ЕФЕКТИ ВСОЛЮВАННЯ ТА ВИСОЛЮВАННЯ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ ПОЛІ(N-ІЗОПРОПІЛАКРИЛАМІДУ) ТА ЯЄЧНОГО БІЛКУ ПІД ВПЛИВОМ ПОЛІФЕНОЛІВ, АРОМАТИЧНИХ СПОЛУК ТА АМІНОКИСЛОТ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine17.04.072

Ключові слова:

Іон-специфічні ефекти, всолювання, висолювання, температура переходу(TT), яєчний білок, і полі(N-ізопропілакриламід)

Анотація

Вступ. Для трактовки біофізичних явищ, пов’язаних з рядами Гофмейстера або космотропними/хаотропними властивостями іонів, необхідно мати експериментальні дані щодо іон-специфічних ефектів великих органічних молекул.

Проблематика. Специфічні іонні ефекти мають істотну важливість для біофізики і медицини. Представляє інтерес з”ясувати, чи можуть добавки, наприклад, речовин з біологічно доречними аніонами взаємодіяти з протеїнами та уникати агрегації.
Мета. Дослідження ефектів стабілізації/дестабілізації в системах полі(N-ізопропілакриламід (PNIPAM)/вода,
яєчний білок/вода під впливом сполук різних класів, що відрізняються гідрофобністю.
Матеріали і методи. Матеріали: солі натрію: саліцилат, ферулат, бензоат, ванілат; натрієва сіль коричної кислоти, натрієва сіль гумусової кислоти, гідроксибензоат натрію, гліцин, L-аланін, L-глутамат натрію, D-(—)–хінна кислота,
PNIPAM, яєчний білок. Методи: вимірювання температури переходу (TT) бінарних сумішей PNIPAM/вода і температури денатурації систем яєчний білок/вода.
Результати. Іон-специфічні ефекти досліджено з використанням моделей, заснованих на вивченні еволюції температури переходу (TT) бінарних сумішей PNIPAM/вода (при нагріванні від 0 до 35 °C) і температури денатурації
систем яєчний білок/вода (при нагріванні від 48 до 65 °C). Одержано залежності температур від вмісту субстанцій, що зустрічаються в живій природі, при pH = 7.4.
Висновки. Результати демонструють тенденції ефектів солюбілізації добавок на PNIPAM і яєчний білок. Більшість досліджених сполук показує ефект висолювання на систему PNIPAM/вода в порядку NaBz ~ NaCinn < L-NaGlu ~ NaFer. Для NaSal та NaHum виявлено ефект всолювання. Для яєчного білку всі добавки спричиняють ефект всолювання. У
системах PNIPAM та яєчного білку NaBz та L-NaGlu показують протилежні ефекти. Результати порівняно з висновками для бінарних сумішей вода/діпропіленгліколя пропіловий ефір (DPnP).

Біографія автора

Вернер Кунц, Інститут Фізичної та Теоретичної хімії, Університет Регенсбургу, Німеччина

Директор Інституту Фізичної та Теоретичної хімії, керівник кафедри Фізичної хімії II, професор

Посилання

Kunz, W. (Ed.) (2010). Specific Ion Effects. London: World Scientific.

Tsurko, E. N., Neueder, R., Kunz, W. (2018). Thermodynamic properties of L-aspartates of alkali and alkali-earth metals in aqueous solutions at 298.15 and 310.15 K and specific cation effects on biomolecule solvation. Journal of Solution Chemistry, 47(4), 727-748. doi 10.1007/s10953-018-0750-z.

Marcus, Y. (2012). Ions in water and biophysical implications. From chaos to cosmos. Dordrecht: Springer. doi: 10.1007 / 978-94-007-4647-3.

Patel, A., Malinovska, L., Saha, S., Wang, J., Alberti, S., Krishnan, Y., Hyman, A. A. (2017). ATP as a biological hydrotrope. Science, 356, 753—756. doi: 10.1126/science.aaf6846.

Beck, A., Anastasiadou, S., Meyer zu Beckendorf, C. (2017). Faszinierendes Gehirn: Eine bebilderte Reise in die Welt der Nervenzellen. Berlin und Heidelberg: Springer. doi: 10.1007/978-3-662-47092-3.

Campos, S., Machuqueiro, M., Baptista, A. M. (2010). Constant-pH Molecular dynamics simulations reveal a beta-rich form of the human prion protein. Journal of Physical Chemistry B, 114, 12692. doi: 10.1021/jp104753t.

Wu, C., Wang, X. (1998). Globule — to — coil function of a single homopolymer chain in solution. Physical Review Letters, 80(18), 4092-4094. doi: 10.1103/PhysRevLett.80.4092.

Chumg, J. E., Yokoyama, M., Yamato, M., Aouagi, T., Sakurai, Y., Okono, T. (1999). Thermo-responsive drug delivery

from polymeric micelles constructed using block copolymers of poly-(N-isopropylacrylamide) and poly(butylmethacrylate). Journal of Controlled Release, 62, 115—127. doi: 10.1016/s0168-3659(99)00029-2.

Tiktopulo, E. I., Uversky, V. N., Lushchik, V. B., Klenin, S. I., Bychkova, V. E., Putsyn, O. B. (1995). “Domain” coil-globule transition ian homopolymers. Macromolecules, 21, 7519—7524. doi:10.1021/ma00126a032.

Zhang, Y., Furyk, S., Bergbreiter, D. E., Cremer, P. S. (2005).Specific ion effects on the water solubility of macromolecules: PNIPAM and the Hofmeister series. Journal of the American Chemical Society (JACS), 127, 14505—14510. doi: 10.1021/ja0546424.

Grundl, G., Müller, M., Touraud, D., Kunz, W. (2017). Salting-out and salting-in effects of organic compounds and applications of the salting-out effect of pentasodium phytate in different extraction processes. Journal of Molecular Liquids, 236, 368-375. doi: 10.1016/j.molliq.2017.03.091.

Zeni, A. L. B., Zomkowski, A. D. E., Maraschin, M., Rodrigues, A. L. S., Tasca, C. I. (2012). Ferulic acid exerts antidepressant-like effect in the tail suspension test in mice: Evidence for the involvement of the serotonergic system. European Journal of Pharmacology, 679, 68—74. doi:10.1016/j.ejphar.2011.12.041.

Lampiasi, N., Montana, G. (2015). The molecular events behind ferulic acid mediated modulation of IL-6 expression in LPS-activated Raw 264.7 cells. Immunobiology, 221(3), 486—493. doi: 10.1016/j.imbio.2015.11.001.

Patel, T., Ghosh, G., Yusa, S.-i., Bahadur, P. (2011). Solution behavior of poly(n-isopropylacrylamide) in water: effect of additives. Journal of Dispersion Science and Technology, 32, 1111—1118. doi: 10.1080/01932691.2010.497701.

Mehringer, J., Do, T.-M., Touraud, D., Hohenschutz, M, Khoshima, A., Horinek, D., Kunz, W. (2021). Hofmeister versus Neuberg: is ATP really a biological hydrotrope? Cell Reports Physical Science 2, 100343, February 24, 2021. doi: 10.1016/j. xcrp.2021.100343. Lizenz: CC BY-NC-ND 2.0.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-09

Як цитувати

Цурко, О. ., & Кунц, В. (2021). ЕФЕКТИ ВСОЛЮВАННЯ ТА ВИСОЛЮВАННЯ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ ПОЛІ(N-ІЗОПРОПІЛАКРИЛАМІДУ) ТА ЯЄЧНОГО БІЛКУ ПІД ВПЛИВОМ ПОЛІФЕНОЛІВ, АРОМАТИЧНИХ СПОЛУК ТА АМІНОКИСЛОТ. Science and Innovation, 17(4), 72–78. https://doi.org/10.15407/scine17.04.072

Номер

Розділ

Наукові основи інноваційної діяльності