ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

СПИНОВОГО ЗОНДА МЕТОД


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


СПИНОВОГО ЗОНДА МЕТОД (метод парамагнитного зонда), метод исследования мол. подвижности и разл. структурных превращений в конденсир. средах по спектрам электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) стабильных радикалов (зондов), добавленных к исследуемому в-ву. Если стабильные радикалы химически связаны с частицами исследуемой среды, их называют метками и говорят о методе спиновых (или парамагнитных) меток. В качестве зондов и Меток используют гл. обр. нитроксильные радикалы, к-рые устойчивы в широком интервале т-р (до 100-200 СС), способны вступать в хим. р-ции без потери парамагнитных св-в, хорошо растворимы в водных и орг. средах. Наиб. часто применяют радикалы ф-лы I.

4079-34.jpg

Высокая чувствительность метода ЭПР позволяет вводить зонды (в жидком или парообразном состоянии) в малых кол-вах-от 0,001 до 0,01% по массе, что не вызывает изменения св-в исследуемых объектов. Метки вводят, как правило, в макромол. системы (полимеры, биополимеры), для чего существуют разнообразные способы. Ниже перечислены наиб. простые и доступные из них.

1) Химическая "прививка" нитроксильного радикала к макромолекулам с реакционноспособными группами, как, напр., при получении спин-меченых полиметилметакрилата и белка:

4080-1.jpg

2) Образование спин-меченых макромолекул полимеризацией или поликонденсацией в присут. мономеров, содержащих нитроксильную группу или фрагмент, способный при дальнейшей обработке давать нитроксильную группу.

3) Р-ции макромолекул с бирадикалами и спиновыми ловушками (соед., образующие стабильные радикалы при взаимод. с активными радикалами). В полимер вводят бирадикал и подвергают фотолизу, радиолизу или механо-деструкции. С образующимися в полимере активными центрами бирадикалы могут связываться только одним из парамагнитных фрагментов (при сохранении второго). Спиновая ловушка в этих же условиях образует с активными центрами полимера стабильный радикал, как, напр., при взаимод. фенил-трет-бутилнитрона с макрорадикалом полиэтилена, полученным радиолизом:

4080-2.jpg

В биологии широко применяют методику специфич. встраивания (интеркаляции) в нужные участки макромолекул нитроксильного радикала с предварительно введенными в него хим. группами, имеющими сродство к исследуемым макромолекулам.

Спектры ЭПР нитроксильных радикалов в разб. р-рах представляют собой три линии (см. рис.), возникающие вследствие взаимод. неспаренного электрона с ядром 14N. Соотношение ширин и интенсивностей линий в спектре, а также расстояние между ними зависят от интенсивности вращат. движения радикала, к-рая, в свою очередь, определяется подвижностью окружающих частиц среды. Интенсивность вращат. движения характеризуют временем корреляции т (период малоамплитудной переориентации), частотой вращения v = 1/т или коэф. вращат. диффузии4080-4.jpg

4080-3.jpg

Спектры ЭПР нитроксильных радикалов в вязких средах при временах корреляции вращения 5·10-10 с (a), 2·10-9 с (б) и 1·10-7 с (в).

При использовании спектроскопии ЭПР в трехсантиметровом диапазоне длин волн можно определять времена релаксации от 5·10 -11 до 10-7 с. Этот интервал подразделяют на области "быстрых" (5·10-11 — 3·10-9с) и "медленных" (10 -9 — 10 -7 с) вращении. Формы спектров и способы их обработки в разных областях различны. Для расчета т (в с) в области "быстрых" вращений обычно используют соотношение:

4080-5.jpg

где DH(+1)-ширина спектральной линии в слабом поле, I(+1) и I(-1)- интенсивности линий в слабом и сильном полях соответственно. Определение т в области "медленных" вращений более сложно. Оценить его можно, в частности, сопоставлением экспериментальных и теоретически рассчитанных спектров ЭПР. Использование др. радиоспектроско-пич. методов (напр., спектроскопии ЭПР в двухмиллиметровом диапазоне, электронного спинового эха, ЯМР) позволяет расширить диапазон времен корреляции до интервала 10-12 - 10-3 c.

Определение трансляционной (постулат.) подвижности зондов основано на зависимости ширины линий ЭПР от концентрации радикалов, что обусловлено межмол. взаимодействием. Используют также обычные методы определения коэф. поступат. диффузии.

Метод спиновых зондов и меток применяется особенно широко для исследования синтетич. полимеров и биол. объектов. При этом можно изучать общие закономерности динамики низкомол. частиц в полимерах, когда спиновые зонды моделируют поведение разл. добавок (пластификаторы, красители, стабилизаторы, инициаторы); получать информацию об изменении мол. подвижности при хим. модификации и структурно-физ. превращениях (старение, структурирование, пластификация, деформация); исследовать бинарные и многокомпонентные системы (сополимеры, наполненные и пластифицир. полимеры, композиты); изучать р-ры полимеров, в частности влияние р-рителя и т-ры на их поведение; определять вращат. подвижность ферментов, структуру и пространств. расположение групп в активном центре фермента, конформацию белка при разл. воздействиях, скорость ферментативного катализа; изучать мембранные препараты (напр., определять микровязкость и степень упорядоченности липидов в мембране, исследовать липид-белковые взаимод., слияние мембран); изучать жид-кокристаллич. системы (степень упорядоченности в расположении молекул, фазовые переходы), ДНК, РНК, поли-нуклеотиды (структурные превращения под влиянием т-ры и среды, взаимод. ДНК с лигандами и интеркалирующими соединениями). Метод используют также в разл. областях медицины для исследования механизма действия лек. препаратов, анализа изменений в клетках и тканях при разл. заболеваниях, определении низких концентраций токсичных и биологически активных в-в в организме, изучения механизмов действия вирусов.


===
Исп. литература для статьи «СПИНОВОГО ЗОНДА МЕТОД»:
Атлас спектров электронного парамагнитного резонанса спиновых меток и зондов, М., 1977; Кузнецов А. Н., Метод спинового зонда, М., 1976; Метод спиновых меток. Теория и применение, под ред. Л. Берлинера, пер. с англ., М., 1979; Ажипа Я.И., Медико-биологические аспекты применения метода электронного парамагнитного резонанса, М., 1983; Вассерман A.M., Коварский А. Л., Спиновые метки и зонды в физикохимии полимеров, М., 1986. А. Л. Коварский, E. М. Миль.

Страница «СПИНОВОГО ЗОНДА МЕТОД» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков