Выделение ВМВ из растворов. Коацервация

Поскольку высокомолекулярные веществав растворах диспергированы до отдельных макромолекул, устойчивость таких растворов аналогична устойчивости истинных растворов. Однако вследствие значительных размеров макромолекул при некоторых условиях они теряют устойчивость и при этом наблюдаются явления, внешне сходные с коагуляцией лиофобных золей.

Для разрушения раствора ВМВ прежде всего необходимо уменьшить лиофильность добавлением десольватирующих агентов. В качестве таких агентов могут применяться органические жидкости («нерастворители»). В большинстве случаев по отношению к водным растворам полярных полимеров нерастворителями являются смешивающиеся с водой полярные органические жидкости – спирт или ацетон. Добавление их к растворам ВМВ приводит к выпадению их в осадок. Однако в случае белков выделение из растворов «нерастворителями» часто сопровождается денатурацией, то есть необратимым изменением свойств

Другим классом десольватирующих агентов являются нейтральные,
т. е. не изменяющие рН при растворении, неорганические соли, например, NaCl, KCl, NH₄NO₃. При введении в растворы этих электролитов наблюдается высаливание - выделение ВМВ в виде новой фазы. Высаливание в отличие от коагуляции золей является процессом обратимым и происходит при добавлении значительного, соизмеримого с количеством ВМВ, количества высаливателя. Причиной высаливания служит уменьшение растворимости ВМВ из-за эффекта пересольватации. Однако многие белки, будучи гидратированными в очень высокой степени, не подвергаются высаливанию даже в насыщенных растворах солей. В таких случаях можно попытаться выделить белок при совместном действии какой-либо соли и спирта.

Высаливающим действием, как показал В. Гофмейстер (1888), обладают, главным образом анионы. По высаливающему действию наиболее употребительные в лабораторной практике анионы могут быть расположены в лиотропный ряд:

сульфат > цитрат > ацетат > хлорид > нитрат > роданид

усиление высаливания

Таким образом, чем лучше сольватируется (гидратируется) ион, тем лучшим высаливающим действием он обладает.

В некоторых случаях высаливание приводит не к полному выделению ВМВ из раствора, а к образованию капелек второй жидкой фазы - структурированной жидкости, приближающейся по свойствам к студню. Это явление называется коацервацией и характерно для многих белков и полисахаридов. Коацервация обычно происходит при определённых значениях рН среды, концентрациях ВМВ и электролита-высаливателя, а также соотношениях их концентраций. Концентрированная структурированная фаза называется коацерватом. Выделяется коацерват чаще всего в виде мельчайших коацерватных капель, по размерам соизмеримым с частицами микрогетерогенных систем. Соответственно эти капли обладают и многими сходными свойствами – молекулярно-кинетическими, электрическими, оптическими и др. При частичном снятии факторов устойчивости коацерватные капли могут собираться во флокулы или даже коалесцировать, в результате чего коацерват может образовать сплошной слой. В фармации коацервация, проводимая в присутствии нерастворимых или малорастворимых порошков, может быть использована при изготовлении микрокапсулированых лекарственных форм.

В теории происхождения жизни коацерватные капли, возникшие в первичном океане в местах с повышенной концентрацией полипептидов и полисахаридов, рассматриваются как первая стадия формирования примитивных живых организмов.

Выделение высокомолекулярных веществ из растворов с помощью выпаривания обычно не проводится. Это связано с термической неустойчивостью полимеров, которая может привести к денатурации белков, к деструкции и осмолению.

Дата добавления: 2014-01-04