Способ осуществления структурно-фазовых превращений липидов в водных растворах

Изобретение относится к структурно-фазовым превращениям липидов в водных растворах, которые являются важным элементом функционирования механизма записи/считывания информации на уровне синаптических мембран головного мозга, и может применяться в медицине, фармакологии, биологии, сельском хозяйстве. Для осуществления структурно-фазовых превращений липидов в водном растворе в присутствии добавок водный раствор липидов и водный раствор добавок разделяют слоем воды, отделенным от этих растворов проницаемыми только для молекул воды мембранами. В качестве липидов используют липидные компоненты мембран клеток животных, растений и поверхностно-активные вещества липидной природы. В качестве добавок используют растворимые в воде вещества неорганического, органического или биологического происхождения. Способ позволяет исследовать воздействие различных веществ на структурно-фазовые превращения липидов в водных растворах. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к структурно-фазовым превращениям липидов в водных растворах, которые являются важным элементом функционирования механизма записи/считывания информации на уровне синаптических мембран головного мозга, и может применяться в медицине, фармакологии, биологии, сельском хозяйстве.

Известно изменение структурно-фазовых превращений липидов в водных растворах (температуры фазовых переходов, площади гестерезиса и др.) под действием β-(4-окси, 3,5-дитретбутил-)-фенилпропионовой кислоты, адренокортикотропного гормона, добавляемых непосредственно в раствор липидов (Кузурман П.А., Архипова Г.В. Биофизика, 2002, Т.47, №6, с.1130-1133).

Технической задачей изобретения является осуществление структурно-фазовых превращений липидов в водных растворах под действием добавок, которые отделены от растворов липидов слоем воды, заключенным между проницаемыми только для молекул воды мембранами.

Технический результат достигается тем, что в способе осуществления структурно-фазовых превращений липидов в водном растворе под действием добавок водный раствор липидов и водный раствор добавок разделяют слоем воды, который отделен от этих растворов проницаемыми только для молекул воды мембранами, а затем определяют параметр структурно-фазовых превращений, например ККМ. В качестве липидов используют липидные компоненты мембран клеток животных, растений, поверхностно-активные вещества (ПАВ) липидной природы. В качестве добавок используют растворимые в воде вещества неорганического, органического или биологического происхождения.

Структурно-фазовые превращения в водных растворах липидов под действием добавок зависят от влияния последних на структуру воды. Континуальная концепция представляет воду как единую сетку Н-связей молекул воды во всем пространстве прибора, где присутствуют разные по энергии Н-связи, а добавки усиливают или ослабляют коллективное межмолекулярное взаимодействие воды, что влияет на структурно-фазовые превращения липидов даже через слой воды, разделяющий раствор добавки от раствора липидов проницаемыми только для молекул воды мембранами.

Способ осуществляют следующим образом.

В сосуд 1 прибора, представленного на чертеже, помещают раствор липида или его смеси с другими веществами. В сосуд 2 помещают водный раствор добавки. В сосуд 3, отделенный от сосудов 1 и 2 двумя мембранами 4, помещают воду. Используют чистую дистиллированную воду, или пирофорную (без бактерий), или водопроводную. Для устранения гидравлического эффекта уровни воды и растворов в сосудах должны быть одинаковыми. Затем в сосуде 1 наблюдают за структурно-фазовыми превращениями липидов по изменению критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Определение ККМ технически проще и точнее, чем определение температуры фазовых переходов и гистерезиса на кривых фазовых переходов, которые не применимы для решения технических задач. Водный раствор липидов и водный раствор добавок в сосудах 1 и 3 могут перемещаться относительно мембраны 4.

Для определения температуры структурно-фазового перехода прибор необходимо поместить в ячейку калориметра, что представляет сложную техническую задачу.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1. В одинаковые сосуды 1 и 2 объемом 70 мл помещают одинаковые количества, 65 мл, растворов додецилсульфата натрия (ДДС) одинаковой концентрации (с). В сосуд 3, соединенный через проницаемые только для молекул воды пленочные мембраны Thomapor-0,5 (4) с сосудами 1 и 2, помещают воду. Диаметр пор мембран 4 (1-5)·10^-3 мкм. Мембраны 4 не пропускают гидратированные ионы натрия и ДДС, но пропускают молекулы воды. Прибор выполнен из нержавеющей стали или титана для отсутствия влияния посторонних ионов. Соединения сосудов 1, 2 и 3 сделаны на резьбе так, что мембраны 4 можно менять. Для исключения влияния структурированной воды в примембранном слое на ККМ ДДС мембраны 4 выполнены одинакового диаметра. Расстояние между мембранами 4 100 мм. После установления адсорбционного равновесия на границе раствор-воздух в растворах сосудов 1 и 2 методом пластинки для каждой концентрации ДДС измеряют поверхностное натяжение (σ) и по перегибу зависимости σ=f(ln с) определяют ККМ ДДС при 20±0,5°С. ККМ сферических мицелл ДДС в сосудах 1 и 2 равны 6,0·10^-3 моль/л. ККМ не меняется, так как влияние растворов ДДС в сосудах 1 и 2 друг на друга одинаково.

Пример 2. В сосуд 1 помещают растворы ДДС, а в сосуд 2 - растворы NaCl такой же концентрации. В сосуд 3 наливают дистиллированную воду. После установления равновесия, которое контролируют достижением постоянного значения поверхностного натяжения растворов в сосуде 1, по зависимости σ=f(ln с) определяют ККМ ДДС - 3,3-10^-3 моль/л. Она уменьшается по сравнению с примером 1. По этому параметру определяют, что структура воды изменяется, а мицеллы ДДС перестраиваются.

Пример 3. Изучают влияние (С₄Н₉)₄NI на ККМ ДДС, как в примере 2, которая оказалась равной 0,8·10^-3 моль/л, т.е. уменьшилась.

Пример 4. Изучают влияние β-(4-окси, 3,5-дитретбутил-)-фенилпропионовой кислоты на ККМ ДДС, как в примере 2, которая оказалась равной 0,2·10^-3 моль/л, т.е. тоже изменилась.

Пример 5. Изучают влияние β-(4-окси, 3,5-дитретбутил-)-фенилпропионовой кислоты на ККМ дипальмитоиллецитина. Оно снижается с 5·10^-10 моль/л без добавки до 0,1·10^-10 моль/л с добавкой β-(4-окси, 3,5-дитретбутил-)-фенилпропионовой кислоты. ККМ липидов и липидоподобных ПАВ в примерах 3-5 уменьшается, следовательно, происходят структурно-фазовые превращения.

Таким образом, добавки NaСl, (C₄H₉)₄NI, β-(4-окси, 3,5-дитретбутил-)-фенилпропионовой кислоты через слой воды осуществляют структурно-фазовые превращения в водных растворах липидов и изменяют структуру воды. ККМ является параметром, характеризующим структурно-фазовые превращения в растворах липидных компонентов мембран клеток животных, растений, поверхностно-активных веществ липидной природы.

1. Способ осуществления структурно-фазовых превращений липидов в водном растворе в присутствии добавок, отличающийся тем, что водный раствор липидов и водный раствор добавок разделяют слоем воды, отделенным от этих растворов проницаемыми только для молекул воды мембранами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве липидов используют липидные компоненты мембран клеток растений, животных и поверхностно-активные вещества липидной природы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавок используют растворимые в воде вещества неорганического, органического или биологического происхождения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что водные растворы липидов и добавок находятся в неподвижном состоянии или могут смещаться относительно мембраны.