Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині
Low-temperature 1H NMR spectroscopy was used to study the pig spinal and brain tissues of the original samples at different temperatures, in chloroform, including that with the addition of hydrochloric acid, and in a mixture of chloroform and trifluoroacetic acid (TFAА) in a ratio of 6:1.It has been...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/739 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543960567119872 |
|---|---|
| author | Krupska, T. V. Wei, Qiliang Zheng, Jinju Morozova, L. P. Yang, Weiyou Turov, V. V. |
| author_facet | Krupska, T. V. Wei, Qiliang Zheng, Jinju Morozova, L. P. Yang, Weiyou Turov, V. V. |
| author_sort | Krupska, T. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:42:09Z |
| description | Low-temperature 1H NMR spectroscopy was used to study the pig spinal and brain tissues of the original samples at different temperatures, in chloroform, including that with the addition of hydrochloric acid, and in a mixture of chloroform and trifluoroacetic acid (TFAА) in a ratio of 6:1.It has been found that water in the tissues of the pig's brain and spinal cord is bound and is part of polyassociates, the radius of which is in the range R = 1–100 nm. During the freezing-thawing process, only the signal of bound water is observed in the 1H NMR spectra, while the protons of biopolymers and phospholipid membranes are not detected in the spectra, which indicates their low molecular mobility. Chloroform dissolves in the substance of cell membranes, increasing the mobility of aliphatic groups, and the membrane material passes from an ordered to a partially disordered state. This effect is much stronger for spinal cord tissue, which is due to the lower content of interstitial water.The characteristics of interstitial water layers were calculated: the concentration of strongly and weakly bound water, the maximum decrease in the Gibbs free energy in the layer of strongly bound water and interfacial energies. It has been found that for spinal cord tissue, the introduction of chloroform into the system is accompanied by a decrease in the binding of water in the nervous tissue (the amount of highly bound water decreases from 180 to 250 mg/g), and the value of interfacial energy decreases from 24 to 19.6 J/g. However, these changes have little effect on the radius distributions of interstitial water clusters. The main maximum of the distribution does not change and is observed at R = 20 nm. In the presence of TFAА, the amount of strongly bound water increases to 1400 mg/g, and the value of interfacial energy increases to 77.6 J/g. For brain tissue, their value turned out to be significantly less. Thus, chloroform had virtually no effect on the binding energy of water in the tissue, and the effect of TFAА also turned out to be half that for spinal cord tissue. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:27Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-739 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:57Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7392025-06-19T09:42:09Z Influence of temperature and additives of organic substances on phase transitions in pig nervous tissue Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині Krupska, T. V. Wei, Qiliang Zheng, Jinju Morozova, L. P. Yang, Weiyou Turov, V. V. 1 Н ЯМР-спектроскопія головний мозок спинний мозок фосфоліпідні структури сильнозв’язана вода слабозв'язана вода асоційованість води 1H NMR spectroscopy brain spinal cord phospholipid structures strongly bound water weakly bound water association of water Low-temperature 1H NMR spectroscopy was used to study the pig spinal and brain tissues of the original samples at different temperatures, in chloroform, including that with the addition of hydrochloric acid, and in a mixture of chloroform and trifluoroacetic acid (TFAА) in a ratio of 6:1.It has been found that water in the tissues of the pig's brain and spinal cord is bound and is part of polyassociates, the radius of which is in the range R = 1–100 nm. During the freezing-thawing process, only the signal of bound water is observed in the 1H NMR spectra, while the protons of biopolymers and phospholipid membranes are not detected in the spectra, which indicates their low molecular mobility. Chloroform dissolves in the substance of cell membranes, increasing the mobility of aliphatic groups, and the membrane material passes from an ordered to a partially disordered state. This effect is much stronger for spinal cord tissue, which is due to the lower content of interstitial water.The characteristics of interstitial water layers were calculated: the concentration of strongly and weakly bound water, the maximum decrease in the Gibbs free energy in the layer of strongly bound water and interfacial energies. It has been found that for spinal cord tissue, the introduction of chloroform into the system is accompanied by a decrease in the binding of water in the nervous tissue (the amount of highly bound water decreases from 180 to 250 mg/g), and the value of interfacial energy decreases from 24 to 19.6 J/g. However, these changes have little effect on the radius distributions of interstitial water clusters. The main maximum of the distribution does not change and is observed at R = 20 nm. In the presence of TFAА, the amount of strongly bound water increases to 1400 mg/g, and the value of interfacial energy increases to 77.6 J/g. For brain tissue, their value turned out to be significantly less. Thus, chloroform had virtually no effect on the binding energy of water in the tissue, and the effect of TFAА also turned out to be half that for spinal cord tissue. Методом низькотемпературної 1Н ЯМР-спектроскопії були досліджені при різних температурах тканини спинного та головного мозку свині вихідних зразків, у середовищі хлороформу, у тому числі з добавкою соляної кислоти, та у середовищі суміші хлороформу з трифтороцтовою кислотою (ТФОК) у співвідношенні 6:1.Було встановлено, що вода в тканинах головного та спинного мозку свині є зв'язаною та входить до складу поліасоціатів, радіус яких знаходиться в діапазоні R = 1–100 нм. У процесі заморожування-відтавання в спектрах 1Н ЯМР спостерігається тільки сигнал зв’язаної води, у той час як протони біополімерів та фосфоліпідних мембран у спектрах не фіксуються, що свідчить про їхню малу молекулярну рухливість. Хлороформ розчиняється у речовині клітинних мембран, підвищуючи рухливість аліфатичних груп, у свою чергу, матеріал мембрани перетворюється з упорядкованого в частково розупорядкований стан. Цей ефект значно сильніше проявляється для тканини спинного мозку, що обумовлено меншим вмістом внутрішньотканинної води.Розраховані показники шарів внутрішньотканинної води: концентрацію сильно- і слабозв’язаної води, максимальне зниження вільної енергії Гіббса в шарі сильнозв’язаної води та міжфазні енергії. Встановлено, що у тканині спинного мозку введення у систему хлороформу супроводжується зменшенням зв’язування води нервовою тканиною (кількість сильнозв’язаної води зменшується від 180 до 250 мг/г), а величина міжфазної енергії знижується від 24 до 19.6 Дж/г. Однак ці зміни слабко впливають на розподіл за радіусами кластерів внутрішньотканинної води. Основний максимум розподілу не змінюється та спостерігається при R = 20 нм. У присутності ТФОК кількість сильнозв’язаної води підвищується до 1400 мг/г, а величина міжфазної енергії до 77.6 Дж/г. Для тканини головного мозку їхня величина виявилася значно меншою. Так, хлороформ практично не вплинув на енергію зв’язування води в тканині, а ефект ТФОК також виявився вдвічі меншим, ніж тканини спинного мозку. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-08-31 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/739 10.15407/hftp15.03.411 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 3 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 411-419 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 3 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 411-419 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 3 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 411-419 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/739/755 Copyright (c) 2024 T. V. Krupska, Qiliang Wei, Jinju Zheng, L. P. Morozova, Weiyou Yang, V. V. Turov |
| spellingShingle | 1 Н ЯМР-спектроскопія головний мозок спинний мозок фосфоліпідні структури сильнозв’язана вода слабозв'язана вода асоційованість води Krupska, T. V. Wei, Qiliang Zheng, Jinju Morozova, L. P. Yang, Weiyou Turov, V. V. Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| title | Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| title_alt | Influence of temperature and additives of organic substances on phase transitions in pig nervous tissue |
| title_full | Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| title_fullStr | Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| title_full_unstemmed | Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| title_short | Вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| title_sort | вплив температури та добавок органічних речовин на фазові переходи в нервових тканинах свині |
| topic | 1 Н ЯМР-спектроскопія головний мозок спинний мозок фосфоліпідні структури сильнозв’язана вода слабозв'язана вода асоційованість води |
| topic_facet | 1 Н ЯМР-спектроскопія головний мозок спинний мозок фосфоліпідні структури сильнозв’язана вода слабозв'язана вода асоційованість води 1H NMR spectroscopy brain spinal cord phospholipid structures strongly bound water weakly bound water association of water |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/739 |
| work_keys_str_mv | AT krupskatv influenceoftemperatureandadditivesoforganicsubstancesonphasetransitionsinpignervoustissue AT weiqiliang influenceoftemperatureandadditivesoforganicsubstancesonphasetransitionsinpignervoustissue AT zhengjinju influenceoftemperatureandadditivesoforganicsubstancesonphasetransitionsinpignervoustissue AT morozovalp influenceoftemperatureandadditivesoforganicsubstancesonphasetransitionsinpignervoustissue AT yangweiyou influenceoftemperatureandadditivesoforganicsubstancesonphasetransitionsinpignervoustissue AT turovvv influenceoftemperatureandadditivesoforganicsubstancesonphasetransitionsinpignervoustissue AT krupskatv vplivtemperaturitadobavokorganíčnihrečovinnafazovíperehodivnervovihtkaninahsviní AT weiqiliang vplivtemperaturitadobavokorganíčnihrečovinnafazovíperehodivnervovihtkaninahsviní AT zhengjinju vplivtemperaturitadobavokorganíčnihrečovinnafazovíperehodivnervovihtkaninahsviní AT morozovalp vplivtemperaturitadobavokorganíčnihrečovinnafazovíperehodivnervovihtkaninahsviní AT yangweiyou vplivtemperaturitadobavokorganíčnihrečovinnafazovíperehodivnervovihtkaninahsviní AT turovvv vplivtemperaturitadobavokorganíčnihrečovinnafazovíperehodivnervovihtkaninahsviní |