ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Белки

Адсорбция белков и других биологических полимеров чрез­вычайно сложна, поскольку в ней участвуют водородные связи с группами ОН, NH или СО, ионные связи через четвертичные аммониевые ионы, присутствующие в некоторых разновидностях белков, и в особенности связи гидрофобной природы, ' возни­кающие между сегментами протеиновых цепей и зависящие от их конфигурации. Взаимодействие поверхности кремнезема с желатином обсуждалось в гл. 3 (см. рис. 3.11, лит. к гл. 3 [856]), а с белками и с родственными веществами будет рас­смотрено в гл. 7 (см. лит. к гл. 7 [249—273]). Данная тема, вы­зывает постоянное внимание вот уже в течение более четверти века. Еще в 1954 г. Холт и Боукотт [441а] измерили адсорбци­онную способность на превращенном в порошок кварце с изве­стной величиной удельной поверхности по отношению к ко­ровьему альбумину. Из полученных данных можно подсчитать, что при монослойном покрытии на 1 нм2 поверхности удержи­валось около 4 амидных сегментов, принимая усредненное зна­чение молекулярной массы амидного сегмента равным 100. По - видимому, такая величина адсорбции является правдоподобной, если рассматривать протеиновую цепь в форме спирали. Макси­мальная адсорбция наблюдалась при рН 5—6. Те же авторы [4416] исследовали поведение белков и аминов с длинными це­лями, получаемых в виде мономолекулярных пленок на поверх­ности раздела фаз воздух—вода, когда ниже этой поверхности вводилась кремневая кислота. Белки более прочно связывались при их изоэлектрической точке; такое связывание может проис­ходить между органическими катионными группами молекулы и заряженными участками на поверхности кремнезема и, кроме того, путем образования водородных связей.

В работе, выполненной на стекле, Бреслер и др. [442] вы­явили отчетливые граничные значения области рН, внутри кото­рой наблюдалась адсорбция белков. При оптимальном значении рН и низкой концентрации белков, находящихся в равновесной системе, число амидных сегментов (при средней молекулярной массе сегмента, равной 100), приходящееся на 1 нм2, состав­ляет, вероятно, около девяти для альбумина и около семи для Y-глобулина. Оптимальные значения рН были 5 при адсорбции альбумина и 6 при адсорбции у-глобулина, т. е. близки к изо - электрическим точкам. Оба вида белка полностью вымывались из кремнезема при четко определенных значениях рН, равных 7,5 и 8,0 соответственно.

В специализированной области хроматографического разде­ления биохимических веществ накопление получаемых данных, без сомнения, будет постоянно продолжаться, что должно при­вести к более детальной картине адсорбции на кремнеземе ве­ществ с высокими молекулярными массами. Серьезную проб­лему, однако, представляет собой денатурация белков, когда скрученные в спирали и связанные водородными связями бел­ковые конфигурации разрываются под действием сил, стремя­щихся распрямить молекулы вдоль поверхности. С целью опре­деления молекулярных размеров полимерных молекул методом эксклюзивной хроматографии кремнезем следует сформировать в виде совершенных структур с регулируемым размером пор [443]. Однако при таком использовании адсорбции полимеров на поверхности кремнезема необходимо избегать некоторых не­желательных моментов, и, кроме того, еще нет полностью удов­летворительного способа, пригодного для модифицирования по­верхности, чтобы сделать ее инертной по отношению ко всем адсорбционным силам.