CC BY
32ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Серия А, 2005, том 47, M 10, с. 1832-1840
СТРУКТУРА, = СВОЙСТВА
УДК 541.64:539.199:547.962.94
КОНФОРМАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФИБРОИНА ПРИ РАСТВОРЕНИИ ЕГО В ГЕКСАФТОРИЗОПРОПАНОЛЕ
© 2005 г. Е. С. Сашина*, Н. П. Новоселов*, D. Vorbach**, F. Meister**
* Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна 191186 Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18 **Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff- Forschung e.V.
Breitscheidstrasse 97 Rudolstadt D-07407 Поступила в редакцию 11.11.2004 г.
Принята в печать 25.05.2005 г.
Методами рентгеновской дифракции, ИК-спектроскопии, сканирующей калориметрии изучены конформационные переходы фиброина природного шелка Bombyx mon при регенерации из растворов неорганических и органических растворителей: водного раствора бромида лития, гексафто-ризопропанола, N-метилморфолин-М-оксида. Обнаружено, что природа растворителя оказывает меньшее влияние на формирование надмолекулярного порядка, чем термообработка и обработка полярными органическими жидкостями, что показано на примере растворов в гексафторизопропа-ноле.
Природные полимеры (целлюлоза, фиброин и другие) используются человечеством многие века. Ученые ищут новые формы и возможности переработки этих волокон, в том числе отходов, с целью повторного применения. Так, из отходов шелкопроизводства через получение концентрированных растворов природного полимера фиброина можно вторично производить волокна и пленки с ценными потребительскими и биомедицинскими свойствами.
Получение пригодных для формования растворов фиброина шелка является непростой задачей. Ввиду особенностей молекулярного и надмолекулярного строения фиброина, высокой ММ полимера (до 3.5 х 105) очень немногие растворители пригодны для получения растворов. Известно, что фиброин растворяется в концентрированных водных растворах ряда неорганических солей: LiBr, LiCN, NaSCN, ZnCl2, LiCNS, CuCl2, Ca(CNS)2, в медноаммиачном растворе (CuS04 + + NH4OH), в водных растворах фосфорной и других кислот. Органических растворителей фиброина известно очень мало. Фирмой "Du Pont" предложен способ растворения фиброина в гекса-фторизопропаноле [1]. Согласно этому способу, предварительно активированный фиброин растворяется до 30 мае. % без существенного измене-
E-mail: organika@sutd.ru (Сашина Елена Сергеевна).
ния ММ полимера, что важно для технологии его переработки. Нами показано, что фиброин растворяется также в Ы-метилморфолин-1Ч-оксиде и в смесях на его основе [2], при этом можно достичь достаточно высоких концентраций полимера в растворе.
Регенерация полимера из раствора осуществляется путем испарения растворителя или осаждением полимера в нерастворитель. Можно полагать, что природа растворителя и совокупность химических и других факторов, действующих на макромолекулу при растворении и регенерации, во многом определяют надмолекулярное и кон-формационное строение полимера.
Цель настоящей работы - сравнительное исследование конформационного состояния фиброина, регенерированного из известных органических и неорганических растворителей и влияния осадителя и температуры на эти изменения. Поскольку натуральный шелк имеет уникальные свойства, в первую очередь высокую прочность, целесообразно выбрать из возможных способов регенерации фиброина из растворов такой, который наиболее полно обеспечил бы сохранение этих свойств, обусловленных в первую очередь конформационным и надмолекулярным строением полимера.
1832
Для природного фиброина характерны три вида конформации: для кристаллических участков а-спиральная и (i-складчатая (рис. 1), для аморфных участков - свернутые случайным образом макромолекулы. Синтезируемый железой шелкопряда жидкий шелк - это водный раствор, концентрация которого 26 об. % фиброина. Его макромолекулы находятся в случайной и а-спираль-ной конформациях (silk I), т.е. свернуты в спирали, зафиксированные внутримолекулярными водородными связями; гидрофобные участки вынесены наружу [3, 4]. При прядении шелковой нити шелкопрядом происходит конформацион-ный переход макромолекул фиброина в водоне-растворимую форму silk II ((3-конформация), в которой макромолекулы уложены антипарал-лсльно и связаны как внутри-, так и межмолекулярными водородными связями. Механический сдвиг при прядении способствует разрыву внутримолекулярных связей, фиксирующих а-спираль-ную конформацию, и разворачиванию макромолекул. При этом реализуются внутри- и межмолекулярные связи, в том числе и межмолекулярные гидрофобные связи. Для гидрофобных участков макромолекул эта структура энергетически наиболее выгодна [5]. Природные волокна Bombyx mori имеют 56 ± 5% макромолекул в р-и 13 ± 5% в (Х-конформации, т.е. общее содержание ориентированных участков природного полимера может достигать -70% [6]. Для остальных участков характерны случайные конформации макромолекул. Согласно работе [7], макромолекулы фиброина в водно-солевом растворе находятся в неупорядоченной конформации. Есть данные [6, 8], что в концентрированном растворе в гексафтори-зопропаноле 50% макромолекул фиброина имеют конформацию а-спирали и 24% макромолекул Р-конформацию.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Для исследований был взят фиброин шелка Bombyx mori после удаления серицина, жировых, восковых и минеральных веществ по методике [9], нарезанный в виде коротких волокон, их диаметр 34.6 мкм и длина 3.6 мм. В качестве растворителей использовали 6 M водный раствор бромида лития, гексафторизопропанол (ГФИП) и Ы-метилморфолин-Ы-оксид (ММО), все химреак-тивы фирмы "MERCK-Schuchardt". Поскольку основной интерес представляет сравнение конфор-
(а)
(б)
С
(II
о.
R I
.сн-
Н I
R
H
R
H I
\ /
С \t
сЛ«-^" (irf ?
>
H RH Nc
R I / Jr ^11
\ H—C-C—N о c'H H
h\
W
0
H
1
R I
CH "N N I
H
ô
CH
"CH
9 H R
il R I
о
I
R
H
Рис. 1. Конформации фиброина: а - а-спираль, б - ß-конформация.
мационного состояния макромолекул фиброина, сольватированного различными растворителями, исследование проводили для разбавленных растворов концентрацией не более 4 мае. %. Раствор фиброина в 6 M водном растворе LiBr получали при 40°С, после охлаждения заливали в пакеты из полупроницаемого целлофана Spectra/Porl Membrane MWCO диаметром 21 мм и помещали в дистиллированную воду. Диализ осуществляли при комнатной температуре и постоянном перемешивании в течение 1 суток, периодически меняя воду. После диализа бромид лития в растворе не обнаружен. Для получения раствора фиброина в ГФИП диализованный водный раствор фиброина высушивали при комнатной температуре в виде пленки, затем вакуумировали при 40°С в течение 4-6 ч. Навеску пленки фиброина растворяли в ГФИП при 25°С до концентрации 4%. Для получения раствора фиброина в ММО исходный растворитель в форме моногидрата подсушивали над пятиокисью фосфора до содержания воды 0.8 моль на моль аминоксида. Растворение проводили при 100°С. Растворы фиброина в воде и ГФИП наливали в чашки Петри и при комнатной температуре вакуумировали до испарения растворителя. Раствор в ММО наносили на фторопластовые пластины и после затвердевания раствора выдерживали в метаноле до 30 мин, затем пленку промывали большим количеством воды для уда-
10 20 30 40
угол Брэгга, град
Рис. 2. Дифрактограмма природного фиброина (/) и пленок фиброина, регенерированного из растворов в LiBr после диализа (2), в ГФИП (5), в ММО (4).
ления ММО и высушивали в вакууме до равновесной влажности. Толщина пленок составляла 0.04— 0.06 мм.
Рентгеновское рассеяние наблюдали на ди-фрактометре D8 ADVANCE фирмы "Bruker", ИК-спектры пленок записывали на ИК-спектро-метре IFS 25 той же фирмы. Образец природных волокон прессовали в форме таблетки. Термический анализ выполняли на сканирующем калориметре "Mettler Toledo Star" при нагревании от 25 до 450°С со скоростью 10 град/мин в среде азота при подаче азота 50 мл/мин.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 2 представлены дифрактограммы образцов природного фиброина шелка Bombyx mon, а также регенерированного из растворов бромид лития - вода, ГФИП и ММО. На дифрак-тограмме природного фиброина (кривая 1) имеются четко выраженные пики при угле 20 = 20.6°,
который относится к рефлексам (201) и характеризует межплоскостное расстояние, соответствующее 4.3 А. Этот пик и небольшие четкие рефлексы при 9.5°; 24.6° и 25.3° свидетельствуют о (3-конформации макромолекул фиброина; небольшой пик около 12° характеризует организованные участки с а-спиральной конформацией макромолекул [10-15]. Регенерированный из вод-но-солевого раствора в виде пленки фиброин имеет размытое гало при 20.5°, свойственное преимущественно аморфным участкам полимера (кривая 2). По едва выраженным рефлексам при 9.5° (9.40 А) и 22.0° (4.01 А) можно предполагать наличие незначительного количества р-складча-той и а-спиральной конформаций макромолекул соответственно. Дифрактограмма образца фиброина, регенерированного из ГФИП (кривая 5), лишь незначительно отличается от дифрактограммы образца, полученного из водно-солевого раствора. Регенерированный из ММО фиброин имеет, судя по дифрактограмме 4, более упорядоченную структуру по сравнению с двумя предыдущими образцами регенерированного полимера, которая приближается к природному материалу. Так, размытое гало при 20.5° превращается в выраженный пик, который, как и небольшой пик при 24.7° характерен для упорядоченной структуры с р-складчатой конформацией.
В табл. 1 приведено отнесение полос поглощения на ИК-спектрах исследуемых образцов. Анализ литературных данных показывает [16-20], что а- и р-конформационные структуры достаточно легко различимы по характерным частотам поглощения в ИК-спектрах. Для спектров поглощения характерно наличие полос Амида I (С=0), Амида II (И-Н связанные, С-1Ч), Амида Ш (С-1Ч, 1Ч-Н связанные, СН3-С) в определенных интервалах частот [16, 17]. При переходе от спиральной к складчатой конформационной структурам частота Амида I с максимумом, как правило, около 1660 см-1 уменьшается до 1630 см-1, полоса Амида II с максимумом около 1540 см-1 -до 1530 см-1, частота поглощения Амида III, наоборот, возрастает в среднем с 1235 до 1265 см-1. Полоса около 1385 см-1, присутствующая в спиральной структуре, в складчатой исчезает. Различить а-конформацию и случайно свернутую кон-формацию методом ИК-спектроскопии считается более сложной задачей. По отнесению полос поглощения изучаемых образцов (табл. 1) можно
Таблица 1. Характеристики ИК-спектров природного и регенерированного фиброина
Полоса Природный фиброин Регенерированный фиброин
Частота поглощения, см-1 Отнесение к конформации Частота поглощения, см-1 Отнесение к конформации Частота поглощения, см-1 Отнесение к конформации Частота поглощения, см-1 Отнесение к конформации
из раствора бромид лития - вода из ГФИП из ММО
Амид I 1697 Р
1658 а 1650 а 1657 а
1649 а сл. плечо а 1642 а 1619 Р
1631 Р 1643
Амид П 1530 пл. Р 1540 а 1540 а
1503 Р 1513 Р 1513 Р
Амид III 1227 Случайная 1218 Случайная 1213 Случайная 1260 Р
1380 а 1377 а
судить о том, что регенерированный из водно-со-левого раствора и ГФИП фиброин имеет аморфные и упорядоченные участки, построенные в основном из макромолекул в а-спиральной конформации. Кристаллические участки природного фиброина построены в большей степени из (3-, а также из а-упорядоченных макромолекул. То же можно сказать о регенерированном из ММО полимере.
Характеризовать аморфную и кристаллическую структуру фиброина можно также при помощи метода ДСК [19,21-24]. Кривые ДСК природного и регенерированного фиброина представлены на рис. 3. На кривой ДСК природного фиброина (кривая 1) имеются лишь два заметных эндотермических эффекта: первый, наблюдаемый до 100°С, связан с удалением адсорбированной воды, а второй - в интервале 300-400°С - с разрушением ориентированной (3-структуры. Регенерированный из ГФИП (кривая 2) фиброин, кроме указанных эндо-эффектов, имеет эндо-эк-зо-переход в интервале 100-200°С, связанный со стеклованием аморфной части фиброина с последующим переходом аморфной составляющей при нагревании в р-структуру. Эндо-пик при 246°С характеризует молекулярное движение в а-крис-таллах [24]. Термодеструкция образца начинается при более низкой температуре по сравнению с природным полимером. Образец фиброина из водно-солевого раствора (кривая 3) также имеет эндо-эффект в области 100-250°С, характерный для аморфных участков. Кривая 4 тепловыделе-
ния регенерированного из ММО фиброина напоминает таковую природного полимера, с той лишь разницей, что наблюдается очень незначительный эндо-экзо-переход аморфных участков, а термодеструкция начинается при 276°С. Последнее объясняется тем, что кристаллическая Р-структура регенерированного фиброина не ориентирована.
Таким образом, по совокупности приведенных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы. При растворении природного
J_I_|_|_
О 100 200 300 400
Т,° С
Рис. 3. ДСК природного фиброина (Г) и пленок фиброина, регенерированного из растворов в ГФИП (2), в ПВг после диализа (3), в ММО (4).
\ 1 __|_I_I_I_
10 20 30 40
Угол Брэгга, град
Рис. 4. Дифрактограмма пленок фиброина, регенерированного из раствора в бромиде лития после диализа: 1 - термообработанная при 100°С, 2 - без термообработки.
фиброина в водно-солевом растворе существенно уменьшается относительная доля кристаллических регионов, и особенно составленных из р-мак-ромолекул. Регенерированный полимер при исследованных условиях регенерации имеет преимущественно аморфную структуру и в небольшой степени участки с упорядоченными в форме спирали макромолекулами; регенерированный из ММО фиброин - более упорядоченную, в основном складчатую, структуру, существенно приближенную к природной. Возможно, в данном растворителе не происходит значительного изменения конформации. Однако более вероятными причинами являются высокая температура растворения и особенности регенерации: ММО можно удалить лишь при помощи осадите-ля, в качестве которого использовали метанол. Известно, что и термообработка и обработка фиброина полярными органическими жидкостями может приводить к а —- Р-переходу [25]. Для экспериментального подтверждения высказанного предположения регенерированный фиброин сушили при повышенной температуре. На ди-фрактограмме образца регенерированного из водно-солевого раствора фиброина, высушенного при 100°С (рис. 4, кривая /), свойственный
10 20 30 40
Угол Брэгга, град
Рис. 5. Дифрактограмма пленок фиброина, регенерированного из раствора в ГФИП: 1 - без термообработки, 2 — термообработанная при 70°С.
а-конформации рефлекс, при 22° исчезает, размытое гало около 20° превращается в более выраженный пик. Характерный для Р-конформации рефлекс около 9.5° после термообработки становится интенсивным и смещается до 9.7° (межатомное расстояние уменьшается с 9.40 до 9.05 А), появляется новый рефлекс при 24.2° (3.68 А), характерный для р-конформации.
На рис. 5 приведены дифрактограммы необработанной и термообработанной пленки полимера (кривые 1 и 2 соответственно). При термообработке при 70°С образца, регенерированного из ГФИП, также наблюдали конформационный переход к р-структуре: рефлекс 20.3° (4.35 А) для термообработанной пленки стал интенсивным, появились пики при 9.1° (9.82 А) и 24.9° (3.55 А), относящиеся к р-конформации. Можно сделать вывод, что независимо от природы растворителя термообработка приводит к конформационным переходам а —► Р и случайно свернутая —► р. Известно [26], что при повышении температуры более 40°С уменьшается стабильность многих природных и синтетических полипептидов и происходит разворачивание свернутых глобул или спиралей макромолекул. Судя по полученным результатам, для фиброина также характерно увеличение конформационной подвижности и дестабилизация спиральной конформации макромолекул при повышении температуры. В результате
16 12 8 4
V х 10"2, см""1
Рис. 6. ИК-спектры пленок фиброина из раствора в ГФИГТ, необработанной (7) и обработанной метанолом (2).
активные группы компенсируют свой потенциал к образованию Н-связей, взаимодействуя с соседними молекулами. При разворачивании спирали макромолекулы "переключают" часть внутримолекулярных Н-связей на межмолекулярные, а гидрофобные группы складываются внутри плоскостей, и р-состояние энергетически становится более выгодным.
Проследим влияние метанола на конформа-цию фиброина при регенерации. Проводили обработку образцов непосредственно после удаления растворителя погружением в метанол на время не менее 15 мин. На рис. 6 представлены ИК-спектры необработанного и обработанного метанолом регенерированного из ГФИП фиброина. В спектре обработанного образца обнаруживаются полосы поглощения при 1619, 1513 см-1; очень слабая полоса 1260 см-1 после воздействия метанола становится более интенсивной. Эти факты, а также исчезновение интенсивной полосы поглощения при 1377 см-1 однозначно характеризует появление упорядоченной (3-структуры [21, 27-29].
На кривой ДСК обработанной метанолом пленки (рис. 7, кривая 2) имеются лишь два заметных эндотермических пика: первый при 71°С связан с удалением адсорбированной воды; второй
_I_I_I_I_
80 160 240 320
т, °с
Рис. 7. ДСК пленок фиброина, регенерированного из раствора в ГФИП, необработанной (У) и обработанной метанолом (2).
при 281°С - с началом термодеструкции неориентированной р-структуры. О незначительном содержании аморфной части полимера после воздействия метанола можно судить по очень слабому эндо-эффекту в области 166°С, относящемуся к стеклованию аморфных участков.
Объяснить влияние метанола на изменение конформации макромолекул при взаимодействии можно с учетом особенностей строения полипептидной группы. Связи С-И в пептидных группах фиброина имеют в значительной степени характер двойной связи из-за равновесия между двумя структурами
ОН от
и I I
—с-и— — с=ы+—
I
н
Это жестко ограничивает вращение вокруг связи С-1Ч; для упорядоченных областей полипептидов более выгодна транс-конфигурация пептидной группы [30]. Взаимодействие ионов или полярных молекул с пептидными группами СО или ЫН способствует переносу электронной плотности, уменьшает характер двойной связи и увеличивает свободу вращения. Взаимодействие полярных растворителей с пептидными группами основной цепи приводит к дестабилизации конформации макромолекулы. Результатом может быть переход отрезка в цмс-конфигурацию. При уменьшении резонансной стабильности происходит реагирование пептидных групп и разрушение упорядоченной структуры. В работе [30] приведены результаты экспериментальных исследований оптического вращения, доказывающие изменение структурной трансформации в разбавленных растворах синтетического поли-£-пролина при взаимодействии имидной группы с ионами соли, причем в переходном состоянии наблюдается равновесие между цис- и трянс-конформациями.
Компьютерное моделирование взаимодействия спиртов с разной длиной радикала, количеством гидроксильных групп и наличием галогенов в составе спирта (метанол, этанол, бутанол, пента-нол, этандиол, трифторэтанол, ГФИП) с протеином, состоящим из семи остатков аминокислот, показало [31], что образование водородных связей между молекулой спирта и группой СО пептида имеет два противоположных эффекта: индуцирует закручивание вытянутых макромолекул
пептида в a-спираль и одновременно разворачивание макромолекул, находящихся в свернутом состоянии. Согласно результатам расчетов методом молекулярной динамики [32], разворачивание спирали трипептида аланина в метаноле и трифторэтаноле способствует уменьшению энтальпии, поскольку спирты более активно взаимодействуют с развернутым пептидом. Межмолекулярное взаимодействие пептид-пептид в любом растворителе больше в случае развернутого пептида, что вполне закономерно. Но энтропийная составляющая изменения свободной энергии при разворачивании увеличивается (-7AS), и для трифторэтанола, например, термодинамически более выгодной является спиральная конформа-ция. Однако в случае метанола увеличение энтропии минимально и он в большей степени инициирует разворачивание пептида1.
Нами проведено сравнительное исследование влияния различных полярных жидкостей на формирование складчатой структуры, наиболее привлекательной с точки зрения физико-механичес-ких свойств полимера. В качестве осадителей взяты метанол, этанол, изопропанол, диоксан и ацетон. Дифрактограммы всех обработанных пленок похожи, однако небольшие расхождения в положении слабых рефлексов, характерных для той или иной конформации, имеют место (табл. 2). Так, ацетон оказался менее эффективен в индуцировании (3-конформации. Многочисленные исследования растворов различных природных и синтетических полипептидов и их низкомолекулярных моделей показали, что порядок влияния спиртов на закручивание a-спирали следующий: ГФИП > трифторэтанол > изопропанол > этанол > метанол [25]. В связи с этим понятно, почему спиральная конформация макромолекул фиброина в ГФИП при удалении последнего дестабилизируется и в окружении молекул метанола переходит в p-конформацию. Из исследованных нами растворителей именно в случае с метанолом наблюдается наиболее заметный а —► Р переход, этанол и изопропанол индуцируют этот переход меньше, поскольку выше их способность закручивать полипептид в спираль. Диоксан, и осо-
1 Для смешанных растворителей баланс термодинамических факторов в каждом случае зависит не только от природы компонентов растворителя, но и от их соотношения, например, действие водных растворов спиртов при увеличении концентрации спирта более 20 мол. % меняется на противоположное.
Таблица 2. Рефлексы рентгеновской дифракции пленок регенерированного из ГФИ1Т фиброина после обработки различными полярными растворителями
Полярный растворитель Рефлексы Отнесение структуры
20, град межатомное расстояние, А
Без обработки 9.5 9.4 Р
20.0 4.5 Р
22.0 4.0 а
Метанол 9.5 9.4 Р
20.3 4.4 Р
24.9 3.6 Р
Этанол 20.5 4.3 Р
Изопропанол 20.4 4.3 Р
Диоксан 20.6 4.3 Р
Ацетон 20.0 4.5 Р
22.4 3.9 ос
бенно ацетон, в отличие от спиртов являются акцепторами Н-связей, поэтому могут взаимодействовать лишь с группами N11. Количество групп С=0 и N11 в структуре полипептидов приблизительно одинаково, однако группа СО сильный акцептор водородных связей, а N11 - слабый донор. Если растворитель является сильным донором Н-связей, он конкурирует с пептидными Н-связями за образование связей друг с другом в спирали; если растворитель более слабый акцептор водорода, чем группа СО, пептидные связи оказываются эффективней, и молекула остается в спиральной конформации. Это подтверждается следующим фактом: в водном растворе фиброина практически одинаковое количество групп С=0 (89% от общего числа) и N11 (88% от всех) имеют Н-связи, причем из них одинаковое количество групп СО и ИН (по 11%) связаны с боковыми цепями. При этом из всех Н-связей СО-групп 43% - связи с водой и 46% - с группами NH главной цепи; а из всех Н-связей NH-гpyпп 21% - с водой и 68% - с группами СО главной цепи [26]. Видно, что вода соль-ватирует вдвое больше групп С=0, чем NH, хотя является одновременно и донором, и акцептором Н-связей. Вероятно, поэтому диоксан и особенно ацетон в меньшей степени инициируют разворачивание спиралей и переход к (З-складчатой структуре при контакте с макромолекулярными цепями фиброина.
ВЫВОДЫ
По данным ИК-спектроскопии, рентгеновской дифракции и ДСК, регенерированный из растворов фиброин содержит меньше упорядоченных участков по сравнению с исходным и является в большей степени аморфным.
На конформацию макромолекул регенерированного фиброина природа растворителя оказывает меньшее влияние, чем термическая или химическая обработка полярными органическими жидкостями. Термообработка и обработка полярными жидкостями приводит к конформацион-ному переходу случайно свернутых макромолекул и а-спиралей в Р-конформацию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Pat. WO 93/15244. Fiber Spinnable Solutions of Silk-form Fibroin. D01F 4/02. 5.08.1993.
2. Пат. 2217530 Россия. Способ растворения натурального шелка. D 01 С 3/02, D 01 F 4/02. 27.11.2003.
3. Valluzzi R., Gido S.P. // Biopolymers. 1997. V. 42. № 4. P. 705.
4. Takanashi Y., Gehoh M., Yuzuriha K. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 1991. V. 29. № 4. P. 889.
5. Lazo N.D., Downing D.T. // Macromolecules. 1999. V. 32. № 23. P. 4700.
6. Trabbic К A., Yager P. // Macromolecules. 1998. V. 31. № 3. P. 462.
7. Magoshi J., Magoshi Y., Nakamura S. // Silk Polymers: Material Science and Biotechnology/Ed. by Kaplan D. Washington: Am. Chem. Soc., 1994. P. 292.
8. Livak O., Blye A., Shah N.. Jelinski L.W. // Macromolecules. 1998. V. 31. № 15. P. 2947.
9. Mathur A.B., Tonelli A., Rathke Т., Hudson S. // Biopolymers. 1997. V. 42. № 1. P. 61.
10. Tsukada M. //J. Seric. Sci. Jpn. 1986. V. 55. № 2. P. 126.
11. Nam J., Park Y.H. //J. Appl. Polym. Sci. 2001. V. 81. № 15. P. 3008.
12. ParkSJ., Lee K.Y., Ha W.S., Park S.Y. //J. Appl. Polym. Sci. 1999. V. 74. № 13. P. 2571.
13. Noishiki Y., Nishiyama Y., Wada M., Kuga S., Magoshi J. // J. Appl. Polym. Sci. 2002. V. 86. № 17. P.3425.
14. Magoshi J., Magoshi Y., Nakamura S. //J. Appl. Polym. Sci., Appl. Polym. Symp. 1985. V. 41. № 1. P.187.
15. Freddi G, MontiP., Nagura M., Gotoh Y., Tsukada M. // J. Appl. Polym. Sci. 1996. V. 59. № 4. P. 841.
16. Miyazawa T., Shimanouchi T., Mizuchima S. // J. Chem. Phys. 1958. V. 29. № 3. P. 611.
17. Asai M., Tsuboi M., Shimanouchi T., Mizushima S. // J. Phys. Chem. 1955. V. 59. № 2. P. 322.
18. Venyaminov S.Yu., Kalnin N.N. // Biopolymers. 1990. V. 30. № 7. P. 1259.
19. Magoshi J., Mizuide M., Magoshi Y. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1979. V. 17. № 3. P. 515.
20. Freddi G., Pessina G., Tsukada M. // Int. J. Biol. Macro-mol. 1999. V. 24. № 2. P. 251.
21. Nam J., Park Y.H. // J. Appl. Polym. Sci. 2001. V. 81. № 15. P. 3008.
22. Motta A., Fambri L., Migliaresi C. // Macromol. Chem. Phys. 2002. V. 203. № 8. P. 1658.
23. Kweon H., Park Y.H. //J. Appl. Polym. Sci. 2001. V. 82. №4. P. 750.
24. Kweon H„ Woo S.O., Park Y.H. // J. Appl. Polym. Sci. 2001. V. 81. № 11. P. 2271.
25. Hirota N., Mizuni K., Goto Y. // Protein Sci. 1997. V. 6. № 3. P. 416.
26. DillK.A. //Biochemistry. 1990. V. 29. № 31. P. 7133.
27. Matsumoto K., Uejima H., Iwasaki T„ Sano Y., Sumi-no H. H J. Appl. Polym. Sci. 1996. V. 60. № 3. P. 503.
28. Sun Y., Shao Z.,HuP., Yu T. //J. Appl. Polym. Sci. 1996. V. 72. №6. P. 1405.
29. Bhat N.V., Nadiger G.S. // J. Appl. Polym. Sci. 1980. V. 25. №5. P. 921.
30. Mandelkern B.L., Halpin J.C., Diorio A.F., Posner A.S. HJ. Am. Chem. Soc. 1962. V. 84. № 5. P. 1383.
31. Dwyer D.S. // Biopolymers. 1999. V. 49. № 7. P. 635.
32. Brooks C.L.III, Nillson L. // J. Am. Chem. Soc. 1993. V. 115. №48. P. 11034.
Conformational Changes in Fibroin upon Its Dissolution in Hexafluoroisopropanol
E. S. Sashina*, N. P. Novoselov*, D. Vorbach**, and F. Meister**
* St. Petersburg State University of Technology and Design, Bol'shaya Morskaya ul. 18, St. Petersburg, 191186 Russia ** Thüringisches Institutfiir Textil- und Kunstoff-Forschung e.V. Breitscheidstrasse 97, Rudolfstadt D-07407
Abstract—Conformational changes of natural silk Bombyx mori fibroin upon its regeneration from solutions of organic and inorganic solvents (an aqueous solution of lithium bromide, hexafluoroisopropanol, and N-me-thylmorpholine-/V-oxide) were studied by X-ray diffraction, IR spectroscopy, and scanning calorimetry. The formation of supramolecular order was found to be less sensitive to the nature of solvent as compared to the effect of thermal treatment and treatment with polar organic solvents. This conclusion was confirmed by experiments on solutions in hexafluoroisopropanol.
