9.1.1. Биологическое и медицинское зачение структурированных систем

Студни очень широко представлены в растительных и животных организмах, они определяют структуру клеток, водообмен и другие свойства организма. Так, в организме человека студнями являются цитоплазма клеток, водянистое содержимое глазного яблока, вещество мозга.

Мышцы включают студни, содержащие фибриллярный белок миозин. Студни миозина обладают сильно выраженными тиксотропными свойствами. Под влиянием нервных импульсов и вследствие эластичности эти своеобразные студни способны сокращаться, совершать работу и обеспечивать двигательные процессы организма. Протоплазма клеток также тиксотропна. Легкий переход цитоплазмы из студня в раствор и обратно (переход цитоскелет   раствор) лежит в основе функционального состояния клеток.

Синерезис белковых студней приводит к уплотнению тканей, что отрицательно сказывается на проницаемости, например, клеточных мембран и цитоплазмы и ведет к нарушению обмена веществ между клеткой и окружающей средой, в результате чего изменяется химический состав среды и усиливается медленная денатурация белковых систем организма.

9.2. ВЯЗКОСТЬ ЗОЛЕЙ И РАСТВОРОВ ВМС

9.2.1. Ньютоновские жидкости

_{Закон Ньютона} F = h S, Закон Пуазейля

Теория вязкости разбавленных агрегативно устойчивых золей (Эйнштейн)

Постулаты Эйнштейна: частицы жесткие; частицы не взаимодействуют между собой; отсутствует “проскальзывание” частиц в дисперсионной среде (объем вращения).

Объемы вращения: а) сферической и б) анизодиаметрической частиц

Уравнение Эйнштейна

η = η_о (1 + αφ),

где φ ― объемная доля частиц, α ― коэффициент, зависящий от формы частиц: α = 2.5 для сферических и α > 2.5 для анизодиаметрических частиц, η и η_о ― вязкость золя и дисперсионной среды, соответственно.

Относительная вязкость:

Удельная вязкость:

Вязкость разбавленных растворов ВМС (Штаудингер)

Постулаты Штаудингера: макромолекулы ― короткие жесткие палочки; макромолекулы не взаимодействуют между собой.

Уравнение Штаудингера

,

где К — константа, М — молекулярная масса ВМС, с — концентрация.

Приведенная вязкость:

Характеристическая вязкость:

(определение молекулярной массы полимеров)

Обобщенное уравнение Штаудингера (определение формы макромолекул)

[η] = КМ^α ; lg[η] = lgK + αlgM,

где α — зависимая от формы макромолекулы безразмерная величина: α = 0 — сферическая молекула, α = 0.5 — идеальный статистический клубок ( глобулярный белок), α = 1 ÷ 1.8 — длинная жесткая молекула, α = 2 — сильно заряженная молекула полиэлектролита.

9.2.2. Вязкость концентрированных растворов вмс Неньютоновские жидкости

1 — ньютоновская жидкость;

2 — растворы ВМС со сферическими(а)

и вытянутыми (б) макромолекулами;

3 — структурированная система

Структурная вязкость — следствие образования надмолекулярных структур (сетки, каркасы). Для структуриро-ванных растворов

η = η_н + η_стр,

где η_н — нормальная вязкость ламинарного потока и η_стр — структурная вязкость.

Аномалии вязкости (аномальная вязкость) — отклонения от законов Ньютона и Пуазейля.

Неньютоновская жидкость –– кровь.