Влияние различных факторов на необменную сорбцию аминокислот анионообменниками

С целью обзора ряда действующих факторов при необменной сорбции аминокислот ионообменниками исследовано влияние природы и ионной формы сорбента, сорбата и растворителя, условий проведения сорбции – температуры и диапазона концентраций на величину поглощения глицина и фенилаланина анионообменником АВ-17-2П, сверхсшитым сорбентом MN-150 из водных и спиртовых растворов при температурах 293 и 343 К в концентрационных диапазонах, ограниченных растворимостью аминокислот. Установлено, что изменение ионной формы анионообменника АВ-17-2П с хлоридной на нитратную приводит к уменьшению количества поглощенного фенилаланина за счет изменения размерных и гидратационных характеристик противоиона, приводящих к ослаблению полярных взаимодействий в фазе сорбента при необменном закреплении аминокислот. Использование неводного растворителя, например, этилового спирта приводит к уменьшению растворимости аминокислот, а, следовательно, рабочего диапазона концентраций, уменьшению набухания анионообменника, что и обусловливает меньшее количество поглощаемой аминокислоты. К существенному улучшению поглощения фенилаланина приводит использование сверхсшитого сорбента или повышение температуры. В первом случае усиливаются гидрофобные взаимодействия между ароматическим радикалом фенилаланина и матрицей сорбента. Во втором случае разнонаправленное действие температурного фактора на сорбат, сорбент и связи между ними в итоге приводит к увеличению сорбции за счет улучшения набухания ионообменника. Хорошая растворимость глицина позволяет исследовать поглощение этой аминокислоты в широком интервале концентраций. По виду полученной изотермы с учетом характеристик ионообменника установлено формирование в сорбенте последовательно первого и второго слоя вещества на сорбционных центрах «функциональная группа-противоион».

Chromatographic determination of organohalogen compounds in swimming pool water

The purpose of the work was to search for a sorbent with good selective properties for water purification. For this purpose, we determined the organohalogen compounds in the water of a swimming pool. A method of gas-liquid chromatography was used, using packed and capillary chromatographic columns. To concentrate the impurities of the organohalogen compounds, an automatic vapour-phase dispenser was used. This established that the swimming pool water, taken in the evening, had a complex composition of components, including 33 organohalogens, which have different toxicities for the human body. These are classed as belonging to the first and second groups of hazards. Identification of the individual component composition was carried out by determining the relative retention times of the test compounds and standard samples of the organohalogen compounds dissolved in methanol. Out of the entire range of the organohalogen compounds contained in the swimming pool water it was determined that the highest concentration of chloroform was 0.024 mg/dm3 and the highest concentration of carbon tetrachloride was 0.018 mg/dm3. The total content of organohalogen substances in the swimming pool water was 0.370 mg/dm3, which increases the risk of human diseases while the swimming pool is in operation. It is proposed to clean the water in the swimming pools from toxic impurities by an adsorption method using rocks containing zeolite from the Tatar-Shatrashan deposit, which are characterized by a sufficiently high sorption capacity in relation to the organohalogen compounds.

Кинетика и механизм адсорбции сульфат-ионов на активированном угле КМ-2

Статья посвящена изучению кинетики адсорбции и электросорбции (адсорбции под катодным потенциалом) ионов SO42- на активированном угле КМ-2. Исследования проведены в статическом режиме в ограниченном объеме раствора. Экспериментальные данные по кинетике адсорбции SO42- на неполяризованном и поляризованном угле были обработаны с использованием кинетических диаграмм для смешанной диффузии и линейной изотермы. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими зависимостями показало, что адсорбция сульфата на неполяризованном угле лучше описывается уравнением смешаннодиффузионной кинетики близкой к внешней диффузии, чем электросорбция этих ионов. Обнаружено, что катодная поляризация увеличивает величину сорбции данных ионов, кроме того, при электросорбции в условиях катодной поляризации существенная часть ионов SO42- сорбируется необратимо, избыточная часть адсорбтива не десорбируется при изменении поляризации. Исследования показали, что процессы адсорбции ионов SO42- на неполяризованном и катодно-поляризованном угле КМ-2 могут быть удовлетворительно описаны моделями формальной кинетики, допускающей возможность химического лимитирования скорости таких процессов. Исходя из факта необратимости адсорбции исследуемых ионов, сделан вывод о влиянии химического механизма торможения на кинетику процесса электросорбции сульфата на АУ КМ-2 в условиях катодной поляризации. Полуэмпирическим методом PM3 с помощью программы Gaussian 09W проведено квантово-химическое изучение процесса адсорбции сульфат-иона на поверхности активированного угля, моделируемого кислородсодержащим углеродным кластером С97H22O6. Показано, что ионы SO42- могут давать прочные соединения с углеродным кластером.

Физико-химические характеристики нанокомпозитного сорбента нонтронит/CoFe2O4

Синтез нанокомпозитных материалов с полифункциональными свойствами представляет уникальную возможность для получения новых сорбентов. Создание композитов на основе наноразмерных ферритов и алюмосиликатов весьма перспективно, так как сорбционные свойства, каталитические и магнитные характеристики композитов превосходят эти параметры у ферритов и природных минералов. В работе показана возможность синтеза и использования в качестве сорбционного материала композита нонтронит/CoFe2O4. Синтез шпинели осуществляли одним из методов «мягкой химии» – методом цитратного горения. Использование нитрат-цитратного синтеза позволяет получать монофазные нанопорошки с однородной микроструктурой при меньших температурах и узким распределением частиц по размерам. Сравнивали сорбционную ёмкость по формальдегиду природного и кислотноактивированного нонтронита, чистой шпинели CoFe2O4 и нанокомпозита нонтронит /CoFe2O4. Алюмосиликат активировали раствором Н2SО4 в диапазоне концентраций 0.5-3М. Результатом кислотной обработки алюмосиликата является повышение удельной поверхности, размера и объёма пор, что происходит в результате выщелачивания октаэдрических катионов из промежуточного слоя минерала. По данным рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) синтезированный образец феррита кобальта является полностью однофазным. Частицы CoFe2O4 имеют неправильную форму, выражена агломерация, размер частиц находится в диапазоне от 30 до 185 нм. Согласно данным просвечивающей электронной микроскопи, нанокомпозит представляет собой частицы нонтронита неправильной формы размером 10-50 нм с включениями отдельных частиц феррита кобальта размером 10-30 нм. В работе установлено, что сорбционная способность композита на 17% выше чем у природного алюмосиликата, однако значительно уступает способности кислотно-активированного нонтронита. Полученные изотермы адсорбции описываются уравнением Ленгмюра. Феррит кобальта имеет наиболее слабую сорбционную активность к формальдегиду. Вероятно, использование для синтеза активированного нонтронита, позволит получить композит с улучшенными сорбционными характеристиками.

Выделение и идентификация генов сукцинатдегидрогеназы мембранными методами

Важнейшим этапом подготовки биологических образцов для проведения биохимических и/или диагностических процессов является выделение нуклеиновых кислот из образца. Выбор метода выделения РНК зависит прежде всего от поставленных задач, а также от ряда требований, основными из которых являются следующие: экономичность и простота метода, высокий выход выделяемой РНК, а также достаточная степень очистки конечного продукта. Целью данной работы являлась идентификация генов сукцинатдегидрогеназы в клетках печени крыс с использованием силикагельной мембраны для выделения суммарной клеточной РНК. Набор PureLink®RNA MiniKit (Invitrogen, США) позволил получить препарат суммарной РНК практически без следов деградации, что подтверждается содержанием 28S рРНК примерно в три раза превышающим содержание 18S рРНК. Технология PureLink® обеспечила высокий выход РНК. Важным преимуществом данного метода явилось также то, что он не требует экстрагирования токсичными растворителями (фенол/хлороформ), центрифугирования с CsCl или LiCl и осаждения спиртом, т.е. использования веществ, являющихся ингибиторами ПЦР. Кроме того, в связи с малой сменой наконечников и эппендорфов, возможность загрязнения значительно сокращена, что подтверждено спектрофотометрически (соотношение A260/A280 для выделенного препарата РНК составило 2,03, а A260/A230– 1,98, что характеризует его как высокоочищенный). Таким образом, была подобрана эффективная методика выделения суммарной клеточной РНК, не имеющая в своем составе примесей посторонних нуклеиновых кислот. Чистая РНК, полученная в ходе выделения с применением силикагельной мембраны, в дальнейшем применяли для получения комплементарной ДНК. Полученная кДНК, путём применения метода реакции обратной транскрипции, использовалась в дальнейшем для количественной оценки содержания транскриптов генов, кодирующих субъединицы А и В (sdha и sdhb) сукцинатдегидрогеназы. Проведенный в дальнейшем ПЦР-анализ показал, что подобранные нами праймеры являются специфичными и могут быть использованы в дальнейших исследованиях по определению скорости транскрипции генов sdha и sdhb сукцинатдегидрогеназы у крыс в норме и при различных патологиях.

Влияние примесных компонентов на осаждение солей кальция в процессе очистки фосфорной кислоты на анионите методом удерживания кислоты

Метод удерживания кислоты в сорбенте (Acid Reatardation) является эффективным способом для разделения смесей кислот и солей, основанным на различии в размерах молекул кислот и гидратированных ионных пар солевых компонентов, образующихся в сильно концентрированных растворах. Метод заключается в том, что раствор смеси компонентов с общим анионом пропускается через колонку с гелевым анионитом, находящимся в той же анионной форме, что позволяет исключить ионный обмен. На первом этапе процесса кислота задерживается внутри нанопор сорбента, в то время как раствор солей проходит через слой. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не прекратится удерживание кислоты, и она не появится на выходе из колонки. Далее осуществляется второй этап – вытеснение кислоты промывкой слоя в колонке водой (классический метод) или специальным промывочным раствором (модифицированный метод). При этом на выходе получается раствор чистой кислоты с высокой концентрацией. В настоящей работе анализируются результаты эксперимента по очистке промышленной экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), содержащей большое количество примесей, модифицированным методом, в котором использование раствора разбавленной фосфорной кислоты в качестве вытесняющего раствора позволяет предотвратить осаждение солей кальция. Для исследования влияния промывочного раствора на процесс осаждения в работе сформулирована математическая модель химического равновесия в системе из ограниченного числа компонентов ЭФК, которая позволяет рассчитать молекулярный и ионный состав смеси в зависимости от концентраций входных веществ, в том числе определить количество вещества в осадке. Показано, что в случае, когда в исходном растворе находятся только соли кальция и фосфорная кислота, концентрации промывочного раствора 0.1 моль/дм3 по фосфорной кислоте достаточно, чтобы предотвратить осаждение, и этот эффект обусловлен образованием более растворимых кислых солей. Если в растворе также присутствуют соли других металлов, в частности алюминия и железа, то как предсказывает модель, механизм образования кислых солей не объясняет отсутствия осадкообразования. Для этого потребовалась бы концентрация промывочного раствора не менее 0.13 моль/дм3. Результаты моделирования позволяют сделать вывод, что в системе имеются другие механизмы, препятствующие осаждению. Одним из таких механизмов может являться эффект изотермического пересыщения в слое ионита.

Хроматографическое поведение монокофеоилхинных и дикофеоилхинных кислот в условиях ОФ ВЭЖХ: зависимость от строения

Определена зависимость удерживания изомерных хлорогеновых кислот (монокофеоилхинных и дикофеоилхинных) от положения ацилирования хинной кислоты в условиях обращенно-фазовой ВЭЖХ. В работе использованы экстракты листьев Ilex paraguariensis (чай мате) и соцветий Cynara scolymus (бутоны артишока) с известным составом хлорогеновых кислот. Показано, что на картах разделения дикофеоилхинные кислоты (diCQAs) имеют линии тренда с характеристическим параметром a относительного удерживания по уравнению lgk(i)=a·lgk(кофейная кислота) + b. Параметр а для diCQAs примерно вдвое больше, чем для монокофеолихинных кислот (CQAs). По величине параметра а возможно обнаружение изомеров diCQAs с дополнительным использованием УФ-спектра, характерного только среди остальных экстрактивных веществ фенольной природы, без масс-спектрометрического детектирования. Исключением является 1,3-дикофеоилхинная кислота (1,3diCQA), у которой наблюдается внутримолекулярная копигментация за счет стэкинг взаимодействий ароматических колец, находящихся в близко расположенных аксиальных положениях в одной из конформаций молекулы. Такая структура найдена при оптимизации геометрии методом ММ2 в программе Chem3D. Вследствие возникновения стэкинга сорбция 1,3DiCQA одновременно двумя радикалами кофейной кислоты затруднена, поэтому параметр а принимает существенно меньшее значение (1.674). Внутримолекулярный стэкинг подтвержден изменением электронного спектра поглощения 1,3diCQA по сравнению со спектрами остальных хлорогеновых кислот. В работе показано, что в случае дикофеоилхинных кислот возможны инверсии удерживания в ряду 3.4diCQA-3,5diCQA-1.5diCQA кислот при изменении состава подвижной фазы. При этом дифференциация между этими изомерами и 4,5diCQA возможна сопоставлением параметра а уравнения линии тренда относительного удерживания этих кислот и монокофеоилхинных кислот в предположении отсутствия существенных внутримолекулярных структурных эффектов, влияющих на удерживание diCQA. При исследовании зависимости удерживания diCQAs от рН подвижных фаз установлено, что возможна дифференциация изомеров положения кислот по двум параметрам: по кислотности карбоксильной группы хинной кислоты (более высокой кислотностью обладают изомеры, включающие ацилирование по положению 1), по степени падения времени удерживания, которая оказывается наивысшей для изомеров, содержащих ацильную группу в положении 5.

Сравнительный анализ обратноосмотических мембран методом лазерной десорбции/ионизации

За последние несколько лет доля рынка обратного осмоса (ОО) продолжает расти. ОО имеет тенденцию быть наиболее предпочтительным методом обессоливания вод, поскольку он прост и требует относительно небольшого удельного энергопотребления; поэтому более половины всех установленных опреснительных установок в мире сегодня используют данную технологию. Коммерческие мембраны для ОО обычно состоят из активного слоя ароматического полиамида с микропористым поддерживающим слоем из полисульфона. Но такие мембраны легко подвергаются биологическому отравлению, что ограничивает их применение в очистке воды. При этом также важен контроль поддерживающего слоя для предотвращения его деградации. Целью настоящей работы являлся сравнительный анализ обратноосмотических мембран методом масс-спектрометрии с лазерной десорбцией/ионизацией (ЛДИ), позволяющий выявить сходство и различия в привитых функциональных группах и стабильности полимерных слоев, составляющих мембрану. Масс-спектрометрия ЛДИ представляет собой метод мягкой ионизации с минимальной фрагментацией аналита. Простота, быстрый анализ, высокая производительность, малые объемы аналитов, а также отсутствие или незначительная фрагментация является основными характеристиками ЛДИ-масс-спектрометрии. В работе исследованы четыре образца обратноосмотических мембран (Владимир, АО «РМ Нанотех») и один зарубежный образец. Масс-спектры исследуемых материалов регистрировали на приборе Ultraflex фирмы Bruker, оборудованным азотным лазером с длиной волны 337 нм и энергией 110 мкДж. Запись спектров производили в режиме регистрации положительных ионов в диапазоне m/z 20-2000 Да. В работе показана возможность идентификации пиков характерных для полисульфонового и полиамидного слоев полимерных материалов, проведена идентификация функциональных групп, привитых к полиамидному слою ОО-мембран, определены кластеры неорганических солей на поверхности ОО-мембран, образующиеся в процессе эксплуатации, а также показано их сходство и различие для исследованных мембран. Таким образом, показана возможность быстрого анализа ОО-мембран методом ЛДИ-масс-спектрометрии. Данный метод позволяет определять компоненты поддерживающего и разделяющего слоев ОО-мембран и образующиеся кластеры неорганических солей на поверхности полимерных материалов.

Деминерализация растворов гетероциклической аминокислоты электромембранным методом

Перспективным методом деминерализации растворов аминокислот является электродиализ с ионообменными мембранами. Цель данной работы – установление влияния природы минеральных примесей на эффективность их извлечения из растворов гетероциклической аминокислоты – пролина (Pro), а также на потери продукта в процессе электромембранного обессоливания. В задачи работы входит изучение массопереноса пролина через гетерогенные ионообменные мембраны при электродиализе его индивидуального водного раствора. Показано, что поток гетероциклической аминокислоты из индивидуального раствора больше через катионообменную мембрану МК-40, чем через анионообменную МА-41. Величина предельного диффузионного тока также выше для мембраны МК-40, а форма зависимости потока пролина от плотности тока является традиционной для амфолитов при электродиализе. В исследовании смешанных растворов аминокислоты и минеральной соли выявлен конкурентный транспорт минеральных ионов через ионообменные мембраны, приводящий к снижению массопереноса Pro по сравнению с индивидуальным раствором. Отмечено, что значения потоков данной гетероциклической аминокислоты через мембрану МА-41 в присутствии различных минеральных ионов в интенсивном токовом режиме увеличиваются в последовательности: Cl-<NO3-<SO42-. Выявлена следующая корреляция для исследуемых систем: большей подвижности иона в фазе мембраны соответствуют большие значения его потоков. Кроме того, потоки гетероциклической аминокислоты через мембрану МК-40 возрастают в корреляции с увеличением энергии гидратации положительно гидратированного катиона неорганического электролита. Оценка параметров деминерализации – степени обессоливания и потерь аминокислоты показала, что среди исследованных растворов в одинаковых экспериментальных условиях наиболее полно процесс деминерализации проходит в системе пролин + нитрат натрия, а наименьшие потери целевого продукта зафиксированы при электродиализе в системе пролин + хлорид аммония. Для эффективного разделения гетероциклической аминокислоты и минеральной соли методом электродиализа необходим учет влияния природы ионов минеральной соли, их гидратации, подвижности в фазе ионообменной мембраны и в растворе.

Селективность гемосорбента «Анти-IgE-Гемо» для удаления из плазмы крови человека различных иммуноглобулинов

Для регулирования активности гуморального иммунитета и концентрации реактивных антител чаще всего используется плазмаферез, однако существует плазмасберегающая альтернатива – специфическая гемосорбция. Данный метод предполагает использование сорбентов с лигандом для извлечения из крови только определенного вида молекул, например, иммуноглобулинов. В Беларуси существует отечественное производство специфических гемосорбентов. Статья посвящена изучению сорбента, где активным лигандом является ароматическая аминокислота триптофан, которая обладает способностью взаимодействовать с Fc-фрагментом иммуноглобулинов класса G. Предметом исследования являлся анализ изменения концентрации общих иммуноглобулинов класса G, А, М и подклассов IgG-1, IgG-2, IgG-3, IgG-4 после контакта с гемосорбентом. Проводились стендовые эксперименты, в которых моделировали геометрию и условия проведения экстракорпоральной гемосорбции у пациентов: продолжительность, температура, стерильность и условия потока (движения) крови с помощью перистальтического насоса, штатива, емкостей для забора и слива биоматериала. Результаты экспериментов показали, что после прохождения плазмы крови через гемосорбент происходит снижение концентрации альбумина и глобулина. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности исследуемого гемосорбента в отношении всех основных классов иммуноглобулинов. Рассчитанная эффективность сорбции для IgG составила 44.89 (37.24; 46.27)%, для IgM – 31.83 (31.73; 39.74)%, для IgA – 22.25 (12.64; 25.08)%, для IgE – 13.91 (9.76; 16.37)%. Исследования выявили различия в эффективности сорбции подклассов IgG. Количество IgG-3 в плазме после экспериментов уменьшалось более чем на 50% от исходной концентрации, рассчитанная эффективность сорбции для IgG-3 составила 51.23 (45.65; 63.84)%, для IgG-2 – 31.25 (26.54; 33.21)%, для IgG-1 – 23.26 (15.45; 25.30)%, для IgG-4 – 31.91 (23.61; 33.25)%. Таким образом, данный гемосорбент может быть рекомендован для применения у пациентов с заболеваниями, патогенез которых связан с участием данных иммуноглобулинов: аутоиммунные заболевания, реакции отторжение, гипергаммаглобулинемии и др.