Способ определения изоэлектрической точки поверхности биообъектов в водных растворах

Способ определения изоэлектрической точки поверхности биообъектов в водных растворах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к исследованию материалов химическими способами, в частности путем титрования, может найти применение в биотехнике, биотехнических процессорах , молекулярной и биоэлектронике, в научных исследованиях и практических разработках, связанных с идентификацией поверхностей объектов по их физико-химическим свойствам и контролем физического состояния поверхности объектов. Существляют рН-метрии растворов исследуемых объектов в две стадии. На первой стадии ведут титрование раствора, содержащего исследуемый объект, сильной кислотой либо сильной щелочью, при этом начальное значение рН раствора выбирают равным не менее 11. либо не больше 3. На второй стадии ведут титрование путем добавления в полученую суспензию раствора соли щелочного металла. Конечная концентрация катионов щелочного металла в растворе не должна превышать 0,5 М. Изоэлектрическую точку фиксируют по равенству значений рН на первой и второй стадиях титрования. 1 табл., 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 33/48

ГОСУДАРСТВЕН-ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4926258/13 (22) 11.02.91 (46) 23.06.93. Бюл. Ря 23 (71) Институт радиотехники и электроники

АН СССР (72) Г. Б. Хомутов, В. В, Кислов и А. Ю.Потапов (56) Caf Iso О. S;, Hubbell W. L. Annu. Rev.

Blophys 8loeng., 1981, 10, р. 217 — 244.

Владимиров Ю. А„Добарзцов Г. E.

"Флуоресцентные зонды в исследовании биологических мембран, М.: Наука, 1980, с.

320.

Духин С. С. Доряхин Б. В., Электрофорез, М,: Наука, 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ПОВЕРХНОСТИ БИООБЪЕКТОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ (57) Изобретение относится к исследованию материалов химическими способами, в частности путем титрования, может найти приИзобретение относится к исследованиям биообъектов химическими способами, в частности путем титроввния, и может найти применение в биотехнике (для быстрой идентификации и текущего экспресс-контроля состояния микробиообъектов (клетки, макромолекулы, продукты биосинтеза и т.д.), в биотехнических процессах, в молекулярной и биоэлектронике(для исследования электрических характеристик поверхностей молекулярных электронных систем). в научных исследованиях и практических разработках в области биотехнологии.

Целью изобретения является повышение точности путем увеличения статистиче Ы 1822979 А1 менение в биотехнике, биотехнических процессорах, молекулярной и биоэлектронике, в научных исследованиях и практических разработках, связанных с идентификацией поверхностей объектов по их физико-химическим свойствам и контролем физического состояния поверхности объектов. Существляют рН-метрии растворов исследуемых объектов в две стадии, На первой стадич ведут титрование раствора, содержащего исследуемый объект, сильной кислотой либо сильной щелочью, при этом начальное значение рН раствора выбирают равным не менее 11, либо не больше 3. На второй стадии ведут титрование путем добавления в полученую суспензию раствора соли щелочного металла, Конечная концентрация катионов щелочного металла в растворе не должна превышать 0,5 М. Изоэлектрическую точку фиксируют по равенству значений рН на первой и второй стадиях титрования. 1 табл., 1 ил, ской достоверности и расширение области применения.

Постввленнвя цель достигается тем, что в известном способе определения изоэлектрической точки поверхности биообьекта в водных растворах, предусматривающем измерение значений рН раствора исследуемого объекта, измерение значений рН раствора исследуемсго объекта осуществляют в две стадии, причем на первой стадии измерение значения рН ведут при титровании раствора либо сильной кислотой, либо сильной щелочью, при этом начальное значение рН раствора устанавливают или не менее 11, или не более 3. на второй стадии измерения значения рН ведут при повтор18229 79 ном титровании путем введения в полученную суспензию соли щелочного металла до установления конечной концентрации катионов щелочного металла до 0.5 М, а определение иэоэлектрической точки поверхности биообъектов осуществляют по равенству значений рН первой и второй стадий.

Предлагаемый способ характеризуется следующей последовательностью операций:

Исследуемый объект (суспензию или водный раствор биообъектов) помещают в титрограф для проведения титрования. Начальные значения рН выбирают равными не менее 11 для того, чтобы изоэлектрическая точка заведомо попала в интервал титрования, поскольку рН большинства протон-акцепторных групп биологических и модельных молекулярных объектов лежат в области 4 — 10 (см. таблицу. Далее проводят титрование сильной кислотой (например, НО) до значений рН, меньших рН и (обычно около 3). Получают зависимость рН исследуемого раствора от количества добавленной кислоты.

Повторяют цикл а), изменив начальные условия в растворе исследуемого объекта.

Это достигается путем добавления небольшого (порядка 100 мМ-0,1 М) количества катионов щелочных металлов.

Получают зависимость количества добавленной кислоты от рН. Начальное значение рН и концентрация кислоты для проведения титрования должны быть, как в цикле а).

Точка пересечения кривых титрования, полученных в цикле а) и б), и является рН.

Для контроля снимают семейство кривых титрования исследуемых объектов в условиях, разливающихся лишь концентрацией катионов щелочного металла. Концентрация катионов должна быть достаточно малой. чтобы процессы адсорбции этих ионов на поверхности не изменяли заряд поверхности исследуемых объектов. Например, константа связывания ионов щелочных металлов с акцепторными группами поверхности биологических и модельных молекулярных обьектов составляет, как правило, 1 — 0,5 М . Кроме этого, при больших концентрациях ионов щелочных металлов могут наблюдаться нежелательные эффекты агрегации объектов и т.д. Таким образом верхний предел концентрации щелочных металлов должен быть меньше обратной величины константы связывания соответствующих катионов.

Кривую титрования можно снимать также путем добавления в исследуемый раствор щелочи начиная с малых кислых

Формула изобретения

Способ определения изоэлектрической точки поверхности биообъектов в водных

45 растворах, предусматривающий измерение значений рН раствора исследуемого объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерение значений рН раствора исследуемого объекта осущест50 вляют в две стадии, причем на первой стадии измерение значения рН ведут при титровании раствора либо сильной кислотой, либо сильной щелочью, при этом начальное значение рН раствора

55 устанавливают или не менее 11, или не более 3, на второй стадии измерение значения рН ведут при повторном титровании путем введения в полученную суспензию соли щелочного металла до установления конечной концентрации катионов щелочного металла

40 значений рН. При этом суть способа определения рНИ не меняется. Однако начальное значение рН должно быть не менее 3 ввиду того, что биологические и модельные молекулярные объекты весьма чувствительны к низким (менее 3) значениям рН и при рН<3 возникает опасность их разрушения или изменения их активности (свойств).

В качестве иллюстрации на чертеже представлены кривые равновесного кислотно-основного титроваиия суспенэии хлоропластов (зависимости рН от количества добавленной HCI), полученные при различных концентрациях NaCI в суспенэии. Эти кривые титрования пересекаются при значении рН-4.3. что совпадает с значением рН для мембран хлоропластов, полученных методом микроэлектрофореэа 9, Таким образом, достигается существенное (за счет исключения из процедуры определения иэоэлектричес кой точки субъективных ошибок визуального наблюдения) увеличение точности (которое может быть ограничено только точностью аппаратуры) и статистической достоверности определения изоэлектрической точки эа счет использования произвольного объема раствора, содержащего неограниченное количество исследуемых объектов.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно упростить процедуру определения иэоэлектрической точки, значительно сократить время, необходимое для проведения измерений, а также осуществлять определение рН> одним и тем же спосоьом в универсальном устройстве для произвольных объектов в растворе, в том числе иммобилизованных, независимо от их размера, структуры и оптической плотности, I

1822979

Изоэлектрические точки белков г

8Х ХО Р ГО б,У О 55 ro ФХ ФО рн

Составитель Н. Арцыбашева

Техред М. Моргентал Корректор А. Мотыль

Редактор Т. Шагова

Заказ 2178 Тираж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагяринз, !О1 до 0,5 М, а определение изозлектрической точки поверхности биообъектов осуществлают по равенству значений рН первой и второй стадии.