и пиридоксином, полученные в работах [4, 6]. Результаты табл. 1 показывают, что сродство к поверхности кремнезема для тиамина значительно выше, чем для пиридоксина; соответственно, десорбция тиамина с поверх- ности кремнезема осуществляется медленнее, и адсорбция желатина уменьшается (рис. 1, кривые 4, 5). В табл. 2 приведены результаты квантово-химических расчетов свободной энер- гии адсорбции витаминов В1 и В6 на кремнеземе, а также данные о взаимодействии кремнезема с положительно заряженной аминокислотой аргинином, моделирующей фрагмент молекулы желатина (рис. 2). 480 Таблица 1. Физико-химические параметры адсорбции пиридоксина и тиамина на кремнеземе из водных растворов Адсорбат А¥, мкмоль/г К, л/моль R N OH OH HO HCl. пиридоксин 16±3 432±37 0,91 N N S N NH2 OH HCl. + Cl- тиамин 50±6 5071±552 0,94 А¥ – предельная адсорбция; К – константа адсорбционного равновесия; R – коэффициент корреляции для линеаризованной формы изотермы Ленгмюра. Таблица 2. Энергетические параметры адсорбции тиамина, пиридоксина и аргинина на кремнеземе для различных адсорбционных комплексов DGадс – свободная энергия адсорбции O N N +H2N N O N N ON O O N O- O O N N O NH OH O CH H HH H H H2 N C O C Рис. 2. Структурная единица молекулы желатина [10]. Выбранные для расчетов катион B1 + и цвиттер-ион B6 ± являются формами тиами- на и пиридоксина, преобладающими в растворе в условиях нашего эксперимента (рН~5) [3, 6]. Аргининовый остаток представляет собой фрагмент желатина, положительно заряженный в широком диапазоне рН (рКа~12) и способный взаимодействовать с ºSi-O-- группами поверхности кремнезема. Сравнение полученных для различных адсорб- ционных комплексов значений DGадс показывает, что тиамин может более активно конкурировать с желатином за отрицательно заряженные центры поверхности адсорбен- та. Следует отметить также, что приведенные результаты не отражают, конечно, полной картины взаимодействий в системе кремнезем – витамин – желатин, в частности, не Адсорбционный комплекс DGадс, кДж/моль B1 +… O -Siº -104 B6 ± … O -Siº -28 Arg+ …O -Siº -58 481 учитывают возможность многоточечной адсорбции желатина. Аскорбиновая кислота слабо адсорбируется на кремнеземе из спиртового раст- вора и очень быстро десорбируется с поверхности кремнезема при контакте с водой. Можно было бы ожидать поэтому, что присутствие аскорбиновой кислоты не окажет существенного влияния на адсорбцию желатина. Вместе с тем, полученные данные (рис. 1, кривая 3) показывают, что присутствие аскорбиновой кислоты приводит к значительному уменьшению адсорбции желатина. Согласно литературным данным, аскорбиновая кислота может взаимодействовать с аминогруппами, вызывая сшивание белков [11, 12]. Поэтому уменьшение адсорбции желатина на кремнеземе в присутствие витамина С может быть обусловлено не изменением свойств кремнезема, а уменьшением количества положительно заряженных аминогрупп в молекуле желатина в результате их связывания с аскорбиновой кислотой по схеме [13]: O O OHHO HO OH RCH2NH2 OH HO HO OO N CH2R CH2RN O O HO OH OO OH HO OO O RCH2NH2 RCH2NH2 OH HO OO N CH2RNRCH2 O2 O2 Аскорбиновая кислота Выводы Таким образом, обработка высокодисперсного кремнезема растворителем и иммобилизация на его поверхности биомолекул уменьшает адсорбционную активность кремнезема по отношению к соединениям белковой природы, что может приводить, с одной стороны, к уменьшению адсорбции токсинов белковой природы и, с другой стороны, к увеличению биосовместимости композитов. Авторы благодарят проф. В.М. Гунько за предоставленную возможность исполь- зования программного пакета GAMESOL (версия 3.1). Литература 1. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев: Наук. думка, 2003. – 415 с. 2. Aqueous suspensions of fumed oxides: particle size distribution and zeta potential / V.M. Gun'ko, V.I. Zarko, R. Leboda, E. Chibowski. // Adv. Colloid Interface Sci. – 2001. – V. 91, № 1. – P. 1 – 112. 3. Адсорбция тиамина на высокодисперсном кремнеземе / Н.Н. Власова, Н.К. Дави- денко, В.И. Богомаз и др. // Укр. хим. журн. – 1991. – Т. 57, № 12. – С. 1277 – 1280. 4. Ставинская О.Н., Лагута И.В., Кузема П.А. Адсорбционные свойства высокодис- персных кремнеземов с частично гидрофобизованной поверхностью // Журн. физ. химии. – 2006. – Т. 80, № 8. – С. 1482 – 1485. 482 5. Interaction of ascorbic acid with hydrophilic-hydrophobic silicas / I.V. Laguta, O.N. Sta- vinskaya, P.O. Kuzema et al. // ANNALES Universitatus Curie-Sklodowska – 2007. – V. LXII. – P. 124 – 135. 6. Interaction of pyridoxine with hydrophilic-hydrophobic highly dispersed silica / I. Laguta, O. Stavinskaya, P. Kuzema, O. Kazakova // Polish J. Chem. – 2008. – V. 82. – P. 85 – 92. 7. Государственная фармакопея СССР, XI изд. – М.: Медицина, 1990. – Вып. 2. – С. 30. 8. Xidos J.D., Li J., Zhu T., Hawkins G.D., Thompson J.D., Chuang Y.-Y., Fast P.L., Liotard D.A., Rinaldi D., Cramer C.J., and Truhlar D.G., GAMESOL–version 3.1, University of Minnesota, Minneapolis, 2002, based on the General Atomic and Molecular Electronic Structure System (GAMESS) as described in Schmidt, M. W., Baldridge K.K., Boatz J.A., Elbert S.T., Gordon M.S., Jensen J.H., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K. A., Su S.J., Windus T.L., Dupuis M., and Montgomery J.A. // J. Comp. Chem. – 1993. – № 14. – Р. 1347. 9. Гунько В.М. Конкурентная адсорбция // Теорет. и эксперим. химия – 2007. – Т. 43, № 3. – С.133 – 169. 10. Synthesis of biocompatible hydrophobic silica–gelatin nano-hybrid by sol–gel process / S. Smitha, P. Shajesh, P. Mukundana et al. // Coll. and Surf. B: Biointerfaces. – 2007. – V. 55. – P. 38 – 43. 11. Лавренов C.Н., Преображенский М.Н. L-аскорбиновая кислота. Свойства и методы химической модификации // Xим.-фаpм. жуpн. – 2005. – Т. 39, № 5. – С. 26 – 39. 12. Reaction of ascorbic acid with aliphatic amines / M. Pischetsrieder, B. Larisch, U. Müller, Th. Severin // J. Agric. Food Chem. – 1995. – V. 43. – P. 3004 – 3006. 13. Tiller J., Berlin P., Klemm D. A novel efficient enzyme-immobilization reaction on NH2 polymers by means of L-ascorbic acid // Biotechol. Appl. Biocherm. – 1999. – V. 30. – P. 155 – 162. GELATIN ADSORPTION ON HIGH DISPERSED SILICA CONTAINING VITAMINS I.B. Bazhura, I.V. Laguta, O.A. Kazakova, O.N. Stavinskaya, P.A. Kuzema Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine General Naumov Str. 17, 03164, Kyiv-164 Gelatin adsorption from aqueous solutions on silica containing thiamine, pyridoxine or ascorbic acid has been studied. Immobilization of biomolecules on silica surface was found to decrease the adsorption of gelatin. Various adsorption activity of the biocomposites with respect to gelatin is assumed to be related to both vitamin – silica and vitamin – gelatin interactions.

Similar Items