Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives
Clustering has been found of water-organic systems in frozen-dried bovine reproductive cells (BRCs). Various forms of water (weakly associated one and that forming clusters of different size and composition) are observed in the 1H NMR spectra as separated signals which can be caused by their localiz...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2008
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/309 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291423927369728 |
|---|---|
| author | Turov, V. V. Galagan, N. P. Gun'ko, V. M. Kovtun, S. I. Kerus, S. V. Klymenko, N. Y. Turov, A. V. |
| author_facet | Turov, V. V. Galagan, N. P. Gun'ko, V. M. Kovtun, S. I. Kerus, S. V. Klymenko, N. Y. Turov, A. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. V. Turov",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "N. P. Galagan",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "V. M. Gun'ko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "S. I. Kovtun",
"institution": "Institute of Animal Genetic of AAS of Ukraine"
},
{
"author": "S. V. Kerus",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "N. Y. Klymenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "A. V. Turov",
"institution": "Taras Shevchenko University"
}
] |
| author_sort | Turov, V. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:40:34Z |
| description | Clustering has been found of water-organic systems in frozen-dried bovine reproductive cells (BRCs). Various forms of water (weakly associated one and that forming clusters of different size and composition) are observed in the 1H NMR spectra as separated signals which can be caused by their localization in spatially separated compartments formed by hydrophilic and hydrophobic structural elements of BRCs. An increase in concentration of intracellular water leads to an increase in the quantity of strongly bound water that suggest about changes in the topology of intracellular space. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:31:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
Химия, физика и технология поверхности. 2008. Вып. 14. С. 494 – 501
494
УДК 544.723
КЛАСТЕРИЗАЦИЯ ВОДЫ, СВЯЗАННОЙ В
ЛИОФИЛИЗИРОВАННЫХ ГАМЕТАХ БЫКА,
СОДЕРЖАЩИХ ДОБАВКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
В.В. Туров1, Н.П. Галаган1, В.М. Гунько1, С.И. Ковтун2,
С.В. Керусь1, Н.Ю. Клименко1, А.В. Туров3
1Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова 17, 03164 Киев-164
2Институт разведения и генетики животных УААН
ул. Погребняка 1, c. Чубинское, 08321Бориспольский район, Киевской области
3Национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская 60, Киев.
Установлена кластеризация водно-органических систем в лиофилизированных
репродуктивных клетках. Различные формы воды (слабоассоциированной и входящей в
состав кластеров разного размера и состава) наблюдаются в 1Н ЯМР спектрах виде
раздельных сигналов, что может быть обусловлено их локализацией в пространственно
разделенных компартментах, сформированных гидрофильными и гидрофобными
структурными элементами клеток. Рост концентрации внутриклеточной воды
сопровождается увеличением количества сильносвязанной воды, что свидетельствует
об изменениях топологии внутриклеточного пространства.
Введение
Репродуктивные клетки в течение нескольких дней могут оставаться в жизне-
способном состоянии, что позволяет широко использовать в животноводческой практике
метод искусственного оплодотворения. При необходимости длительного хранения
репродуктивного материала применяют различные способы криоконсервирования или
лиофилизации [1 – 5]. Обычно криоконсервирование осуществляют с использованием
специальных буферных растворов и сред, которые не только предотвращают поврежде-
ние клеточных мембран растущими кристаллами льда, но и обеспечивают жизнедеятель-
ность клеток после их размораживания [2, 5]. В обоих случаях происходит глубокая
дегидратация клеток и изменение химического состава внутриклеточной жидкости
вследствие проникновения в клетки молекул низкомолекулярных органических и неор-
ганических веществ из внешней среды. После дегидратации, внутреннее пространство
клеток представляет собой совокупность достаточно плотно упакованных структурных
элементов, промежутки между которыми заполнены остаточной сильносвязанной водой,
строение которой определяется гидрофобно-гидрофильными свойствами стенок полос-
тей (компартментов) и влиянием концентрированных в этой воде различных соединений.
В клетках существуют компартменты с разными гидрофобно-гидрофильными свойст-
вами стенок, что обусловливает наличие разных типов связанной воды.
Одним из методов, которые позволяют определять структуру и термодинамичес-
кие характеристики связанной воды, является метод 1Н ЯМР спектроскопии с вымора-
живанием жидкой фазы [6 – 10]. Спектральным параметром, характеризующим
структуру воды, является химический сдвиг протонов воды (dH), а ее энергетические
характеристики связаны с температурной зависимостью интенсивности 1Н ЯМР сигнала
[7, 8]. Поскольку молекула воды может участвовать в формировании четырех водород-
ных связей, химический сдвиг протонов связан с ее координационным числом (n). Так,
химический сдвиг неассоциированной воды составляет 1 – 1,5 м.д. [11], а тетракоордини-
495
рованной воды во льду – 7 м.д. [12]. Для жидкой воды dH = 5 м.д., что дает n » 3. Время
магнитной релаксации ядерных спинов относительно велико (на несколько порядков
больше времени межчастичных соударений). Поэтому регистрация нескольких сигналов
связанной воды свидетельствует о наличии в компартментах кластеров воды разного
строения. Выполненные ранее исследования строения внутриклеточной воды в частично
дегидратированных дрожжевых клетках [10] и клетках костного мозга [13] показали, что
при концентрации остаточной воды менее 25 %, она находится в слабоассоциированном
состоянии, в котором молекулы воды (как протонодоноры) формируют в среднем менее
одной Н-связи на молекулу. В дегидратированных клетках костного мозга связанная
вода является сильноассоциированной и ее структура близка к структуре жидкой воды.
Вероятно, именно определенное структурирование внутриклеточной воды определяет
способность клеток к дегидратации и переходу в состояние анабиоза.
В настоящей работе было изучено состояние воды, вязанной в дегидратирован-
ных репродуктивных клетках быка, и влияние на структуру этой воды полярного
(диметлсульфоксид) и слабополярного (хлороформ) растворителей с целью усовер-
шенствования способов длительного хранения репродуктивных материалов.
Результаты и их обсуждение
В качестве клеточного материала использовали нативные гаметы быка (13,5 мл),
из которого клеточную масса выделяли центрифугированием при 3000 об/мин в течение
10 мин. Осадок клеток (объемом 3,5 мл) четырехкратно промывали 2,9 % раствором
цитрата натрия, контролируя наличие белка в супернатанте спектрометрически (по
полосе поглощения при l = 280 нм). Клеточную массу с небольшим остаточным содер-
жанием цитрата натрия замораживали на стенках колбы и подвергали лиофильной
сушке. В результате получали сухую клеточную массу с насыпной плотностью
0,12 г/см3. Остаточное содержание воды, определяемое по интенсивности сигнала в
спектрах 1Н ЯМР, составляло менее 2 % масс. Поскольку при регидратации клеток и
введении органических веществ часто происходит комкование или коагуляция клеточ-
ной массы (что изменяет условия адсорбции воды и органических веществ), был разра-
ботан протокол опыта, в котором спектральную информацию снимали с одного образца
(62 мг сухой клеточной массы), а общий объем, занимаемый клетками в измерительной
ампуле, оставался неизменным в процессе всего эксперимента. На стенку ампулы нано-
сили 6 мг воды, ампулу закрывали и уравновешивали в течение нескольких часов. После
выполнения ЯМР измерений к этому образцу добавляли последовательно 62, 124 и
124 мг дейтерохлороформа и проводили соответствующие измерения. Для дополнитель-
ного введения в клетки воды использовали эффект межфазного растворения: 12 мг воды
вносили в ампулу и после интенсивного встряхивания в течение 10 мин вся вода погло-
щалась клетками, что фиксировали по изменению интенсивности 1Н ЯМР сигнала
внутриклеточной воды.
Введение в клетки ДМСО (как криоконсерванта) осуществляли через жидкую
фазу дейтерохлороформа. Однако, в отличие от воды, ДМСО неограниченно растворим
в хлороформе. Поэтому имело место перераспределение веществ (воды, хлороформа и
ДМСО) между внутри- и внеклеточным пространством. Концентрация ДМСО в системе
составляла 10, 30 и 60 % масс (по отношению к массе клеточного материала). Затем, для
возможно более полного концентрирования ДМСО внутри клеток без их коагуляции, из
ампулы медленно (в течение двух недель) через полиэтиленовую крышку испарялся
избыточный хлороформ, до тех пор, пока он не переставал визуально регистрироваться в
измерительной ампуле в виде отдельной фазы. Это давало возможность насыщать
клетки одновременно хлороформом и ДМСО. После проведения ЯМР измерений к
496
этому образцу добавляли 5 г/г ДМСО-d6 и после уравновешивания в течение 2 ч прово-
дили измерения.
Спектры ЯМР снимали на ЯМР спектрометре высокого разрешения Varian
Mercury 400. Температуру регулировали с точностью ±1 K, используя термоприставку
Bruker VT-1000. Интенсивности сигналов определяли с точностью ±5 %. Для предотвра-
щения переохлаждения суспензий спектры 1Н ЯМР незамерзающей воды записывали
при нагревании образцов, предварительно охлажденных до 210 К. Способ определения
характеристик межфазных слоев воды с помощью 1Н ЯМР спектроскопии подробно
изложен ранее [6 – 10]. Он основан на понижении температуры замерзания связанной
воды [13]. По понижению температуры замерзания связанной воды рассчитывали
дифференциальную энергию Гиббса (DG). Площадь, ограниченная графиком зависи-
мости DG(Сuw), определяет величину межфазной энергии (gS), которая равна модулю
суммарного понижению свободной энергии воды, обусловленному наличием границы
раздела фаз. На зависимостях DG(Сuw) могут быть выделены участки, относящиеся к
слабо- (DG > -0,5 кДж/моль) и сильносвязанной (DG < -0,5 кДж/моль) воде [8]. Коли-
чественные (Сuw
s и Сuw
w для сильно- и слабо связанной воды, соответственно) и
энергетические (DGs и DGw) характеристики слоев связанной воды могут быть получены
экстраполяцией соответствующих участков зависимостей DG(Сuw). По способности
молекул связанной воды образовывать водородные связи со своими соседями она
подразделяется на сильно- (dН = 3¼5 м.д.) и слабоассоциированную (dН = 1¼2 м.д.). В
случае, когда процесс перехода воды в слабоассоциированное состояние энергетически
выгоден, эта вода является сильносвязанной и замерзает при очень низкой температуре.
Если же формирование слоя слабоассоциированной воды определяется в основном
энтропийным фактором, то она может быть слабосвязанной. Распределение по размерам
заполненных водой внутриклеточных полостей рассчитывали с использованием
уравнения Гиббса-Томпсона [14].
На рис. 1 приведены записанные при разных температурах спектры 1Н ЯМР воды
в репродуктивных клетках, содержащих 10 (рис. 1, а-в) и 30 (рис. 1, г) % масс воды,
исходных (рис. 1, а) и с добавками хлороформа (рис. 1, б-г). В исходном образце регист-
рируется один широкий сигнал воды, химический сдвиг которого (dН = 5 м.д.) совпадает
с химическим сдвигом жидкой воды (сильноассоциированная вода). С понижением
температуры интенсивность сигнала уменьшается вследствие частичного замерзания
внутриклеточной воды. Сигнал сильноассоциированной воды перестает регистрировать-
ся при T < 230 K. При добавлении хлороформа (рис. 1, б, в), кроме основного сигнала,
появляется сигнал слабоассоциированной воды с химическим сдвигом dН ≈ 2 м.д. Его
интенсивность не превышает 12 % от интенсивности сигнала сильноассоциированной
воды и слабо изменяется с уменьшением температуры вплоть до 210 К. Поэтому вся
слабоассоциированная вода может быть отнесена к сильносвязанной [8].
С ростом концентрации внутриклеточной воды ширина сигналов уменьшается,
что обусловлено ростом подвижности молекул воды [16] и становятся различимы два
сигнала слабоассоциированной воды при dН = 1,3 и 2 м.д. Кроме того, в спектрах
наблюдаются сигналы CHCl3 (dН = 7,16 м.д.) и ТМС (dН = 0 м.д.), используемого как
стандарт при измерении химического сдвига. Следовательно, хлороформ легко прони-
кает в дегидратированные репродуктивные клетки и влияет на формирование кластеров
слабоассоциированной воды.
При введении в систему ДМСО (рис. 2), кроме сигналов сильно- и слабоассоци-
ированной воды, появляется сигнал при dН = 3,5 м.д., который может быть отнесен к
ассоциатам (CD3)2SO…НОН. Интенсивность этого сигнала увеличивается с ростом
концентрации ДМСО. Так как ДМСО неограниченно растворим в хлороформе, степень
497
его проникновение в клетки из среды хлороформа определяется соотношением энергий
сродства клетки-ДМСО (хлороформ) и хлороформ-ДМСО. Присутствие в слабополяр-
ной среде хлороформа полярных молекул ДМСО повышает растворимость в хлорофор-
ме воды, входящей в состав комплексов (CD3)2SO…НОН, и происходит частичный
перенос воды из клеток в объем фазы хлороформа, что и обусловливает появление
сигнала при dН = 3,5 м.д. (рис. 2, а-в).
14 12 10 8 6 4 2 0 -2
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
12 10 8 6 4 2 0 -2
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
а б
12 10 8 6 4 2 0 -2
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
20
25
30
35
40
45
50
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
в г
Рис. 1. Записанные при разных температурах спектры 1Н ЯМР воды в гаметах быка,
содержащих 10 (а-в) и 30 % масс воды (г) и разное количество дейтеро-
хлороформа: а – 0, б – 1, в – 3 и г – 5 г/г. Температура указана в Кельвинах.
При исчезновении объемной фазы хлороформа (в результате его медленного
испарения (рис. 2, г) как хлороформ, так и ДМСО концентрируются во внутриклеточном
пространстве, что приводит к изменению спектральных характеристик внутриклеточной
воды: наблюдается перераспределение интенсивностей сигналов всех типов воды. Одно-
временно понижается температура замерзания сильноассоциированной воды. Это
свидетельствует об изменении строения кластеров, ответственных за сигнал сильноас-
социированной воды. Такие изменения могут происходить вследствие включения в
кластеры молекул ДМСО. Поскольку химический сдвиг сильноассоциированной воды с
понижением температуры несколько возрастает, следует предположить, что молекулы
ДМСО располагаются по периферии кластера воды (граничат с гидрофобными стенками
компартментов), увеличивая число n. Учитывая большую интенсивность сигнала комп-
498
лексов (CD3)2SO…НОН, можно считать, что количество хлороформа во внутриклеточ-
ном пространстве превосходит количество сильноассоциированной воды. Интенсив-
ность сигнала слабоассоциированной воды после испарения хлороформа возрастает
примерно вдвое. Вероятно, эта вода локализована в наиболее узких компартментах или
на границе раздела фаз хлороформ-сильноассоциированная вода [17].
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
а б
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
в г
Рис. 2. Записанные при различных температурах спектры 1Н ЯМР воды в системе
репродуктивные клетки-вода-хлороформ с добавками (CD3)2SO: а – 10, б – 30,
в – 60 % масс ДМСО; и г – 60 % масс ДМСО после медленного испарения
хлороформа. Температура указана в Кельвинах.
Характеристики слоев связанной воды для всех изученных систем, рассчитанные
в соответствии с методикой, описанной ранее [8 – 10], суммированы в табл. 1. Рост
концентрации внутриклеточной воды в присутствии хлороформа сопровождается неко-
торым понижением температуры замерзания внутриклеточной воды (рис. 1). Это может
быть связано со значительной перестройкой внутриклеточного пространства вследствие
роста числа компартментов, заполненных сильноассоциированной водой или кластерами
вода-хлороформ.
Вся вода, входящая в состав ассоциатов (CD3)2SO…НОН, также является сильно-
связанной (за исключением образца с частично испарившимся хлороформом). Слабоас-
социированная вода во всех изученных системах является сильносвязанной. Ее
количество и способность к замерзанию сложным образом зависят от концентраций
компонентов, что отражает способность клеток к изменению топологии внутреннего
499
пространства в зависимости от параметров внешней среды и состава внутриклеточной
жидкости.
Таблица 1. Характеристики слоев внутриклеточной воды в частично дегидратиро-
ванных репродуктивных клетках
Тип воды Сорг,
г/г
CDCl3 DMСO
СН2О,
г/г
Сuw
s
мг/г
Сuw
w
мг/г
DGmax
кДж/моль
gS
Дж/г
0 0 0,1 55 45 -1,6 3,2
1 0 0,1 40 60 -1,2 1,9
3 0 0,1 15 85 -1,2 1,8
5 0 0,3 280 20 -2 17
5 0,1 0,3 300 0 -2,3 17,4
5 0,3 0,3 300 0 -2,3 18,3
5 0,6 0,3 300 0 -2,6 20,1
Сильноас-
социиро-
ванная вода
≈0,6 0,6 0,3 300 0 -3,5 22,7
5 0,1 0,3 18 7 -1,3 1
5 0,3 0,3 23 14 -2,6 2,1
5 0,6 0,3 30 0 -2,6 2,5
Ассоциаты
вода-ДМСО
≈0,6 0,6 0,3 38 22 -3 4
Как следует из данных (табл. 1), с ростом количества вводимого в систему
хлороформа доля сильносвязанной воды в кластерах сильноассоциированной воды
уменьшается, что проявляется в уменьшении величины межфазной энергии. Подобное
явление наблюдали ранее для ряда наноструктурированных систем как минерального,
так и органического происхождения [18]. При увеличении концентрации внутриклеточ-
ной воды от 0,01 до 0,03 г/г, величина gS возрастает более чем в пять раз. Следовательно,
в результате поглощения клетками дополнительных порций воды, их внутренняя струк-
тура изменяется таким образом, что проявляются дополнительные центры связывания
воды. Более того, часть воды, которую идентифицировали как слабосвязанную, стано-
вится сильносвязанной. Появление в системе ДМСО слабо отражается на величине
межфазной энергии, хотя прослеживается общая тенденция к ее увеличению. Вероятно,
это обусловлено тем, что кластеры сильноассоциированной воды растворяют некоторое
количество ДМСО, который может распределяться изотропно либо образовывать водо-
родносвязанные комплексы с молекулами воды, расположенными на внешней границе
кластера, ограничивая его взаимодействие с гидрофобными клеточными структурами.
При избытке ДМСО спектры воды в системе репродуктивные клетки/вода/хлоро-
форм/ДМСО сильно усложняются (рис. 3): наблюдаются четыре-пять сигналов. Можно
было бы ожидать, что при избытке ДМСО значительная часть воды будет перемещаться
из клеток в объем жидкого ДМСО. При избытке последнего, такая вода должна была бы
наблюдаться в виде сигнала при dН = 3,5 м.д. Вероятно, такой процесс термодинамичес-
ки невыгоден и он реализуется только при повышении температуры (Т → 280 К). Как
видно из рис. 3, химический сдвиг сигнала 4 приближается к указанному значению.
Остальные сигналы следует отнести к внутриклеточной воде. Сигналы 1-3 отвечают
сильноасоциированной воде с различной средней величиной координационного числа
молекул, а сигнал 5 – к слабоассоциированной воде. С понижением температуры про-
исходит перераспределение интенсивностей между сигналами 1 – 2 и 3 – 4. Однако
вследствие их частичного перекрывания провести подробный анализ этого процесса
затруднительно.
500
Регистрация нескольких сигналов внутриклеточной воды свидетельствует о
существовании, по крайней мере, четырех типов компартментов с различными
поверхностными характеристиками стенок, которые стабилизируют формирование в них
кластеров вода/ДМСО/хлороформ с разной стехиометрией.
12 10 8 6 4 2 0 -2
d (м.д.)
280
270
265
260
250
240
230
220
210
1 2 3 4 5
Рис. 3. Записанные при различных темпе-
ратурах спектры 1Н ЯМР воды в
лиофилизированных репродуктив-
ных клетках быка, содержащих
30 % масс воды и CDCl3, суспенди-
рованные в ДМСО-D6 (5 г/г).
Температура указана в Кельвинах.
Заключение
На основании полученных результатов можно заключить, что для выбранного
типа репродуктивных клеток глубокая дегидратация клеточного материала не является
обязательным условием перехода всей внутриклеточной воды в сильносвязанное
состояние. Напротив, доля сильносвязанной воды в клетках, содержащих 30 % масс
остаточной воды выше, чем для клеток, которые содержат только 10 % масс воды.
Вероятно, это вызвано тем, что основное количество сильносвязанной воды может
находиться только в компартментах с определенной геометрией и свойствами поверх-
ности, которые изменяются при повышении дегидратации. Именно в таких полостях
вода образует с органическими молекулами кластерные структуры разной стехиометрии.
В их формировании могут участвовать как полярные, так и неполярные органические
молекулы, что определяет изменение вкладов сильно- и слабоассоциированной воды.
Низкотемпературный метод 1Н ЯМР спектроскопии позволил зарегистрировать несколь-
ко структурных типов связанной воды, строение которых отражает как строение внутри-
клеточных полостей, так стабилизированных водно-органические (ДМСО, хлороформ)
структур различного состава.
Литература
1. Hubalek Z. Protectants used in the cryopreservation of microorganisms // Cryobiology. –
2003. – V. 46. – P. 205 – 229.
2. Improved preservation of human red blood cells by lyophilization / Y. Han, G.B. Quan,
X.Z. Liu, E.P. Ma, A. Liu, W. Jin, P. Cao // Cryobiology. – 2005. – V. 51. – P. 152 – 164.
3. Karlson J.O.M., Toner M. Long-term storage by cryopreservation: critical issues //
Biomaterials. – 1996. – V. 17. – P. 243 – 256.
4. Yoon Y., Pope J., Wolfe J. Freezing stresses and hydration of isolated cell walls // Cryo-
biology. – 2003. – V. 46. – P. 271 – 276.
5. Feоfilova E.P. Deceleration of vital activity as a universal biochemical mechanism
ensuring adaptation of microorganisms to stress factors: A review // Applied Biochemistry
and Microbiology. – 2003. – V. 39. – P. 5 – 24.
6. Gun'ko V. M., Turov V. V. Structure of hydrogen bonds and 1H NMR spectra of water at
the interface of oxides // Langmuir. − 1999. − V. 15. − P. 6405 − 6415.
501
7. Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic Interfaces / V.M. Gun’ko,
V.V. Turov, V.M. Bogatyrev, V.I. Zarko et. al, R. Leboda, E.V. Goncharuk, A.A. Novza,
A.V. Turov, A.A. Chuiko // Adv. Colloid Interface Sci. − 2005 − V. 118. − P. 125 – 172.
8. Turov V.V., Leboda R. Application of 1H NMR spectroscopy method for determination of
characteristics of thin layers of water adsorbed on the surface of dispersed and porous
adsorbens // Adv. Colloid Interface Sci. – 1999. – V. 79. – P. 173 – 211.
9. Weakly and strongly associated nonfreezable water bound in bones / V.V. Turov,
V.M. Gun'ko, V.I. Zarko еt al. // Colloids and Surfaces В. – 2006.– V. 48. – P. 167 – 175.
10. Structured water in partially dehydrated yeast cells and at partially hydrophobized fumed
silica surface / V.V. Turov, V.M. Gun'ko, V.M. Bogatyrev, V.I. Zarko, et. al // J. Coll.
Interface Sci. – 2005. – V. 283, № 2. – P. 329 – 343.
11. Pople J.A., Schneider W.G., Bernstein H.J., High-Resolution Nuclear Magnetic Resonan-
ce, McGraw-Hill Book Company, New York, 1959.
12. Kinney, D.R., Chaung I-S., Maciel G.E. Water and the silica surface as studied by variable
temperature high resolution 1H NMR. // J. Am. Chem Soc. – 1993. – V. 115. – P. 6786 –
6794.
13. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. В.П. Глушкова. –
Москва: Наука, 1978.
14. Atkins B.D., Davis B.H. Experimantal Data for a network effect in nitrogen desorption //
Langmuir. – 1987. – V. 3. – P. 722 – 725.
15. Emsley J.W., Feenej J., Sutcliffe L.H. High Resolution Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy // Oxford: Pergamon Press. – 1965.
16. Behaviour of pure water and water mixture with benzene or chloroform adsorbed onto
ordered mesoporous silicas / V.M. Gun'ko, V.V. Turov, A.V. Turov, V.I. Zarko, et. al //
Central European Journal of Chemistry. – 2007. – V. 5, № 2. – P. 420 – 454.
17. Процессы самоорганизации водно-органических систем в наноразмерном прост-
ранстве твердых тел и биологических объектов / В.В. Туров, В.М. Гунько, П.П. Гор-
бик и др. // В кн. Физико-химия наноматериалов и супрамолекулярных структур /
Ред. Шпак А.П., Горбик П.П. – Киев: Наук. думка. – 2007. – С. 91 – 157.
CLUSTERIZATION OF WATER BOUND IN FROZEN-DRIED
BOVINE GAMETES CONTAINING ORGANIC ADDITIVES
V.V. Turov1, N.P. Galagan1, V.M. Gun’ko1, S.I. Kovtun2,
S.V. Kerus1, N.Y. Klymenko1, A.V. Turov3
1Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
General Naumov Str. 17, 03164 Kyiv-164
2Institute of Animal Genetic of AAS of Ukraine
Pogrebniaka Str., Chubynske, 08321Boryspil area, Kyiv region
3Taras Shevchenko University, Volodymyrska Str., 60, 01017 Kyiv
Clustering has been found of water-organic systems in frozen-dried bovine reproductive
cells (BRCs). Various forms of water (weakly associated one and that forming clusters of
different size and composition) are observed in the 1H NMR spectra as separated signals which
can be caused by their localization in spatially separated compartments formed by hydrophilic
and hydrophobic structural elements of BRCs. An increase in concentration of intracellular
water leads to an increase in the quantity of strongly bound water that suggest about changes
in the topology of intracellular space.
УДК 544.723
УДК 544.723
Введение
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-309 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-07-22T19:31:59Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/c4/dabd96db6ad44cf5d3ec1108c8ec14c4.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-3092018-11-27T09:40:34Z Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives Кластеризация воды, связанной в лиофилизированных гаметах быка, содержащих добавки органических веществ Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives Turov, V. V. Galagan, N. P. Gun'ko, V. M. Kovtun, S. I. Kerus, S. V. Klymenko, N. Y. Turov, A. V. Clustering has been found of water-organic systems in frozen-dried bovine reproductive cells (BRCs). Various forms of water (weakly associated one and that forming clusters of different size and composition) are observed in the 1H NMR spectra as separated signals which can be caused by their localization in spatially separated compartments formed by hydrophilic and hydrophobic structural elements of BRCs. An increase in concentration of intracellular water leads to an increase in the quantity of strongly bound water that suggest about changes in the topology of intracellular space. Установлена кластеризация водно-органических систем в лиофилизированных репродуктивных клетках. Различные формы воды (слабоассоциированной и входящей в состав кластеров разного размера и состава) наблюдаются в 1Н ЯМР спектрах виде раздельных сигналов, что может быть обусловлено их локализацией в пространственно разделенных компартментах, сформированных гидрофильными и гидрофобными структурными элементами клеток. Рост концентрации внутриклеточной воды сопровождается увеличением количества сильносвязанной воды, что свидетельствует об изменениях топологии внутриклеточного пространства. Clustering has been found of water-organic systems in frozen-dried bovine reproductive cells (BRCs). Various forms of water (weakly associated one and that forming clusters of different size and composition) are observed in the 1H NMR spectra as separated signals which can be caused by their localization in spatially separated compartments formed by hydrophilic and hydrophobic structural elements of BRCs. An increase in concentration of intracellular water leads to an increase in the quantity of strongly bound water that suggest about changes in the topology of intracellular space. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2008-07-30 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/309 Surface; No. 14 (2008): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 494-501 Поверхность; № 14 (2008): Химия, физика и технология поверхности; 494-501 Поверхня; № 14 (2008): Хімія, фізика та технологія поверхні; 494-501 3154-8091 3154-8083 ru https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/309/308 Авторське право (c) 2008 V.V. Turov, N.P. Galagan, V.M. Gun’ko, S.I. Kovtun, S.V. Kerus, N.Y. Klymenko, A.V. Turov |
| spellingShingle | Turov, V. V. Galagan, N. P. Gun'ko, V. M. Kovtun, S. I. Kerus, S. V. Klymenko, N. Y. Turov, A. V. Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| title | Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| title_alt | Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives Кластеризация воды, связанной в лиофилизированных гаметах быка, содержащих добавки органических веществ |
| title_full | Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| title_fullStr | Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| title_full_unstemmed | Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| title_short | Clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| title_sort | clusterization of water bound in frozen-dried bovine gametes containing organic additives |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/309 |
| work_keys_str_mv | AT turovvv clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT galagannp clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT gunkovm clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT kovtunsi clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT kerussv clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT klymenkony clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT turovav clusterizationofwaterboundinfrozendriedbovinegametescontainingorganicadditives AT turovvv klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv AT galagannp klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv AT gunkovm klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv AT kovtunsi klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv AT kerussv klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv AT klymenkony klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv AT turovav klasterizaciâvodysvâzannojvliofilizirovannyhgametahbykasoderžaŝihdobavkiorganičeskihveŝestv |