Вивчення агрегації полівінілових спиртів (9 і 31 кДа) у водному розчині методом флуоресцентного зондування

Abstract

Анотація Актуальність. При розробці методів низькотемпературного зберігання клітин серйозною проблемою є рекристалізація, яка призводить до пошкодження клітин при відігріві. Раніше була показана перспективність використання полівінілового спирту (ПВС) в якості інгібітора рекристалізації. Але механізми захисної дії ПВС з’ясовані недостатньо. Зокрема невідомо, які структурні особливості сприяють реалізації антирекристалізаційних властивостей ПВС в кріозахисному діапазоні концентрацій.

Мета роботи. Встановлення особливостей структуроутворення молекул ПВС у водних розчинах методом флуоресцентного зондування.

Матеріали і методи. Досліджено 0,1–5% (ваг.%) водні розчини ПВС з молекулярною масою (м.м.) 9 і 31 кДа. В роботі використовували метод флуоресцентних зондів, фотометрію, сталагмометрію, молекулярне моделювання.

Результати. За допомогою флуоресцентного зонда 3‑гідрокси-4¢-(N,N-диметиламіно)флавону (ФМЄ) встановлено, що в 0,1–5% водних розчинах ПВС (м.м. 9 і 31 кДа) змінюється структурна організація полімерів з утворенням різних за розмірами і будовою локальних гідрофобних областей. В розчинах ПВС м.м. 9 кДа формуються міцели з меншими порожнинами, де ФМЄ більш щільно оточений сегментами полімера. У випадку ПВС м.м. 31 кДа утворюються міцели з крупнішими за розміром та більш гідрофільними порожнинами. При вмісті речовини більш ніж 3%, агрегати ПВС м.м. 31 кДа частково руйнуються, що може бути наслідком їх переповнення водою. За цих умов відбувається збільшення міцел ПВС м.м. 9 кДа внаслідок агрегації. За даними молекулярного моделювання ПВС здатний до утворення міцних воднево-зв’язаних комплексів з поверхнею нанокристалів льоду. Такий комплекс, маючи гідрофобну поверхню, може деполяризувати молекули води, уповільнюючи цим подальше зростання кристалів льоду.

Висновки. У водних розчинах ПВС виявлені зміни структурної організації, які можуть впливати на їх рекристалізаційні властивості. Запропонований механізм реалізації антирекристалізаційної активності полімерів. Обговорюється можлива роль структури і надмолекулярної організації ПВС в розчинах в розумінні механізмів пригнічення рекристалізації при заморожуванні-відігріванні клітин.