CC BY
9ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Краткие сообщения Том1(Б) 32 1990 . № Я
ПИСЬМА В РЕДАКЦИЮ
УДК 541.64:532.6
<ё) 1990 г. В. А. Кабанов, А. Б. Зезин, В. Б. Рогачева, В. А. Превыш, А. М. Чупятов
АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ ПОЛИКАТИОНОВ ЧЕРЕЗ СШИТУЮ ПОЛИАНИОННУЮ МЕМБРАНУ
Обнаружено, ч^о через мембрану, полученную из полиэлектролитного комплекса сетчатой полиакриловой кислоты и линейного поликатиона, можно осуществить активный транспорт поликатионов, задавая в мембране градиент рН, или связывая поликатион в приемной ячейке в более стабильный полпкомплекс с сульфосодержащим полианионом.
Мы обнаружили, что через мембрану, полученную из слабо сшитой полиакриловой кислоты (ПАК), можно осуществить активный транспорт 1юли-К,Н-диметиламиноэтилметакрилата (ПДМАЭМ), задав в ней градиент рН.
Эксперимент был поставлен следующим образом. Образец гидрогеля сшитой ПАК погружали в раствор солянокислой соли ПДМАЭМ при рН—5. При этом, согласно работам [1, 2], на внешней поверхности геля образуется постепенно утолщающийся слой интерполиэлектролитного комплекса (ПЭК) ПАК — ПДМАЭМ. Время контакта геля с раствором подбирали так, чтобы получить слой ПЭК толщиной в равновесно набухшем состоянии мм. Этот слой в виде пленки отделяли от исходного гидрогеля ПАК и в дальнейшем исполь'.овали в качестве разделительной мембраны. Мембрана отделяет водный раствор ПДМАЭМ НС1, помещенный в первую ячейку, от заполненной водой второй ячейки.
Если значения рН в обеих ячейках одинаковы, перенос линейных поликатионов через мембрану не происходит. Последнее хорошо согласуется с данными о непроницаемости пленок ПЭК для высокомолекулярных веществ [3, 4]. Однако, если в первой ячейке создать и поддерживать рН^ ^5—6, а во второй ячейке рН>11, то ПДМАЭМ переходит из первой ячейки во вторую. Скорость переноса определяли, периодически измеряя концентрацию полиамина в обеих ячейках методом потенциометрического титрования. При этом из первой ячейки отбирали пробы, а раствор во второй ячейке полностью заменяли раствором ^таОП. На рисунке представлены результаты эксперимента, из которых следует, что скорость переноса ПДМАЭМ через поликомплексную мембрану в условиях практически постоянного градиента концентрации составляет ~10~" осново-моль/см2-ч при 20°. Перенос осуществляется и в том случае, если исходная концентрация ПДМАЭМ во второй ячейке совпадает или даже превышает концентрацию ПДМАЭМ в первой ячейке, что, собственно говоря, и служит доказательством активного трансмембранного транспорта поликатиона в изученной системе.
Известно, что ПЭК, образованный сетчатой ПАК и линейным
Зависимость от времени количества ПДМАЭМ д, перенесенного через мембрану из полиэлектролитного комплекса ПАК - ПДМАЭМ. Исходная концентрация ПДМАЭМ в первой ячейке 0,025 осново-моль/л. ЛГи,пдмлэм=105;
20°
ПДМАЭМ, устойчив в интервале pH раствора 3—10. При рН>10 он кооперативно диссоциирует с выделением поликатиона в окружающий раствор [1]. Следовательно, при установившемся потоке ПДМАЭМ поверхность мембраны и ее приповерхностный слой в первой ячейке представляет собой ПЭК, состав которого поддерживается постоянным за счет поступления поликатиона из слабокислого раствора. Иными словами, на поверхности мембраны в первой ячейке происходит интерполиэлектролит-ная реакция соединения
—COO- + +HN- <> -* <5 —coo- +HN- £
В то же время в приповерхностном слое мембраны во второй ячейке ПЭК диссоциирует и ПДМАЭМ выделяется в окружающий щелочной раствор
I > 3 I ;
—COO-+HN— <; +НО--COO- + N-£ +Н2О
Таким образом, источником энергии для активного транспорта фактически служит реакция нейтрализации. Молекулярный механизм продвижения ПДМАЭМ в мембране предложен и рассмотрен в работе [2].
Другой вариант активного транспорта линейных поликатионов через ту же мембрану в отсутствие градиента pH основан на использовании конкурентных взаимодействий в трехкомпонентных полиэлектролитных системах. Мы обнаружили, что ПДМАЭМ-HCl и поли-1Ч-этил-4-виншшири-диний бромид переходят из первой ячейки через мембрану во вторую, заполненную водным раствором полистиролсульфоната натрия. При этом во второй ячейке накапливается ПЭК поликатион — полистиролсульфонат. В данном случае перенос поликатионов движим разностью свободных энергий образования ПЭК поликатион — полистиролсульфонат и ПЭК поликатион — сетчатая ПАК. Первые термодинамически более устойчивы. (Показано, что полисульфонатанионы вытесняют линейные карбоксил-содержащие ПЭ из их комплексов с полиаминами [5].)
Полагаем, что обнаруженное явление по сути имеет близкие аналогии с направленным транспортом биополимеров в клеточном матриксе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рогачева В. В., Превыш В. А., Зезин А. В., Кабанов В. А. // Высокомолек. соед. А.
1988. Т. 30. № 10. С. 2120.
2. Кабанов В. А., Зезин А. В., Рогачева В. В., Превыш В. А. //Докл. АН СССР. 1988.
Т. 303. № 2. С. 339.
3. Рудман А. Р., Венгерова Н. А., Калюжная Р. И., Элъцефон В. С., Зезин А. В. //Хим,-
фармацевт. журн. 1979. № 3. С. 82.
4. Btxler Н. }., Michaels A. S. // Encyclopedia of Polymer Science and Technology. V. 10.
New York; London; Sidney; Toronto, 1969. P. 765.
5. Изумрудов В. А., Бронич Т. К., Зезин А. В., Кабанов В. А. // Высокомолек. соед. А.
1987. Т. 29. № 6. С. 1224. Московский государственный Поступило в редакцию
университет им. М. В. Ломоносова 11.09.89
Время, ч
