ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХОНДРОИТИНСУЛЬФАТА В АГГРЕКАНЕ

  • Evgeniy A. Nogovitsyn Ивановский государственный университет
  • Nikolaiy N. Kalikin Ивановский государственный университет
  • Nikolaiy I. Zheleznyak Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: аггрекан, хондроитинсульфат, биополимеры, теория среднего поля

Аннотация

В работе проведено теоретическое исследование физико-химических свойств хондроитинсульфата в аггрекане в рамках приближения самосогласованного поля. Для моделирования аггрекана выбрана модель цилиндрической полимерной щетки. Аггрекан рассматривается как система из n полимерных гауссовых цепей, состоящих из N сегментов, прикрепленных одним концом к цилиндрической поверхности корового белка. Основываясь на результатах предыдущей работы, где в рамках гауссова эквивалентного представления для функциональных интегралов было получено уравнение состояния для водного раствора хондроитинсульфата, а также вычислены осмотическое давление, степень диссоциации, радиус гирации и перенормированная персистентная длина с учетом электростатических взаимодействий мономеров и эффекта контрионной конденсации, можно записать конфигурационный интеграл для цилиндрической полимерной щетки. Вместо длины сегмента Куна вводится персистентная длина, что, как предполагается, позволяет учесть жесткость полимерной цепи, обусловленную электростатическим отталкиванием мономеров (дисахаридных групп). В настоящей работе получено выражение для свободной энергии полимерной щетки, представляющей из себя цепи хондроитинсульфата, привитые к цилиндрической поверхности (коровой белок). Представлена зависимость степени диссоциации хондроитинсульфата в аггрекане как функция расстояния от цилиндрической поверхности. Для данной системы она незначительно отличается от степени диссоциации для свободных цепей в растворе. Результаты для плотности полимера как функции расстояния от цилиндрической поверхности, полученные в рамках приближения среднего поля, качественно соответствуют результатам, полученным при численном исследовании методом функционала плотности. Однако, вычисления в рамках среднеполевого приближения недостаточно устойчивы, а потому требуют использования методов регуляризации.

Для цитирования:

Ноговицын Е.А., Каликин Н.Н., Железняк Н.И. Физико-химические свойства хондроитинсульфата в аггрекане.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 2. С. 35-39

Литература

Vavilova T.P. Biochemistry of tissues and fluids of the oral cavity. М.: GEOTAR-MEDIA. 2008. 208 p. (in Russian).

Nap R. J., Szleifer I. Structure and interactions of aggrecans: statistical thermodynamic approach. Biophys. J. 2008. V. 95. P. 4570–4583. DOI: 10.1529/biophysj.108.133801.

Bathe M., Rutledge G.C., Grodzinsky A.J., Tidor B. A coarse-grained molecular model for glycosaminoglycans: application to chondroitin, chondroitin sulfate, and hyaluronic acid. Biophys. J. 2005. V. 88. P. 3870-3887. DOI: 10.1529/biophysj.104.058800.

Baeurle S.A., Kiselev M.G., Makarova E.S., Nogovitsin E.A. Effect of the counterion behavior on the frictional-compressive properties of chondroitin sulfate solutions. Polymer. 2009. V. 50. P. 1805-1813. DOI: 10.1016/j.polymer.2009.01.066.

Nogovitsyn E.A., Kolesnikov A.L., Budkov Yu.A. Field-theoretical model of electrolytic dissociation in polyelectrolyte solu-tions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 2. P. 36-39 (in Russian).

Kolesnikov A.L., Budkov Yu.A., Nogovitsyn E.A. Coarse-grained model of glycosaminoglycans in aqueous salt solutions. A field-theoretical approach. J. Phys. Chem. B. 2014. V. 118. P. 13037-13049. DOI: 10.1021/jp503749a.

Fredrickson G.H. The equilibrium theory of inhomogeneous polymers. Oxford: Clarendon Press. 2005. 407 p.

Netz R.R., Schick M. Classical theory of polymer brushes. Euro. Phys. Lett. 1997. V. 38. N 1. P. 37-42.

Binder K., Milchev A. Polymer brushes on flat and curved surfaces: How computer simulation can help to test theories and to interpret experiments. J. Polym. Sc. B. Polymer Phys. 2012. 50. P. 1515. DOI: 10.1002/polb.23168.

Alibekov I.Yu. Numerical Methods. Moscow: MSIU. 2008. 220 p. (in Russian).

Опубликован
2018-01-29
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений