7. Лиофильные коллигативные растворы. Мицеллы пав. Понятие о ккм и глб, липосомах. Биологическая роль.

К лиофильным коллоидным растворам относятся растворы ПАВ и ВМС в «хороших» растворителях.

Характерной особенностью строения ПАВ, а также некоторых ВМС является дифильность, т.е. наличие в молекуле гидрофильного и гидро-фобного фрагментов. При малых концентрациях дифильных молекул в воде они образуют истинные растворы, но дифильные молекулы в этих растворах находятся, главным образом, в поверхностном слое, образуя мономолекулярный слой, при этом происходит резкое снижение поверх-ностного натяжения раствора ПАВ с увеличением его концентрации до определенного значения. В растворах таких соединений с повышением концентрации до некоторой критической величины, называемой критиче-ской концентрацией мицеллообразования (ККМ) (рис.31), могут самопро-извольно образоваться мицеллы – агрегаты из ориентированных молекул. Мицеллообразование надо рассматривать как процесс, аналогичный фазовому переходу от истинного раствора ПАВ к ассоциированному со-стоянию в мицеллах; при этом мицеллообразование идет самопроизволь-но. В области ККМ резко меняются поверхностные и объемные свойства растворов. ККМ – одна из наиболее легко определяемых опытным путем и по-лезных количественных характеристик растворов ПАВ с гибкими цепями. Методы определения ККМ основаны на резком изменении физико-химических свойств растворов ПАВ в области ККМ. В лиофильных коллоидных растворах ПАВ при концентрациях, рав- ных ККМ и более высоких, имеет место равновесие: истинный раствор коллоидный раствор. Таким образом, ККМ является границей появления растворенного вещества в коллоидном состоянии, то есть образования коллоидного рас- твора. Способностью к мицеллообразованию обладают не все поверхност- но-активные вещества, а только те, которые имеют оптимальную величи- ну гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) для данного растворителя. Величину ГЛБ находят по групповым числам атомных группировок, входящих в молекулу поверхностно-активного вещества. Групповые чис- ла отражают сродство данной группировки к воде. В водных растворах к мицеллообразующим соединениям относятся соли жирных и желчных кислот, синтетические моющие вещества, фос-фолипиды, гликолипиды и другие вещества.

В зависимости от свойств дисперсионной среды из молекул ПАВ могут формироваться мицеллы с различной структурой. Важнейшее свой-ство мицелл заключается в том, что они имеют высокоорганизованную внутреннюю структуру (рис.32). При этом в соответствии с правилом вы-равнивания полярностей сопрокасающихся фаз дифильные молекулы ПАВ, образуя мицеллу, ориентируются так, чтобы поверхность мицеллы по полярности была близка дисперсионной среде. В прямых мицеллах неполярные части молекул поверхностно-активных веществ (обычно углеводородные цепи) располагаются во внут-ренней части мицеллы (рис.33). Они образуют так называемое ядро пря-мой мицеллы. Наружную часть мицеллы называют оболочкой. В прямой мицелле оболочка образована полярными группами. При такой структуре полярные группы молекул ПАВ обращены в сторону полярной дисперси-онной среды (водный раствор), а неполярные (гидрофобные) группы эк-ранируются полярной оболочкой от прямого контакта с водой. В обратных мицеллах расположение ПАВ диаметрально противопо-ложно по сравнению с прямыми мицеллами. Ядро обратной мицеллы со-стоит из полярных групп, а в сторону неполярной дисперсионной среды обращены углеводородные цепи. Такое строение обратных мицелл также соответствует правилу выравнивания полярностей. С повышением концен-трации ПАВ форма мицелл изменяется от сферической до пластинчатой. Ко-гда весь объем раствора занимают мицеллярные структуры, раствор теряет текучесть и превращается в гель. Среди поверхностно-активных веществ, встречающихся в живом ор-ганизме, к формированию бислоя в водных системах наиболее способны фосфо- и сфинголипиды, гидрофобный фрагмент которых состоит из двух углеводородных радикалов («двухвостые» молекулы).

Молекулы этих биосубстратов даже при очень низких концентрациях всегда образуют бислой, из которого самопроизвольно образуются пластин-чатые мицеллы, а при увеличении их концентрации образуется ламеллярная фаза (объемная упорядоченная многослойная структура). При встряхивании или перемешивании таких коллоидных растворов, особенно под действием ультразвука, в них возникают замкнутые бислойные микрокапсулы (полости), содержащие воду. Такие структуры называют липосомами, они бывают про-стыми и сложными. Липосомы – замкнутые пузырьки воды, окруженные двумя или несколькими слоями фосфолипидов или сфинголипидов. Способы включения различных веществ в липосомы: 1. Водорастворимые вещества включаются во внутренний водный объем липосомы. 2. Наличие в биослое достаточно протяженной углеводородной об-ласти позволяет вводить в него гидрофобные молекулы. Липосомы используются в качестве:

модели для изучения мембран;

носители лекарств.

Преимущества применения липосом: 1. имеют сродство к природным мембранам. Не вызывают защитных и аллергических реакций организма. 2. Легко разрушаются в организме, образуя вещества, лишенные свойства антигена. 3. Универсальность. Липосомальная терапия применяется при лечении онкологиче-ских, инфекционных заболеваний, диабета и ряда других заболеваний.