The kinetics of swelling and shrinking of polystyrene resins of the sulfonic acid type was investigated. The ion-exchange bead in the K+ form, equilibrated with a 0.1 M, 0.5 M, 1.0 M or 2 M KCl solution was placed into water and its diameter was measured continuously. In the reverse experiments, the bead, which came into equilibrium with water, was transferred into KCl solutions and the kinetics of grain shrinking was studied analogously. The experimental data were processed by using the theory of ”gel diffusion”, the parameter of which is the so-called gel diffusion coefficient, similar to the molecular diffusion coefficient. In contrast to previously published works, in which only the first term of the series in the corresponding equation was taken into account, in our work the first ten members of the series were taken into account. It turned out that it is necessary to take into account not only the first member of the series (as was done in previously published works), but also the second member of the series. It also turned out that the values of the obtained gel diffusion coefficient, obtained by this method, quite logically increased somewhat during the process of swelling (for example, in experiments with 1 M KCl from 2.1*10-6 to 3.0*10-6 cm2/s) and decreased somewhat during the process of shrinking. It was shown that the average values of the diffusion coefficients of the gel make it possible to adequately describe the main part of the kinetic curve. The concept of gel diffusion allows comparing the swelling kinetics of various polyelectrolyte gels in terms of diffusion coefficients, regardless of the particle shape, systematize data for various materials, and comparing their properties with the molecular diffusion of other substances. It also turned out that in the very final parts (5-10%) of the kinetic curves a sharp decrease in the diffusion coefficient value was observed both in experiments with the swelling and shrinking of grains. It indicates that during the final stages there was a sharp deceleration of the process due to a change in its mechanism.
Сорбционные и хроматографические процессы
2021. — Выпуск 6
Содержание:
Точное и экспрессное определение следовых количеств летучих органических соединений (ЛОС) остается одной из наиболее актуальных задач аналитической химии, что обусловлено большой востребованностью анализ таких газовых сред при проведении экологического мониторинга и экспертиз различного типа. В настоящее время стремительное развитие приборостроения приводит к увеличению мобильности аналитических приборов, в том числе в результате снижения их габаритов. В данной работе описана конструкция МЭМС преконцентратора-микротермодесорбера (МТД) на основе микрофлюидных систем, а также представлены результаты апробации данного устройства при проведении концентрирования следовых количеств углеводородов в воздухе Устройство включает планарную колонку, наполненную модифицированным силикагелем (60С), к которой присоединены два газовых штуцера для входа и выхода анализируемого газа. Роль охлаждающего и нагревающего элемента выполняет элемент Пельтье. Для обеспечения требуемых температурных режимов в составе МТД реализован ПИД-регулятор на программируемом микроконтроллере и электронной плате, который позволяет автоматизировать работу МТД и обеспечить поддержание температуры в пределах ±0.3°С на этапе сорбции и ±1.0°С на этапе десорбции. В результате исследования был разработан микротермодесорбер. На примере определения пентана и изо-пентана в воздухе установлено, что использование данного устройства в сочетании с портативным газовым хроматографом ПИА позволяет экспрессно проводить определение микропримесей ЛОС в воздухе: время одного цикла анализа с учетом проведения стадии концентрирования составляет около 20 минут. Высокая чувствительность анализа с использованием микротермодесорбера обеспечивается за счет концентрирования ЛОС в 40-50 раз при анализе смесей изо-пентана (0.25-2.5 ppm) и пентана (0.22-2.2 ppm) в воздухе. Разработана управляющая программа для микротермодесорбера позволяет эффективно проводить очистку сорбента, на котором осуществляется процесс сорбции, для последующего цикла анализа. Малые габариты и высокая производительность микротермодесорбера позволяют использовать его как в лабораторных, так и в полевых условиях.
Ключевые слова
В статье представлен экспрессный способ определения фурфурола в ректификованном этиловом спирте, дистиллятах и водках с применением газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Разработка направлена на решение задачи совершенствования аналитического контроля качества алкогольной продукции. Метод ГХ-МС становится одним из главных инструментальных методов, задействованных в аккредитованных аналитических лабораториях в идентификации и количественном определении содержания вредных примесей в пищевой продукции. Разработка комплекса аттестованных методик выполнения измерений на хромато-масс-спектрометрическом оборудовании является актуальной проблемой. Фурфурол - токсичное соединение, его минорные количества характерны для коньячных спиртов, однако наличие в питьевом этиловом спирте не допускается. Было изучено влияние температуры испарителя и термостата, скорости потока газа-носителя и объема вводимой пробы на ход хроматографического процесса. В результате планирования эксперимента подобраны оптимальные режимы для определения фурфурола в модельных растворах за короткое время - 5 мин. Разработанный способ не требует специальной пробоподготовки. Он был опробован на реальной продукции - спирте ректификованном из пищевого сырья (ГОСТ 5962-2013) и образцах водки, приобретенных в торговых сетях. Для проведения эксперимента по количественному определению фурфурола газовый хроматограф градуировали методом абсолютной градуировки, используя 3 уровня приготовленных модельных растворов, соответствующих началу, середине и концу диапазона измерений. Разработанный способ определения фурфурола с применением ГХ-МС может быть рекомендован для метрологической аттестации и внедрения в аналитическую практику профильных лабораторий.
Ключевые слова
Исследована зависимость удерживания трех тестовых аналитов - ликопина (I), β-каротина (II) и дипальмитата зеаксантина (III), - от размера пор трех сорбентов с одинаковым химическим составом привитых алкильных (С16) групп и сопоставлены методы оценки влияния размера пор на удерживание. Выбор тестовых соединений был выполнен так, чтобы в одной из пар линейные размеры молекул были близкими (для I и II), а для любого из этих веществ по сравнению с третьим компонентом (например, для III и II) различие в размерах было бы значительным. При росте размера пор (от 80 до 160 Ä) уменьшалась удельная поверхность сорбентов, поэтому и удерживание аналитов при одном и том же составе подвижной фазы заметно уменьшалось. Но по относительному удерживанию для каротинов (I и II) с близкими размерами молекул различий между логарифмами факторов удерживания практически нет. При этом для III удерживание возрастает с ростом диаметра пор сорбентов, что соответствовало известной гипотезе о том, что с ростом размера пор удерживание соединений, размеры которых превосходят 10% размера пор, должно возрастать. Однако при корректном анализе изменения удерживания при смене стационарных фаз следует учитывать изменения фазового соотношения колонок. В работе предложены два варианта сопоставления, при которых учитываются различия в фазовых соотношениях. По первому варианту сопоставляются логарифмы факторов удерживания выбранных аналитов на одной из колонок относительно аналогичных параметров для колонки сравнения. Во втором случае сопоставляются инкременты - изменения логарифмов факторов удерживания для переходов от II к I и II к III в нескольких составах подвижный фаз для различных колонок. В обоих вариантах при смене стационарных фаз для ликопина и β-каротина зависимость констант распределения от размера пор практически отсутствует, но для диэфира зеаксантина наблюдается уменьшение этого параметра, подтверждаемое анализом термодинамических параметров переноса аналитов с подвижной фазы на стационарную.
Ключевые слова
Магадиит - слоистый силикат, слои которого состоят из тетраэдров SiO4 и гидратированных подвижных катионов, находящихся между этими слоями; в большинстве случаев такими катионами являются катионы натрия. В его структуре присутствует 3 слоя силиконовых тетраэдров. Наличие у магадиита в межслоевом пространстве подвижных катионов натрия делают его способным к химической модификации. Синтез органо-неорганических композитов можно осуществлять через привитие аминосиланов к межслоевым гидрооксильным группам магадиита. Неорганическая основа в виде слоистого магадиита позволит использовать эти композиты в более широком диапазоне температур в отличии от их органических аналогов. Целью работы было изучение термических свойств органо-неорганических композитов с четвертичными аминогруппами на основе магадиита. Объектами исследования являлись органо-неорганические композиты с четвертичными аминогруппами на основе магадиита НММСІ (магадиит, модифицированный хлоридом N-триметоксисилилпропил-N,N,N-триметиламмония) и HMMI (магадиит, модифицированный иодидом N-диметилме-токсисилилпропил-N,N,N-триэтиламмония). Термические свойства синтезированных композитов были исследованы с помощью термогравиметрического метода анализа и метода ИК-спектроскопии диффузного отражения в режиме «in situ» в процессе непрерывного нагревания образцов до достижения определенных температур. Выбор температур ИК-исследования обуславливался положением максимумов на термограммах гибридных материалов. В работе были получены и проанализированы термогравиметрические кривые и ИК-спектры диффузного отражения магадиита модифицированного аминосиланами с четвертичными аминогруппами. Определены предполагаемые этапы многостадийного процесса разложения органо-неорганических композитов и их температурные диапазоны. Предложено, что процесс разложения органо-неорганических композитов с четвертичными аминогруппами на основе магадиита состоит из дегидратации, деструкции привитого органического слоя с восстановлением свободных силанольных групп, распада связанных водородной связью силанольных групп с дальнейшим их дегидроксилированием. Максимальная температура, до которой исследуемые гибридные материалы сохраняют свои свойства, составила T
Ключевые слова
Исследование адсорбционных свойств диоксида титана (ТiО2) является актуальной задачей, поскольку он обладает рядом преимуществ по сравнению с другими адсорбентами, такими как широкая доступность, низкие стоимость и токсичность. Целью работы являлось исследование влияния допанта диспрозия на адсорбционные свойства мезопористого диоксида титана. Были получены три образца диоксида титана, допированные различным количеством диспрозия - 2.2, 9.5 и 17.9 масс.% - Dy(2.2)/TiO2 Dy(9.5)/TiO2 и Dy(17.9)/TiO2. Наличие диспрозия в структуре TiO2 было подтверждено методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА). Текстурные характеристики полученных материалов были определены методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Для изучения структуры полученных материалов использовали рентгенофазовый анализ (РФА). Адсорбционные свойства материалов изучали на примере адсорбции метилового оранжевого, ализаринового красного С, бензола и м-, о-ксилолов из их водных растворов. На дифрактограммах допированных образцов не обнаружены ярко выраженные характерные рефлексы для фазы Dy2O3, что может говорить о статистическом расположении Dy3+ в междоузлиях или на поверхности кристаллитов ТiO2. Размер кристаллитов у допированных образцов уменьшился по сравнению с размером для недопированного ТiO2. Все изотермы характеризуются наличием петель гистерезиса, что является характерным признаком изотерм IV типа Ленгмюра и указывает на то, что все синтезированные образцы являются мезопористыми материалами. Удельная поверхность допированных образцов увеличивается по сравнению с недопированным TiO2. Показано, что при допировании диспрозием улучшаются адсорбционные характеристики всех исследуемых образцов. Для ализарина красного С, бензола, м- и о-ксилолов самую высокую адсорбционную активность проявляет образец Dy(2.2)/TiO2, концентрация м- и о-ксилолов в растворе после 2.5 часов уменьшилась на 79.2 и 78% соответственно, бензола на 94%; ализарин красный С адсорбировался полностью уже через 1.5 часа. Наибольшую адсорбционную активность к метиловому оранжевому проявляют образцы мезопористого диоксида титана, допированного 9.5% и 17.9% диспрозия.
Ключевые слова
Целью настоящей работы является разработка кинетической методики определения концентрации сахарозы методом оптической микрометрии для экспрессного анализа сахаросодержащих пищевых продуктов. Объектами исследования являются сильнокислотный катионит КУ-2*4 и слабокислотные катиониты, КБ-2э-3 и КБ-4п-2, взятые в разных ионных формах. Эксперименты проводились в статических ячейках на водных растворах сахарозы с концентрациями 100.0 г/см3, а также 0.1, 0.2, 0.5 и 1.0 моль/дм3. В ходе проведения экспериментов была получена зависимость формы кинетических кривых от природы противоиона, полимерной матрицы и сшивающего реагента. Установлено, что наибольшей чувствительностью к сахарозе обладают катиониты, взятые в Са2+-формах. При этом катионит КБ-2э-3 демонстрирует оптимальную скорость изменения степени набухания на начальном участке кинетической кривой, что является важным с точки зрения минимизации погрешности методики определения концентрации. Наиболее важным с точки зрения аналитической химии является начальный участок кинетических кривых, обладающий характерным экстремумом, форма которого определяется природой сенсорного полимера, растворителя и растворенного вещества. Для оценки чувствительности метода были получены зависимости глубины минимума от концентрации раствора сахарозы. Исходя из величины СКО измерения V/Vo, которая оценивается в 0.01, было установлено, что предел обнаружения сахарозы в водных растворах с помощью КУ-2*4 составляет 0.18 моль/дм3, а при использовании КБ-2э-3 - 0.10 моль/дм3. Поэтому для анализа водных растворов сахарозы наиболее предпочтительным оказывается применение КБ-2э-3 в Са2+-форме. Таким образом, показана принципиальная возможность определения концентрации сахарозы в водных растворах методом оптической микрометрии с помощью кинетических поверхностей набухания гранул полиэлектролитов. Тем не менее, нерешенной остается проблема селективности метода. Ведется поиск новых полимерных сенсорных гранул для определения сахарозы и других сахаров методом оптической микрометрии в меде, кондитерских изделиях, молочных продуктах, напитках и пр.
Ключевые слова
В настоящее время проблема загрязнения природной среды становится наиболее значимой во всем мире. Одним из распространенных загрязнителей сточных вод, являются ионы тяжелых металлов (ИТМ), они представляют опасность для окружающей среды. Проблема извлечения ИТМ из сточных вод в настоящее время является актуальной с научной и практической точек зрения. Адсорбционное извлечение ИТМ является одним из способов очистки сточных вод. В последнее время особую роль в создании новых сорбентов с ценными сорбционными свойствами играет модификация легкодоступных, дешевых и перспективных природных алюмосиликатов. Модифицированные алюмосиликатные минералы являются лучшими адсорбентами по отношению к ионам тяжелых металлов и органическим красителям. Монтмориллонит - основной породообразующий минерал глины обладает высокой удельной поверхностью и емкостью катионного обмена, поэтому процессы сорбции на таком природном материале весьма эффективны. Для извлечения тяжелых металлов, в последнее время, широко используются монокатионозамещенные Na+-, Ca2+-, Ba2+-, Fe3+ -формы монтмориллонита и органобентониты, которые хорошо адсорбируют ионы Cu2+, Fe3+, Co2+, Cd2+, Mn2+, Pb2+, W3+, Mo2+. Целью работы было изучение структуры природного и модифицированного бентонита, а также адсорбции ионов тяжелых металлов на модифицированном бентоните. В настоящей работе в качестве адсорбента для сорбции ионов Pb(II), Mn(II) был использован октадециламинобентонит (ОДА-Б). Органобентонит (ОБ) получен на основе природного бентонита путем ионного обмена. Сорбционную способность органобентонита определяли в статических условиях, при 20оС. Адсорбатами являлись соли свинца(ІІ) и марганца(ІІ) как важнейшие загрязнители сточных вод. Эксперименты проводили на модельных водных растворах, приготовленных из нитратов и сульфатов указанных металлов Pb(NO3)2, MnSO4-4H2O. Концентрации ионов металлов в модельных растворах варьировались в диапазоне 0.1-0.5 ммоль/дм3. Изучено влияние времени контактирования, рН-среды на адсорбцию ионов Pb2+ и Mn2+. Для установления времени химических равновесий сорбции ионов Pb2+ и Mn2++исследована кинетика сорбции этих ионов. Для установления равновесных состояний сорбции ионов Pb2+ и Mn2+достаточно 2-3 часа времени. Во всех случаях равновесные концентрации достигается в течение 15-45 мин. Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭM), инфракрасной спектроскопиии и рентгенофазового анализа изучена структура природного и модифицированного бентонита. Установлено, что с увеличением концентрации указанных ионов в растворах в пределах 0.1-0.5 ммоль/дм3 сорбционные емкости использованных сорбентов увеличиваются. Это свидетельствует о том, что органобентонит может служить селективным адсорбентом для извлечения ионов Pb2+ Mn2+ из сточных вод и жидких отходов. На основании экспериментальных результатов можно сделать вывод что, процесс сорбции указанных ионов на алюмосиликатных сорбентах происходит в основном по ионообменному механизму.
Ключевые слова
Данная работа посвящена изучению и анализу кинетики набухания геля поливинилового спирта, изначально находящегося в равновесии с дистиллированной водой, в растворах органических кислот и их солей. В работе представлены полученные методом оптической микрометрии экспериментальные данные о кинетике набухания гранул ПВС в растворах алифатических карбоновых кислот и их натриевых солей в зависимости от концентрации растворов. Приведена разработанная для описания наблюдаемого явления физико-математическая модель набухания сферической гранулы полимерного геля. В работе рассматриваются и обобщаются общие свойства кинетических кривых, полученных при регистрации изменения объема гранулы ПВС в этановой, пропановой, бутановой и бутандиовой кислотах, а также в растворах их натриевых солей; формулируются общие выводы о закономерностях изменения степени набухания гранул ПВС в данных растворах, такие как: суммарное изменение объема геля, наличие и глубина экстремума, влияние длины углеводородного радикала и числа карбоксильных групп в составе молекул кислот. По результатам работы разработан алгоритм получения кинетических поверхностей, предназначенных для анализа концентраций растворов указанных соединений. С целью сокращения времени анализа показана возможность определения концентраций растворенных веществ по начальным участкам кинетических кривых, получаемых в анализируемых растворах с помощью метода оптической микрометрии. Поскольку для получения надежных данных о начальном участке кинетической кривой необходимо достаточно быстро фиксировать гранулу в ячейке, в работе приведены кинетические результаты измерения объема гранулы ПВС с добавленным в нее магнетитом, которая фиксировалась на месте магнитным полем.
Ключевые слова
В работе реализован подход, основанный на сочетании современных инструментальных методов анализа, обеспечивающий повышение информативности при исследовании химического состава 65% водно-спиртового экстракта дубовой клепки сильной, средней и слабой степени термической обработки, полученной в результате дробления специально подготовленной древесины дуба по специальной технологии. Методом капиллярного электрофореза установлено, что основными катионами в изученных образцах экстрактов, являются ионы Na+ и K+, на долю которых приходится до 90% от суммы идентифицированных катионов, остальное приходится на ионы NH4+, Ca2+ Mg2+. Суммарные массовые концентрации катионов варьировались в диапазоне 1.91-12.05 мг/дм3. Выявлена корреляция между интенсивностью термической обработки дубовой клепки и содержанием катионов. Показано, что в зависимости от продолжительности контакта водно-спиртового раствора с древесиной дуба процентное соотношение исследуемых компонентов к сумме идентифицированных катионов существенно меняется. Методом газовой хроматографии определен качественный и количественный состав летучих органических примесей. Установлено, что образец, приготовленный с использованием дубовой клепки сильной степени обжига, значительно отличается по составу анализируемых компонентов. Кроме метанола, содержание которого колебалось в диапазоне 0.000382-0.000512% об., уксусной кислоты - 7.099.95 мг/дм3 и 2-пропанола 0.42-0.65 мг/дм3, на 7 сутки обнаружено образование фурфурола 0.30 мг/дм3, на 21 сутки - этилформиата 1.29 мг/дм3, на 28 сутки - ацетальдегида 0.89 мг/дм3 и 2-фенилэтанола 0.21 мг/дм3. Экспериментально подтверждено, что значение pH оказывает влияние на ход химических реакций, в результате которых образуются вещества, формирующие вкус и аромат спиртных напитков, находящихся в контакте с древесиной дуба. Методом хромато-масс-спектрометрии в анализируемом растворе идентифицированы: ванилин, пиранон, пропиловый эфир азотной кислоты, уксусная кислота, фурфуриловый спирт, фурфурол, этиловый эфир карбаминовой кислоты, 5-гидроксиметилфурфурол, 5-метилфурфурол. Проведенное исследование позволит усовершенствовать технологии производства спиртных напитков и будет способствовать генерированию и накоплению новых знаний в предметной области.
Ключевые слова
Предложен способ обработки узких участков данных ИК-спектроскопии после нагревания фармацевтических субстанций и модельных смесей на основе анализа изменения значений оптической плотности в точках максимума. Способ основан на графическом методе построения зависимостей в координатах относительная оптическая плотность - температура нагрева и на основе анализа поведения зависимостей позволяет выявить в спектрах смещения связанные с изменением структуры вещества под действием стресс-фактора (температуры). В предположении двухкомпонентности системы схожесть поведения зависимостей в пределах погрешности эксперимента позволяет сделать вывод о существенном влиянии в данном диапазоне двух компонент, а существенные различия в их поведении - о наличии межмолекулярных процессов в твердой фазе и увеличении количества компонент в системе более двух. Модельная смесь нагревается до значений температуры 20, 50, 90 и 115оС в течении 8 часов с последующим охлаждением. В качестве спектра сравнения выбран спектр вещества при 50°С. На основе обобщения результатов экспериментальных исследований получены статистические характеристики оцениваемых значений оптической плотности. На основе формулы распространения погрешностей получены аналитические выражения для расчета среднеквадратического отклонения расчетного значения относительной оптической плотности. Проведен анализ зависимостей статистических характеристик для различных условий эксперимента. Установлена правильность определения появления новых компонент в фармацевтических субстанциях под действием стресс-факторов. Применение способа в технологическом процессе использования фенирамина малеата позволило выявить приближение структуры фенирамина малеата к структуре основной формы фенирамина по всему диапазону характеристического спектра третичного алифатического азота в диапазоне волновых чисел 1621-1557 см-1. В тоже время по графическому анализу отклонений на характеристическом участке спектра 930-860 см-1 выявлено, что пиридиновый азот фенирамина малеата образует электронную структуру отличную от той, что у него была в фенирамине малеате и фенирамине. Выводы по изменению структуры вещества под действием стресс-фактора температуры подтверждаются химизмом протекающих процессов.
Ключевые слова
Статья посвящена проблеме детектирования озона полупроводниковыми газовыми сенсорами. Озон широко применяется в различных технологических процессах, однако является чрезвычайно ядовитым газом. Это определяет актуальность представленного исследования. В настоящей статье рассмотрен новый газосенсорный материал - PdO. Цель настоящей работы-повышение селективности анализа озона с помощью полупроводниковых сенсоров PdO, работающих в режиме термомодуляции. В работе использованы тонкие пленки PdO толщиной 30 нм. Изучен их резистивный отклик в озоне в режиме переменного изменения температуры по синусоидальному закону в диапазоне 50-30-50оС. Использование термомодуляции позволило выявить экстремумы на зависимости электрического сопротивления от времени в присутствии озона, что предоставляет возможность его селективного детектирования. Рассмотрен возможный механизм хемосорбции озона, определяющий специфическую форму термомодулированного отклика PdO. Проведены аналогичные сравнительные газосенсорные эксперименты с оксидом азота - близким по свойствам окислительным газом. Установлены существенные отличия формы резистивного отклика сенсора в этих двух газах, что свидетельствует о том, что сенсор PdO обладает селективностью при детектировании озона и оксида азота (IV) в режиме термомодуляции.
Ключевые слова
Слоистые двойные гидроксиды благодаря своему разнообразию, возможности целенаправленного изменения свойств и невысокой стоимости являются высоко востребованными продуктами и широко используются в качестве носителей катализаторов и лекарственных препаратов, ионообменников, нанореакторов, адсорбентов и др. В каталитических и адсорбционных процессах большую роль играют такие характеристики материалов, как их удельные поверхность и объем пор. Существует много методов, направленных на получения веществ, в том числе гидроксидов, с развитой поверхностью. Например, синтез в присутствии различных добавок (полигликолей, лимонной кислоты и др.), сушка синтезированных традиционными методами веществ в сверхкритических условиях и др. В настоящей статье приведены результаты исследований по изучению структурно-поверхностных и сорбционных свойств слоистых двойных гидроксидов магния и алюминия (Mg-Al СДГ), полученных методом твердофазного взаимодействия кристаллогидратов AlCl3⋅6H2O, MgCl2⋅6H2O и карбоната аммония. С использованием методов РФА, химического анализа, БЭТ и BJH исследовано влияние присутствия на стадии синтеза высокомолекулярного поверхностно-активного вещества - полиэтиленгликоля (ПЭГ-400), а также промывки синтезированного образца Mg-Al СДГ этанолом и ацетоном на структурно-поверхностные (удельная поверхность и объем пор, распределение пор по их диаметру и др.) и сорбционные свойства синтезированных образцов. Установлено, что применение ПЭГ-400 при синтезе Mg-Al СДГ приводит к увеличению их удельных поверхности и объема пор в 3.5 и 2 раза соответственно. Последующая промывка синтезированных образцов этанолом или ацетоном приводит к дополнительному повышению этих показателей в -3.5 раза: с 105 до 370-420 м2/г и с 0.23 до 0.83-0.93 см3/г. Результаты исследований сорбции азота синтезированными образцами Mg-Al СДГ обработаны с помощью линейной формы уравнения БЭТ. Показано, что как индивидуальное использование ПЭГ -400, так и последующее применение этанола или ацетона при промывке позволяет существенно (с 0.3 до 1.1 и 3.8-4.2 ммоль N2/г соответственно) увеличить емкость адсорбционного монослоя продуктов и не оказывает существенного влияния на механизм процесса сорбции, о чем свидетельствует незначительное изменение значений энергии Гиббса в процессе сорбции.
Ключевые слова
Инулиназы (КФ 3.2.1.80 и 3.2.1.7) относятся к семейству гликозидгидролаз и являются важной группой промышленных ферментов. В литературе имеются противоречивые данные о надмолекулярной организации энзимов данной группы, в связи с чем возникает необходимость в ее системном изучении. Целью работы было выявление различий в составе консервативных последовательностей внутри групп инулиназ с экзо- и эндо-активностью, поиск на поверхностях молекул потенциальных сайтов связывания с матрицами заряженных и гидрофобных носителей для адсорбционной иммобилизации, а также изучение закономерностей изменения их состава в процессе димеризации. В качестве объектов исследования были выбраны экзоинулиназы из Aspergillus awamori (CAC44220.1), A. ficuum (ADM21204.1), A. niger (EHA22512.1), Bacillus licheniformis (AGR40655.1), Geobacillus stearothermophilus (BAC45010.1) и Paenibacillus polymyxa (AHN08014.1) и эндоинулиназы из A. fumigatus (XP_748286), A. niger (AAN64131.1, ABB59681.1, EHA19510), Fusarium oxysporum (ANY59682.1) и Kluyveromyces marxianus (CAA02437.1). На основе их аминокислотных последовательностей (взятых из базы NCBI) были смоделированы пространственные структуры представленных в работе ферментов. Димерные комплексы энзимов получали с помощью программ Zdock, ClusPro, GRAMM_X, HEX и SwarmDock. После димеризации наблюдались изменения состава аминокислот на поверхности изученных в работе ферментов, затрагивающие выявленные нами консервативные последовательности. Анализ представленных в работе инулиназ показал неравномерность распределения аминокислотных остатков на их поверхности с формированием локальных скоплений. Показано, что для иммобилизации экзоинулиназ из A. ficuum (ADM21204.1), A. niger (EHA22512.1) и A. awamori (CAC44220.1) и эндоинулиназ из A. niger (ABB59681.1 и EHA19510.1) и инулиназы из A. fumigatus (XP_748286.1) перспективными являются отрицательно заряженные носители, которые, вероятно, будут связываться с участками, находящимися в области некаталитического C-концевого домена. Молекулы мономеров всех обсуждаемых в работе инулиназ характеризуются наличием скоплений гидрофобных аминокислотных остатков в непосредственной близости к активному центру, что может указывать на вероятную значительную потерю активности при иммобилизации данных энзимов на гидрофобных носителях. В ходе димеризации макромолекул инулиназ наблюдается изменение состава скоплений заряженных и гидрофобных остатков. Это может происходить как за счет перехода аминокислот с поверхности во внутреннюю часть белка и наоборот, так и вследствие изменения расстояния между ними. Для большинства представленных в работе инулиназ характерно преобладание переходов заряженных и гидрофобных остатков с поверхности во внутреннюю часть молекулы и обратно.
Ключевые слова
Митохондриальная ДНК (мтДНК) широко используется в различного рода исследованиях, так как изменения в мтДНК (мутации или крупномасштабные делеции) могут вызывать широкий спектр заболеваний, таких как диабет, сердечные дисфункции, различные формы рака и т.д. Выделение и количественная оценка мтДНК часто требуются для изучения вклада мтДНК в развитие патологий. Однако выделение достаточного количества мтДНК по-прежнему остается трудной задачей. Целью данного исследования была оценка и сравнение трех методов экстракции мтДНК из лейкотромбоцитарного слоя крови человека. В основе всех выбранных нами наборов для выделения ДНК лежит метод сорбционной экстракции, принцип которой заключается в особых свойствах носителей на основе кремния для селективного связывания ДНК. Также оценивалось влияние двух широко используемых типов антикоагулянтов на эффективность экстракции мтДНК. Посредством систематического сравнения методов выделения мтДНК мы определили процедуру, обеспечивающую наибольший выход мтДНК, которая, как мы показываем, демонстрирует высокую производительность в последующих анализах. Для экстракции мтДНК были взяты образцы лейкотромбоцитарного слоя крови у 12 добровольцев и использовались три различных протокола выделения (Quick-DNA Miniprep Plus (Zymo Research, США), Plasmid miniPrep (Evrogen, Россия) и набор QIAamp® Blood Mini Kit (QIAGEN, Германия)). Далее проводилась оценка количества ДНК с помощью флуориметрии и количественной полимеразной цепной реакции. Полученные результаты показали, что из исследуемых методов выделения ДНК, экстрагированная с помощью набора QIAamp® Blood Mini Kit (QIAGEN, Г ермания), который основан на применении колонок с силикагелевой мембраной, дает оптимальную концентрацию мтДНК. Разницы между количествами мтДНК, выделенными из крови с различными антикоагулянтами обнаружено не было. Наши результаты подчеркивают важность выбора метода изоляции мтДНК, так как этот этап является определяющим для получения высококачественной мтДНК, которая будет пригодна для дальнейших молекулярно-генетических исследований.