Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ГЛИЦИНА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЛИОМЕЗОФАЗЫ ВОДНЫМИ СИСТЕМАМИ ДОДЕЦИЛ-СУЛЬФАТА НАТРИЯ'

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ГЛИЦИНА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЛИОМЕЗОФАЗЫ ВОДНЫМИ СИСТЕМАМИ ДОДЕЦИЛ-СУЛЬФАТА НАТРИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
71
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТ НАТРИЯ / SODIUM DODECYLSULFATE / ГЛИЦИН / GLYCINE / ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА / PHASE DIAGRAM / ЛИОТРОПНЫЙ МЕЗОМОРФИЗМ / LYOTROPIC MESOMORPHISM / КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ / QUANTUM-CHEMICAL CALCULATIONS

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Усольцева Надежда Васильевна, Смирнова Антонина Игоревна, Жарникова Наталия Валерьевна, Курбатова Марина Сергеевна, Гиричева Нина Ивановна

Установлено влияние аминокислоты глицина на мезоморфные свойства системы додецилсульфат натрия - глицин - вода, где додецилсульфат натрия использовался в качестве вещества, моделирующего жидкокристаллическую структуру биологической мембраны. Полученные методом квантово-химического моделирования данные об энергии взаимодействия додецилсульфата натрия с водой и глицином позволили теоретически обосновать сдвиг формирования гексагональной лиомезофазы в изучаемой тройной системе в сторону меньших концентраций этого поверхностно-активного вещества по сравнению с бинарной системой алкилсульфат натрия - вода. Поскольку формирование комплексов между сурфактантами и аминокислотами аналогично мицеллярной растворимости, то понимание таких процессов важно как в биологии, так и в различных областях потенциальных практических приложений поверхностно-активных веществ, таких как создание моющих средств, фармацевтика, солюбилизация и доставка лекарств.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Усольцева Надежда Васильевна, Смирнова Антонина Игоревна, Жарникова Наталия Валерьевна, Курбатова Марина Сергеевна, Гиричева Нина Ивановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF GLYCINE ON LYOMESOPHASE FORMATION BY SODIUM DODECYLSULFATE - WATER SYSTEMS

The effect of amino acid (glycine) on mesomorphic properties of the sodium dodecyl sulfate - glycine - water system, wherein sodium dodecylsulphate was used as a material simulating liquid crystal structure of a biological membrane, was established. The data on the interaction energy of sodium dodecyl sulfate with water and glycine, obtained by quantum-chemical modeling, allowed to theoretically justify a shift in the formation of hexagonal lyomesophase to lower concentrations of the surfactant of the studied ternary system compared with the binary system of sodium alkylsulfate - water. Since the formation of complexes between surfactants and amino acids is similar to the micellar solubility, the understanding of such processes is important in biology and different areas of potential practical applications of surfactants, such as making detergents, pharmaceuticals, solubilization and drug delivery.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ГЛИЦИНА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЛИОМЕЗОФАЗЫ ВОДНЫМИ СИСТЕМАМИ ДОДЕЦИЛ-СУЛЬФАТА НАТРИЯ»

УДК 544.252.4 + 544.016 + 544.18

Н. В. Усольцева1, А. И. Смирнова1, Н. В. Жарникова1, М. С. Курбатова1, Н. И. Гиричева1, В. Г. Баделин2

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ГЛИЦИНА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЛИОМЕЗОФАЗЫ ВОДНЫМИ СИСТЕМАМИ ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТА НАТРИЯ

1 Ивановский государственный университет, ул. Ермака, 39, 153025 Иваново, Россия. E-mail: nv_usoltseva@mail.ru 2Институт химии растворов им. Г. А. Крестова РАН (ИХР РАН) ул. Академическая, д. 1, 153045 Иваново, Россия

Установлено влияние аминокислоты глицина на мезоморфные свойства системы додецилсульфат натрия - глицин - вода, где додецилсульфат натрия использовался в качестве вещества, моделирующего жидкокристаллическую структуру биологической мембраны. Полученные методом квантово-химического моделирования данные об энергии взаимодействия додецилсульфата натрия с водой и глицином позволили теоретически обосновать сдвиг формирования гексагональной лиомезофазы в изучаемой тройной системе в сторону меньших концентраций этого поверхностно-активного вещества по сравнению с бинарной системой алкилсульфат натрия - вода. Поскольку формирование комплексов между сур-фактантами и аминокислотами аналогично мицеллярной растворимости, то понимание таких процессов важно как в биологии, так и в различных областях потенциальных практических приложений поверхностно-активных веществ, таких как создание моющих средств, фармацевтика, солюбилизация и доставка лекарств.

Ключевые слова: додецилсульфат натрия, глицин, фазовая диаграмма, лиотропный мезоморфизм, квантово-химические расчеты.

DOI: 10.18083/LCAppl.2016.2.70

N. V. Usol'tseva1, А. I. Smirnova1, N. V. Zharnikova1, M. S. Kurbatova1, N. I. Giricheva1, V. G. Badelin2

EFFECT OF GLYCINE ON LYOMESOPHASE FORMATION BY SODIUM DODECYLSULFATE - WATER SYSTEMS

1Ivanovo State University, 39 Ermak St., Ivanovo, 153025, Russia. E-mail: nv_usoltseva@mail.ru 2G. A. Krestov Institute of Solution Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 1 Academicheskaja St., Ivanovo, 153045, Russia

The effect of amino acid (glycine) on mesomorphic properties of the sodium dodecyl sulfate - glycine -water system, wherein sodium dodecylsulphate was used as a material simulating liquid crystal structure of a biological membrane, was established. The data on the interaction energy of sodium dodecyl sulfate with water and glycine, obtained by quantum-chemical modeling, allowed to theoretically justify a shift in the formation of hexagonal lyomesophase to lower concentrations of the surfactant of the studied ternary system compared with the binary system of sodium alkylsulfate - water. Since the formation of complexes between surfactants and amino acids is similar to the micellar solubility, the understanding of such processes is important in biology and different areas of potential practical applications of surfactants, such as making detergents, pharmaceuticals, solubilization and drug delivery.

Key words: sodium dodecylsulfate, glycine, phase diagram, lyotropic mesomorphism, quantum-chemical calculations.

© Усольцева Н. В., Смирнова А. И., Жарникова Н. В., Курбатова М. С., Гиричева Н. И., Баделин В. Г., 2016

Введение

В последние годы большое внимание исследователей привлекают антимикробные пептиды [1]. В отличие от антимикробных пептидов, выделенных из биологических материалов и обладающих рядом существенных недостатков (слабая биовариабельность и протеолитическая устойчивость, дороговизна, непредсказуемая токсичность), применение синтетических пептидных антибиотиков может способствовать их устранению. Ключевыми моментами действия аминокислот/пептидов на ли-пополисахариды (ЛПС) является связывание их заряженных цвиттер-ионных групп с поверхностью внешней стороны мембраны бактериальной клетки и внедрение гидрофобных фрагментов аминокислот/пептидов в липидную часть мембраны [1]. Однако для направленного синтеза эффективных антимикробных пептидов необходимо исследование механизма их взаимодействия с соединениями, моделирующими биологические мембраны. Это предполагает проведение целого ряда экспериментальных и теоретических исследований на модельных соединениях, позволяющих выявить взаимосвязь между структурой аминокислотных остатков, входящих в состав антимикробных пептидов, и физико-химическими свойствами модельных мембран в процессе их взаимодействия.

Алкилсульфаты натрия в водных системах формируют лиотропные мезофазы, которые могут быть использованы как модели биологических мембран [2].

Аминокислоты являются важными органическими молекулами особого класса, которые в растворах существуют в виде цвиттер-ионов с большим электрическим моментом. Известно, что особенности строения аминокислот влияют на их взаимодействие с ионными сурфактантами, в частности, приводя к изменению критической концентрации мицеллообразования [1].

Имеющиеся в литературе данные по влиянию различных аминокислот и, в частности глицина, на фазовую диаграмму системы додецилсульфат натрия (ББ8Ка) - Н20 касаются лишь предмицелляр-ных и мицеллярных областей. Исследований в более концентрированных областях, где формируются лиотропные мезофазы, нам не известно. В то же время, поскольку жидкокристаллические фазы поверхностно-активных веществ (ПАВ) являются моделями биологических мембран, мы поставили в настоящей работе задачу изучить влияние амино-

кислоты глицина (01у) на лиомезоморфные свойства ББ8Ка.

Квантово-химические расчеты использованы для определения конформационных свойств, колебательных спектров и изучения взаимодействия между фрагментами молекул аминокислот/пептидов и модельного для мембран соединения - Предполагалось, что полученные результаты позволят оценить химическую и стериче-скую комплементарности взаимодействующих соединений.

Следует отметить, что формирование комплексов между сурфактантами и аминокислотами аналогично мицеллярной растворимости и понимание таких процессов важно как в биологии, так и в различных областях потенциальных практических приложений поверхностно-активных веществ, таких как создание моющих средств [2], фармацевтика [3], солюбилизация и доставка лекарств [4, 5].

Таким образом, в представленном исследовании впервые поставлена задача установления влияния аминокислоты глицина на мезоморфные свойства системы додецилсульфат натрия - глицин -вода, где додецилсульфат натрия использовался в качестве вещества, моделирующего жидкокристаллическую биологическую мембрану.

Эксперимент

Для приготовления бинарных и трехкомпонентных смесей использовали: додецилсульфат натрия (ББ8Ка), аминокислоту глицин (01у) (рис. 1) производства Sigma-Aldrich и дважды перегнанную воду. и аминокислота использовались без предварительной очистки. Бинарные смеси готовили смешением сухого с соответствующим количеством воды (по массе). Массовые проценты использовали в связи с тем, что фазовые диаграммы - Н20, известные из данных литературы [6-8], также упоминаются только в массовых процентах. Трехкомпонентные системы - 01у - Н20 получали следующим образом: сначала готовили насыщенный раствор глицина в бидистиллированной воде (растворимость глицина в воде - 25,3 г на 100 г Н20 (при 25 °С) [9], затем сухой смешивали с насыщенным раствором глицина. Полученные смеси гомогенизировали в течение нескольких дней при комнатной температуре, а также подвергали гомогенизации в ультразвуковой бане при температуре не выше 35 °С.

гидрофобная часть

гидрофильная часть

DDSNa

(1)

Рис. 1. Структурные формулы додецилсульфата натрия (1) и глицина (2)

Полученные двух- и трехкомпонентные системы (DDSNa - H2O и DDSNa - Gly-H2O, соответственно) исследовали методом оптической поляризационной микроскопии (микроскоп «Leitz LaborLux 12 Pol», оснащенный термосистемой фирмы «<Mettler FP-82»). Микрофотографии текстур получали при помощи цифровой камеры-окуляра DCM800. Для предотвращения испарения воды и изучения температурной зависимости фазового состояния образцы запаивали между предметным и покровным стеклами при помощи двухкомпонентной эпоксидной смолы. Указанные методы являются оптимально информативными для изучения и построения диаграмм фазового состояния индивидуальных мезоге-нов и многокомпонентных систем [10, 11].

Квантово-химическое моделирование было выполнено методом DFT/B97D c использованием гибридного обменно-корреляционного функционала Гримма с дисперсионной поправкой в сочетании с базисным набором 6-311++G(2d,2p). Для моделирования процессов, происходящих на поверхности мембраны, на данном этапе исследования были рассмотрены комплексы додецилсульфата натрия с водой и глицином. Использование комплекса компьютерных методов позволило впервые получить наиболее полное представление о конформерах DDSNa, энергии его гетеролитической диссоциации, об особенностях строения и энергии образования комплексов додецил-сульфата натрия с водой (DDSNa...H2O) и глицином (DDSNa...Gly).

Результаты и их обсуждение

Лиотропный мезоморфизм системы DDSNa - Gly - HO

По данным литературы, на фазовой диаграмме системы DDSNa - H2O (рис. 2) существуют две основные жидкокристаллические фазы

(гексагональная и ламеллярная), наблюдающиеся в широком концентрационном и температурном диапазоне [12, 13]. Кроме того, имеются промежуточные фазы с узкими областями существования. Гексагональная мезофаза - фаза с наибольшим содержанием воды сначала формируется и сосуществует с мицеллярным раствором в виде двухфазного района при концентрациях от 40 до 43 мас. % DDSNa при температуре 25 °С (рис. 2). При больших концентрациях DDSNa (от 44 до 60 мас. %) гексагональная фаза наблюдается в виде обширного однофазного района.

В качестве эталонов сравнения нами было приготовлено несколько бинарных систем DDSNa - Н2О для определения концентрации, при которой начинает формироваться гексагональная фаза (рис. 2, врезка). Было установлено, что гексагональная фаза появляется при концентрации 37 мас. % DDSNa (в виде двухфазного района, сосуществуя с изотропной фазой), что хорошо коррелирует с литературными данными [12].

В ходе работы проанализировано влияние аминокислоты - глицина (01у) на мезоморфное поведение псевдобинарных водных систем DDSNa. Показано, что добавка глицина приводит к сдвигу района формирования гексагональной мезофазы в область низких концентраций DDSNa (рис. 3).

Как указано выше, в бинарной системе DDSNa - Н20 гексагональная мезофаза формируется, начиная с концентрации 37 мас. % DDSNa, где она сосуществует с изотропным ми-целлярным раствором (рис. 2, врезка), т. е. на 1 моль DDSNa по расчетам приходится, по крайней мере, 27 моль воды.

Рис. 2. Фазовая диаграмма системы DDSNa - Н20 [12]: пунктирной линией показан концентрационный район наших исследований (район перехода из изотропной мицеллярной фазы в двухфазный район сосуществования гексагональной, Hex, и изотропной, Iso, фаз). Во врезке показан фрагмент экспериментальной фазовой диаграммы DDSNa - Н20, область которой повторно исследована авторами статьи

Рис. 3. Зависимость фазового состояния тройной системы от концентрации компонентов: а - фрагмент упрощенной псевдобинарной фазовой диаграммы - насыщенный раствор в1у в воде;

б - фазовая диаграмма трехкомпонентной системы - в1у - Н2О при 25 °С, где

Нех - гексагональная фаза, Сг - кристаллогидраты ББ8№, Ьо - изотропная фаза

В псевдобинарной системе, где вместо воды использовался насыщенный водный раствор глицина, мезофаза начинает формироваться при комнатной температуре. В интервале концентраций 20-23 мас. % наблюдается двухфазный

район (гексагональная мезофаза сосуществует с изотропной жидкостью) (рис. 3). Таким образом, в тройной системе - 01у - Н20 для форми-

рования гексагональной фазы на 1 моль

достаточно всего 13 моль воды. В виде однофазного района гексагональная фаза в трех-компонентной системе наблюдается при концентрациях ББ8Ка, начиная от 24 мас. %. В исследованном концентрационном районе (от 20 до 37 мас. % ББ8Ка) и при температурах от 30 до 80 °С сохраняется текстура, характерная для гексагональной лиомезофазы (рис. 4).

Рис. 4. Микрофотографии текстур системы ББ8Ма - в1у - Н20 (20 мас. % ББ8№) : а - гексагональная фаза; б - двухфазный район Нех+Ьо, Т = 25 °С, поляризаторы скрещены, ><100

Таким образом, в проведенном исследовании впервые наблюдался сдвиг формирования гексагональной мезофазы в область более низких концентраций додецилсульфата натрия под действием насыщенного водного раствора аминокислоты глицина. Интересно отметить, что в работе [2] было показано, что в тройных системах, содержащих

- 01у - Н20, наблюдалось понижение значений критической концентрации мицеллообразо-вания (ККМ) по сравнению с бинарной системой

- Н20.

Квантово-химическое моделирование

Для интерпретации влияния аминокислоты глицина в системе на уменьшение ККМ и концентрации формирования гексагональной фазы нами было выполнено квантово-химическое исследование строения конформеров молекулы и комплексов додецилсульфата натрия с водой и глицином, а также определение энергии комплек-сообразования.

Как указано выше, является моделью

структурной единицы жидкокристаллической биологической мембраны, которая сочетает в пределах одной молекулы гидрофильные и гидрофобные фрагменты, а глицин - простейшим соединением с теми же функциональными группами, как и пептиды.

Конформеры DDSNa. Ион №+ может занимать различное положение относительно 804" группы в молекуле Для определения наи-

более устойчивого конформера молекулы рассчитана потенциальная функция внутреннего вращения фрагмента -803№ вокруг связи 8-0(-Я), где Я - алкильный радикал - (СН2)цСН3, и установлено наличие двух конформеров молекулы. При этом конформации связанные с алкильным радикалом, не рассматривались. На рисунке 5 показана оптимизированная структура наиболее устойчивого I конформера ББ8Ка.

2.315-,

V V «f « >> ч р

W e^^^vv^

^ * * *

Рис. 5. Структура наиболее устойчивого конформера молекулы DDSNa

В обоих конформерах ион натрия координирован двумя атомами кислорода фрагмента SO4, однако положение этого фрагмента относительно углеводородного радикала отличается, так же, как и расстояние Na-O.

По уравнению (1) была рассчитана энергия гетеролитической диссоциации DDSNa, которая составила 127,1 ккал/моль.

Егетеро = E(Na+) + E(R-SO^) - E(DDSNa). (1)

Большая величина Егетеро указывает на высокое значение энергии взаимодействия иона Na+ с R-SO4-. Таким образом, появляются существенные затруднения при попытке заместить ион Na+ на какую-либо молекулярную или катионную форму.

Строение глицина. Безусловно, строение глицина известно и широко обсуждено в литературе. Однако для моделирования процессов взаимодействия глицина с DDSNa нам необходимо было выполнить геометрическую оптимизацию кон-формеров глицина выбранным методом DFT/B97D/6-311++G(2d,2p). Один из наиболее устойчивых конформеров молекулярной формы глицина изображен на рис. 6.

Рис. 6. Строение наиболее устойчивого конформера глицина (DFT/B97D/6-311++G(2d,2p))

Попытка оптимизировать структуру цвиттер-ионной формы приводила к переходу одного из атомов водорода от группы NH3+ к группе СОО-.

Строение и энергия образования комплексов додецилсульфата натрия с водой (ВВ^^а...И20)

На рисунке 7 показан комплекс, полученный из наиболее устойчивого конформера DDSNa и молекулы воды. В данном комплексе ион № не вытесняется из области влияния группы S04- молекулы DDSNa, а участвует во взаимодействии как с Я^04-, так и с атомом кислорода молекулы воды. Однако расстояние между ионом и атомами кислородами, которые принадлежат S04- группе, увеличивается в комплексе, что отражает ослабление связи с Я^04-. Молекула воды образует межмолекулярную водородную связь с одним из атомов кислорода фрагмента S04-. Все три структурные единицы (Я^04-, и Н20) оказываются взаимосвязанными в данном комплексе, а атом натрия тридентатно координирован к атомам кислорода, два из которых относятся к Я^04-, а третий - к молекуле воды.

Энергия комплексообразования данной структуры составила 18,5 ккал/моль. Она была рассчитана как разность суммы полных энергий молекулы DDSNa и воды и энергии комплекса (2):

ДБ = E(DDSNa) + Е(Н20) - E(DDSNa...H20) . (2)

На рисунке 8 показан комплекс, образованный другим конформером DDSNa и молекулой воды. Так же, как и в представленном ранее комплексе I, ион координируется тремя атомами кислорода, однако расстояние от до кислорода молекулы Н20 и длина водородной связи между молекулой Н20 и фрагментом Я^04- короче, чем в комплексе I. Это приводит к большей устойчивости комплекса II, энергия образования которого составила 20,2 ккал/моль.

2.469 _

2.389

1.867

> # Ты^

Рис. 7. Комплекс DDSNa...H2O, полученный из наиболее устойчивого конформера DDSNa (комплекс I)

Рис. 8. Комплекс DDSNa...H2O, полученный из конформера II молекулы DDSNa и молекулы воды (комплекс II)

Следует отметить, что возможны другие варианты ориентации молекулы воды относительно гидрофильной группы DDSNa, однако попытки

образовать комплекс, в котором ион натрия был бы не связан с молекулой воды, не увенчались успехом, при оптимизации геометрии он приобретал строение либо комплекса I, либо II.

Строение и энергия образования комплексов додецилсульфата натрия с глицином (DDSNa...Gly)

При геометрической оптимизации комплекса ББ8Ка...01у с участием молекулярной формы глицина получилась структура, изображенная на рис. 9, где ион № имеет тетрадентатную координацию, при этом глицин образовал межмолекулярную водородную связь К-Н...0 и более прочную, чем в свободном состоянии, внутримолекулярную водородную связь 0-Н...К.

Энергия образования комплекса (I) ББ8Ка...01у составила 28,3 ккал/моль.

Рис. 9. Оптимизированная структура комплекса ВВ8Ка...в1у (молекулярная форма) - комплекс I

Хотя цвиттер-ионная форма для изолированной молекулы глицина оказалась неустойчивой, однако в присутствии она ста-

билизируется и создает с более проч-

ный комплекс (рис. 10), чем молекулярная форма.

йГС

2.454

2.568

г - < и"

tr- V ь

Рис. 10. Оптимизированная структура комплекса DDSNa...Gly (цвиттер-ионная форма) - комплекс II

При сравнении двух комплексов DDSNa...Gly видно, что ион Na в комплексе I (рис. 9) ближе расположен к R-SO4-, чем к атому кислорода молекулярной формы глицина, в то время как в комплексе II ион Na смещается к атому кислорода фрагмента COO- глицина. Кроме того, в комплексе I межмолекулярная водородная связь значительно длиннее, чем в комплексе II, а внутримолекулярная водородная связь O-H...N в комплексе I (рис. 9) короче, чем внутримолекуляр-

ная водородная связь N-^..0 в комплексе II (рис. 10).

Энергия образования комплекса II составила 48,3 ккал/моль, что существенно превышает энергию образования комплекса I.

Сравнение устойчивости изученных комплексов

Энергии образования четырех рассмотренных комплексов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Энергии образования комплексов DDSNa...H2O и DDSNa...Gly и геометрические характеристики межмолекулярных водородных связей

комплекс АЕ, ккал/моль R(O...H), A D-H...O, град*

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

DDSNa...H2O (I) 18,5 1,876 146,843

DDSNa...H2O (II) 20,2 1,754 166,162

DDSNa. ..Gly (I) 28,3 2,133 154,930

DDSNa. ..Gly (II) 48,3 1,667 162,928

* Б - донор водородной связи: для комплексов DDSNa...H20 Б = О, а для комплексов DDSNa...Gly Б = N.

Мы полагаем, что введение глицина приводит к преимущественному взаимодействию полярных групп алкилсульфата натрия с глицином, что и понижает как относительную концентрацию воды в системе, так и абсолютное количество растворителя (система глицин - вода), необходимое для формирования гексагональной фазы. Данное предположение основано на вышеприведенных результатах кванто-во-химических расчетов.

Поскольку аминокислота глицин обладает преимущественным связыванием с головной группой DDSNa, это можно рассматривать как увеличение размера гидрофильного фрагмента ПАВ в его условной молекулярной форме «обращенного конуса». Площадь поверхности на полярную группу в надмолекулярном агрегате при этом возрас-

тает, что должно привести к значительному увеличению кривизны поверхности мицеллы и, соответственно, к уменьшению ее радиуса и снижению ККМ [11]. В отношении DDSNa ранее было показано, что его сферические мицеллы переходят в цилиндрические, которые формируют гексагональную фазу. Влияние размера головной группы ПАВ было рассмотрено на примере децилтриалки-ламмония бромистого и было показано, что при его увеличении ККМ уменьшается, равно как и уменьшаются числа агрегации. Эти закономерности справедливы также для сурфактантов а, га-типа [14]. Ранее нами было установлено, что при уменьшении ККМ у неионогенных ПАВ снижается также концентрация формирования гексагональной фазы [15].

Таким образом, как описанное ранее уменьшение ККМ, так и снижение концентрации формирования гексагональной фазы в тройных системах - глицин - вода (по сравнению с бинарными системами - вода) может объясняться как одним из ведущих факторов увеличением объема головной группы сурфактанта за счет преимущественного связывания с ней аминокислоты глицина с дальнейшим изменением кривизны поверхности мицеллярнного агрегата - структурной единицы гексагональной фазы.

Выводы

1. В системе додецилсульфат натрия - глицин -вода добавка глицина приводит к сдвигу района формирования гексагональной мезофазы в область более низких концентраций додецил-сульфата натрия по сравнению с бинарной системой додецилсульфат натрия - Н20.

2. В трехкомпонентной системе додецилсульфат натрия - глицин - вода впервые установлена взаимосвязь между уменьшением значения критической концентрации мицеллообразова-ния и понижением величины концентрации формирования гексагональной фазы.

3. Додецилсульфат натрия образует более прочные комплексы с глицином, чем с водой. Можно заключить, что при одновременном сосуществовании в системе Н20 и 01у поверхность мицеллы как модели мембраны будет более склонна к адсорбции глицина, чем воды, что приводит к уменьшению радиуса кривизны как глобулярной, так и цилиндрической мицеллы - структурной единицы гексагональной мезофазы.

4. В свободном состоянии цвиттер-ионная форма глицина менее энергетически выгодна, чем молекулярная. Однако взаимодействие молекулярной формы глицина с приводит к менее устойчивому комплексу ББ8Ка...01у, в отличие от взаимодействия с цвиттер-ионной формой аминокислоты. Таким образом, цвиттер-ионная форма глицина стабилизируется молекулой

5. Во всех комплексах, по сравнению с молекулой ББ8Ка, ион №+ менее прочно связан с Я-804-, о чем свидетельствует увеличение расстояния N-0 в комплексах, т. е. молекула воды и особенно молекула глицина способству-

ют диссоциации молекулы DDSNa и диффузии иона Na+ в водно-органическую среду.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 15-43-03003 рцентра) и частично в рамках выполнения госзадания Минобрнауки РФ (НИР № 4.106.2014К).

Список литературы / References

1. Giuliani A., Rinaldi A.C. Antimicrobial Peptides: Methods and Protocols. New York: Humana Press, 2010, 424 p. DOI: 10.1007/978-1-60761-594-1.

2. Chauhan M.S., Chauhan R.S., Rana D.S., Umar A. Effect of temperature on micellar properties of sodium dodecyl sulfate in aqueous solutions of some amino acids (Glycine, Alanine, Valine and Leucine). Adv. Sci. Lett, 2012, 7, 43-51.

DOI: 10.1166/asl.2012.3317.

3. Goddard E.D., Ananthapadmanabhan K.P. Application of Polymer - Surfactant Systems. In Polymer -Surfactant Systems; Surfactant Science Series. Ed by J.C.T. Kwak. Marcel Dekker, NY, 1998, 77, 21.

4. Rangel-Yagui C.O., Pessoa-Jr A., and Tavares L.C. Micellar solubilization of drugs. J. Pham. Pharma-ceut. Sci, 2005, 8 (2), 147-163.

5. Allen T.M., Hansen C.B., and de Menenez D.E.I. Pharmacokinetics of long-circulating liposomes. Adv. Drug Delv. Rev., 1995, 16 (2-3), 267-284.

DOI: 10.1016/0169-409X(95)00029-7.

6. Burducea G. Lyotropic liquid crystals. I. Specific structures. Romanian Reports in Physics, 2004, 56 (1), 66-86.

7. Burducea G. Lyotropic liquid crystals. II. Structural polymorphism lyotropic liquid crystals. Romanian Reports in Physics, 2004, 56 (1), 87-100.

8. Kekicheff P., Grabielle-Madelmont C., Ollivon M. Phase Diagram of Sodium Dodecyl Sulfate-Water System: 1. A Calorimetric Study. Journal of Colloid and Interface Science, 1989, 131 (1), 112-132. DOI: 10.1016/0021-9797(89)90151-3.

9. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник : справочное издание / под ред. А. А. Потехина, А. И. Ефимова. Л. : Химия, 1991. 432 с. [Rabinovich V.A., Havin Z.Ya. Brief chemical reference: Reference book. Leningrad : Chemistry, 1991, 432 p. (in Russ.)].

10. Dierking I. Textures of Liquid Crystals. Darmstadt: Wiley-VCH Verlag, GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003, 213 p. DOI: 10.1002/3527602054.

11. Усольцева Н. В. Жидкие кристаллы: лиотропный мезоморфизм : учебное пособие. Иваново : Иван. гос. ун-т, 2011, 316 с. [Usol'tseva N.V. Liquid crystals: lyotropic mesomorphism. Ivanovo : IvSU, 2011, 316 p. (in Russ.)].

12. Holmberg K., Jönsson B., Kronberg b. and Lindman B. Surfactants and Polymers in Aqueous Solution. John Wiley & Sons, Ltd, 2002, 562 p. DOI: 10.1002/0470856424.

13. Чернова Р. К., Шестопалова Н. Б., Волкова Е. В. Влияние некоторых факторов на фазовое разделение в системе додецилсульфат натрия - H2O // Известия Саратовского ун-та. Новая сер. 2013. Т. 13, вып. 1. С. 21-25. [Chernova R.K., Shestopa-lova N.B., Volkova E.V. Influence of Some Factors on Phase Separation of System Sodium Dodecyl Sulfate - H2O. Proceedings of Saratov University. New Ser, 2013, 13 (1), 21-25 (in Russ.)].

14. Yasuda M., Ikeda K., Esumi K., Meguro K. Effect of Head Group Size on Aqueous Properties of а,ю-Type Surfactant. Langmuir, 1990, 6 (5), 949-953. DOI: 10.1021/la00095a011.

15. Усольцева Н. В. Лиотропные жидкие кристаллы: химическая и надмолекулярная структура. Иваново : Иван. гос. ун-т, 1994. 220 с. [Usol'tse-va N.V. Lyotropic liquid crystals: chemical and su-pramolecular structure. Ivanovo : IvSU, 1994, 220 p. (in Russ.)].

Поступила в редакцию 13.05.2016 г.

Received 13 May 2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.