Защитное действие вмс в коллоидных растворах/
Введение в коллоидные растворы полимеров значительно повышает их устойчивость. Такое явление называется коллоидной защитой. Защитным действием обладают белки, углеводы, пектины, а для систем с неводной средой – каучук. Защищенные золи более устойчивы к действию электролитов. Механизм защитного действия зависит от строения полимера. Глобулярные гидратированные (сольватированные) белковые молекулы адсорбируются на коллоидных частицах, сообщая им дополнительные факторы устойчивости – заряд и мощную сольватную оболочку.
Схема коллоидной защиты для глобулярных биополимеров
Если полимер имеет фибриллярное (асимметричное) строение, то, наоборот, коллоидные частицы адсорбируются на полимерных цепочках и не могут приближаться на расстояние, при котором действуют межмолекулярные силы.
Схема коллоидной защиты
для фибриллярных биополимеров
Количественной характеристикой защитного действия белков является «золотое число» (предложил Зигмонди) – это количество мг белка, которое необходимо добавить к 10 мл красного золя золота, чтобы предотвратить его коагуляцию (изменение его окраски в синюю) при добавлении 1 мл раствора NaCl с = 10 %.
Чем меньше «золотое число», тем выше защитное действие полимера.
Коллоидная защита выполняет важную биологическую функцию.
Благодаря защитному действию белков крови, нерастворимые в крови вещества: соли (оксалаты, фосфаты и т.д.), холестерин, биллирубиновая известь находятся в диспергированном состоянии и могут переноситься по сосудам током крови.
В молоке фосфат кальция находится в диспергированном состоянии благодаря защитному действию белка казеина.
В фармации многие лекарственные формы, полученные в коллоидном состоянии, стабилизируются полимерами. Например, протаргол и колларгол – это коллоидные растворы серебра и оксида серебра, защищенные белками.
А
стабилизация
– уменьшение устойчивости коллоидного
раствора при введении недостаточного
количества полимера (меньше «золотого
числа»). Происходит адсорбция большого
количества коллоидных частиц на полимере,
что приводит к седиментации крупных и
тяжелых агрегатов (рис.16).
Схема астабилизации
В организме снижение белков в плазме крови при нарушении обменных процессов приводит к развитию почечно-каменной и желчно-каменной болезням, остеохондроза, атеросклероза и т.д.
Коацервация
Растворы ВМС термодинамически устойчивы при сохранении неизменными внешних условий. Если в раствор полимера ввести электролиты, резко изменить температуру или рН среды, то будет наблюдаться явление коацервации.
Коацервация – это разделение раствора ВМС на концентрированный и разбавленный растворы.
Сольватная оболочка макромолекулы в растворе состоит из двух слоев: плотного и диффузного. Плотный сольватный слой образуется при непосредственном взаимодействии молекулы полимера с молекулами растворителя. Диффузный сольватный слой слабее связан с макромолекулой, более удален от нее, имеет меньшую плотность и обуславливает гомогенность системы.
При введении небольшого количества электролитов, ионы которых обладают дегидратирующим действием (Cl , SO42 ) или в состоянии близком к изоэлектрической точке, происходит разрушение диффузного сольватного слоя. Это приводит к возникновению в системе гетерогенности и появлению поверхностной энергии. В системе появляется стремление к уменьшению поверхностной энергии, молекулы ВМС сближаются и образуется общий диффузный слой. При этом полного слияния макромолекул не происходит, так как этому мешает плотная сольватная оболочка и одноименный заряд.
Н
а
первой стадии коацервации из двух
макромолекул, объединенных одной
диффузной оболочкой, образуется первичная
коацерватная (ультрамикроскопическая)
капля.
Образование первичной ультрамикроскопической капли
Н
а
второй стадии из роя первичных капель
образуется вторичная капля, видимая в
обычный микроскоп. Раствор разделяется
на концентрированный и разбавленный.
Вторичная коацерватная капля
При смешивании растворов противоположно заряженных белков наблюдается комплексная коацервация, протекающая с большей скоростью.
Коацервация играет важную роль в биологических процессах, совершающихся на клеточном уровне. Явление коацервации лежит в основе процесса получения лекарственных форм в виде микрокапсул.