Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p87.htm

 

 

САМООРГАНИЗАЦИЯ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ АМФИФИЛЬНЫХ КАЛИКСАРЕНОВ НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ В ГИПОГЕОМАГНИТНЫХ УСЛОВИЯХ

 

Рыжкина И.С., Киселева Ю.В., Сафиуллин Р.А., Кадиров М.К., Валитова Ю.Н.1, Коновалов А.И.

 

ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН,420088, Россия, Казань, Акад. Арбузова, 8, E-mail:ryzhkina@iopc.ru

1 КИББ КазНЦ РАН, 420111, Россия, Казань, ул. Лобачевского, 2/31

 

Амфифильные каликсарены – синтетически доступные трехмерные макроциклические фенолы, перспективные для использования в биологии и медицине. Недавно был открыт «эффект ультранизких концентраций и электромагнитных полей», заключающийся в образовании в высокоразбавленных водных растворах (10-20 – 10-6 моль/л) только при наличии внешних слабых электромагнитных полей упорядоченных отрицательно заряженных наноразмерных (от 100 до 400 нм) ассоциатов («наноассоциатов»), состоящих преимущественно из молекул воды [1]. В этой связи актуально исследование самоорганизации, физико-химических свойств и биологической активности амфифильных каликсаренов в широкой области концентраций в нормальных и гипогеомагнитных условиях. В качестве объектов исследования выбраны водные и водно-ДМФА (30% ДМФА) растворы биологически активных мембранотропных амфифильных каликс[4]резорцинаренов (КРА 1-4, R9), в частности КРА1 с трис(гидрокси)метиламидными фрагментами, а также растворы гидрофобизированных п-сульфонатокаликс[n]аренов (СКА, R412, n=4-8). Методом динамического светорассеяния (ДСР), электрофореза, тензометрии, кондуктометрии, прерывисто-контактной атомно-силовой микроскопии (АСМ) показано, что концентрационные зависимости параметров частиц, удельной электропроводности (c) и рН нелинейны.  Всю область концентраций растворов КРА и СКА (10-3 М - 10-14 М) можно условно разделить на два интервала, зависящие от строения каликсаренов, с пороговой концентрацией СП 10-5-10-7 М, ниже которой образуются наноассоциаты.  Размер наноассоциатов (D) (200-400 нм) выше, а z-потенциал ниже, чем мицелл. В области концентраций выше СП изотермы поверхностного натяжения (s) носят ступенчатый характер. Методом АСМ из растворов КРА1 выше СП получены изображения рельефных полусферических частиц (средний размер 300 нм, высота до 35 нм), аналогичные [2]. В области концентраций 10-7- 10-11 М в прерывисто-контактном режиме работы микроскопа на подложке фиксируются «мягкие» частицы, аналогичные показанным в [3], средний размер которых составляет 200-500 нм. Методом ДСР в области концентраций КРА1 10-7 - 10-11 М установлено образование наноассоциатов, средний размер которых близок среднему размеру мягких частиц, найденных методом АСМ.

Изучение растворов в гипогеомагнитной среде  подтвердило наличие СП, ниже которой частицы в гипогеомагнитных условиях не образуются, что приводит к потере уникальных свойств водных растворов каликсаренов низких концентраций и заметному уменьшению мягких частиц на изображениях АСМ. В нормальных условиях это интервал существования истинных наноассоциатов, состоящих преимущественно из структур воды, для образования которых требуется  приток энергии извне, например, в виде геомагнитного поля Земли. При концентрациях выше СП геомагнитные условия приводят к заметному ослаблению физико-химических свойств растворов и снижению поверхностной активности в интервале концентраций  10-5-10-4 М, слабо влияя на мицеллообразование водных и водно-ДМФА растворов КРА и СКА в области 10-4-10-3 М и выше. Сравнение энергообмена отсеченных корней пшеницы, инкубированных в растворах КРА1 (10-5- 10-11 М), предварительно выдержанных в нормальной и гипогеомагнитной среде, выявило изменение концентрационного профиля биоэффекта в области 10-6-10-11 М и смену его «знака» в области низких концентраций по сравнению с контролем.

 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 10-03-00147), программ 6 ОХМН РАН и Президиума РАН №5.

 

Self-organization, PhysicoChemical properties and biological activity of aqueous solutions at low concentrations of amphiphilic calixarenes in Hypogeomagnetic conditions

 

Ryzhkina I.S., Kiseleva Yu.V., Safiullin R.A., Kadirov M.K., Valitova Yu.N.1, Konovalov A.I.

 

A.E. Arbuzov IOPC of RSC of RAS, E-mail:ryzhkina@iopc.ru

 

Литература

  1. Рыжкина И.С., Муртазина Л.И., Коновалов А.И.Действие внешнего электромагнитного поля –условие образования наноассоциатов в высокоразбавленных водных растворах// Доклады АН. – 2011.- Т. 440. - № 6. - С. 778–781.
  2.  P. Shahgaldian, A.W. Coleman, S.S. Kuduva, M.J. Zaworotko. Amphiphilic behavior of an apparently non-polar calixarene//Chem.Commun.,2005, no. 15.-P.1968-1970.
  3. S.Y. Lo, X. Geng, D. Gann. Evidence for the existence of stable water-cluster at room temperature and normal pressure//Physics Letters A.-2009.-373.-3872-3876.