1.4. Свойства отвержденного желатинового геля

По химической природе желатин представляет собой полидисперсную смесь полипептидов, составные части которых – α-цепи – имеют молекулярную массу М ≈ 50000 – 70000, и их агрегатов из трех параллельных α-цепей с М ≈ 300000. Существенная часть аминокислотных звеньев желатина представлена остатками гли­цина, неполярные гидрофобные составляют 2/3 от их общего количества. Молекула желатина резко анизотропна и асимметрична – ее протяженность, оцененная различными методами составляет 285 нм, а диаметр только 1,4 нм [16].

Рисунок 1.4. Фрагмент молекулы желатина.

Молекулы желатина состоят из трех полипептидных цепей — двух α₁ и одной α₂ — с почти одинаковой молекулярной массой. Желатиновые массивы по своей эластичности подобны резине. Это свойственно спиралям, образованным длин­ными цепями молекул, соединенных между собой ограниченным числом поперечных связей. Такая структура не допускает формирования жестких кристаллических блоков и удобна для создания матричных систем, так как имеет множество ячеек, в которые при подходящих условиях могут иммобилизироваться молекулы различных соединений. Даже будучи заполненными ими, такие ячейки сохраняют определенную свободу перемещения в пространстве. На основе полимерного массива с подобной структурой можно получать матричные системы с достаточно однородным распреде­лением иммобилизованного вещества, причем его молекулы остаются стерически доступными. Этим создаются благоприятные условия для протекания различных химических процессов с участием иммобилизованного реагента [14].

Рисунок 1.5. Схема строения желатиновой матрицы с иммобилизованным комплексом.

Желатин получают щелочным или кислотным гидролизом коллагена (природ­ный фибриллярный белок), обрабатывая его либо водной суспензией гидроксида кальция (так называемый щелочной желатин), либо разбавленной серной кислотой (кислотный желатин) [16].

1.4.1. Электростатические свойства

Желатин является типичным амфолитом. Сообщается, что изоэлектрическая точка (pI) щелочного желатина находится в интервале рН 4.8-5.1 [14].

По результатам вискозиметрических исследований на основании зависимости от рН относительной вязкости растворов, приготовленных из желатинового геля фотопленки, оценена величина рН, соответствующая минимальной относительной вязкости, а, следовательно, изоэлектрической точке отвержденного желатинового геля фотопленки фирмы Agfa — pI=4.46±0.04 [17].

Это значение pI немного ниже диапазона рН, ограничивающего значения pI водных растворов щелочного желатина [14].

При рН≈pI все основные группы желатина несут положительный заряд, а большинство карбоксильных групп диссоциированы и несут приблизительно столько же отрицательных зарядов. Желатин при любых значениях рН представляет собой смесь структур, различающихся зарядом, поэтому изоэлектрическая точка является усредненной характеристикой. Полимер, фактически, содержит объемную сетку зарядов и некоторое количество свободных ионов, связанных с этой сеткой. При рН<pI суммарный сеточный заряд желатиновой матрицы положительный, а при рН>pI — отрицательный [17].