ВВЕДЕНИЕ 3
1. Литературный обзор 5
1.1 Ионные жидкости 5
1.2 Характерные свойства ионных жидкостей 5
1.3 Клеточная мембрана 7
1.4 Липиды 10
1.5 Типы липидов 12
1.6 Фазовые состояния водно-липидных систем 18
1.7 Основы ЯМР 22
2. Метод и объект исследования 30
2.1 Метод исследования 31P ЯМР 31
2.2 Объект исследования 34
2.3 Приготовление образцов 35
3. Результаты и обсуждения 36
3.1 Температурная зависимость 31Р ЯМР спектров для
сфингомиелина 36
3.2 Температурная зависимость 31Р ЯМР спектров для
дипальмитоилфосфатидилхолина 40
ВЫВОДЫ 46
Список литературы 47
В настоящее время все разработки и внедрения химических технологий невозможны без учета их негативного влияния на здоровье человека и окружающую среду. В связи с этим необходимы новые подходы к решению экологических проблем. К такому подходу можно отнести применение ионных жидкостей в качестве замены летучих органических растворителей.
Ионная жидкость (ИЖ) представляет собой расплав органических солей, который находится в жидком состоянии в широком интервале температур, в ряде случаев ниже комнатной [1]. Несимметричность в структуре препятствует образованию кристаллической структуры и обуславливает ионный характер жидкой фазы. Отсюда следуют уникальные физико-химические свойства ИЖ: незначительное давление паров, достаточно низкая температура плавления, негорючесть, а также способность растворять многие соединения и многие др. Считается, что ионные жидкости, из-за такого свойства, как нелетучесть, имеют низкое воздействие на окружающие среду и здоровье человека, и поэтому признаны в качестве растворителей для зеленой химии (научное направление в химии, к которому относится любое усовершенствование в химических процессов, положительно влияющее на окружающую среду) [2,3]. Все эти свойства делают ИЖ привлекательными во многих областях науки и техники [4-7].
Однако взаимодействие ионных жидкостей с биологической мембраной остается недостаточно исследованным. Данное исследование позволит расширить область их применения в биотехнологии а также фармацевтической промышленности.
Клеточная мембрана является жизненно важным компонентом любой клетки и представляет собой двойной слой молекул липидов, большинство из которых представляют собой фосфолипиды. Молекулы липида расположены таким образом, что гидрофильные головки находятся снаружи, в то время как гидрофобные хвосты жирных кислот находятся внутри, обращенные друг к другу. Это специфическое расположение липидов предназначено для предотвращения проникновения растворенных веществ в и из клетки, таких как аминокислоты, белки, углеводы и т.д. Как и головки, хвосты липидов могут также влиять на свойства мембраны, например, определяя фазу бислоя. Упорядоченность липидов также влияет на механические свойства бислоя, включая устойчивость к растяжению и изгибу. Многие из этих свойств были изучены с использованием искусственных «модельных» бислоев.
Изучение влияние ионной жидкости на водно-липидную систему является важной задачей, требующей соответствующих методов исследования.
В настоящее время метод ЯМР на ядрах 31Р является одним из самых информативных в исследовании молекулярной структуры и динамики молекул, механизмов химических реакций. Данный метод нашел применение во многих областях современной науки [9].
Целью работы является исследование влияния ионной жидкости на биологическую мембрану при изменении температуры. Исходя из поставленной цели, были поставлены соответствующие задачи:
1. Выявить влияние ионной жидкости на фазовый переход
2. Выявить зависимость изотропной составляющей химического сдвига от температур
Все измерения проводились на оборудовании центра коллективного пользования физико-химических исследований (ЦКП ФХИ КФУ).
Методом ЯМР на ядрах З1Р исследовано влияние ионной жидкости нитрата этиламмония на модельные биологические мембраны, образованные липидами сфингомиелин и дипальмитоилфосфатидилхолин.
Установлено:
1. Показано, что для образца ДПФХ в присутствии ионной жидкости происходит не резкое, как в случае исходного образца, а постепенное изменение формы спектра, характерного для перехода из гель фазы в жидкокристаллическую фазу. Это может быть следствием «размазывания» фазового перехода. На этот факт также указывает зависимость изотропного химического сдвига в отсутствии и при добавлении ионной жидкости.
2. Установлено, что для СМ происходит изменение изотропного химического сдвига в сторону сильных полей при увеличении температуры. В случае добавление ионной жидкости изотропный химический сдвиг практически не изменяется с температурой.
3. Установлено, что при добавлении ионной жидкости обе системы сохраняют форму мультиламеллярных везикул, характерную для «чистых» липидных систем.
