Лако-красочные материалы — производство

В качестве последней задачи рассмотрим липидные бислои в везикулах, размер которых настолько велик, что с эффектами кривизны можно не считаться. Ради простоты — ограничимся анализом симметричного случая. Если везикулярный бислой закрыт по отношению к липидному компоненту, то фундамен­тальное уравнение (16) должно быть в принципе применимо. Однако в случае везикулы поверхность мембраны уже не является независимой переменной, а будет функцией Т и р3. Если это обстоятельство учтено явно, то мы получаем фундамен­тальное уравнение в надлежащей для данного случая форме, а именно:

(61)

Пока еще ничего определенного нельзя сказать об относи­тельных величинах (от —7т)-членов в уравнении (61). Однако ожидаемый порядок (Д In Лт/дТ)11з составляет Ю-4 град-1 по оценкам для чистой воды. К тому же из наших предыдущих рассуждений в подразделе, посвященном равновесному образо­ванию бислойной липидной мембраны, следует, что разность | ат —ут | должна быть мала, скажем, порядка 1 эрг-см-2. Поэтому мы можем сделать оценку:

от-ут{дпАт1дТ)]1з < КГ4 эрг-(см"2-град"1) (62)

Два первых члена в коэффициенте при DT уравнения (61) содержат в основном разность энтропий одиночного бислоя и бислоя в ламеллярном стандартном состоянии. Сугубо прибли­женная оценка состоит в том, что эта разность составляет вели­чину порядка КГ1—Ю-2 эрг-см"2-град-1. Следовательно, dT-член уравнения (61), вероятно, играет малую роль.

В экспериментальном отношении дифференциальные соотно­шения для ут, соответствующие уравнениям (18) и (19), пред­ставляют некоторый интерес:

Возможно, что в данном случае ^»"-содержащие члены имеют характер малых поправок. Так ли это в действительности или нет —должно быть установлено в дальнейших эксперимен­тальных работах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На нынешней стадии развития важнейшая задача примене­ния классической термодинамики к бислойным липидным мемб­ранам, вероятно, состоит в исследовании экспериментальных возможностей и в разработке руководящих принципов выполне­ния эксперимента, на основании чего могла бы быть получена новая информация по термодинамическим свойствам бислоев. Из настоящего формального анализа видно, что особое значение имеет дальнейшая работа по развитию техники измерений натяжения мембран в сочетании с методикой формирования их, предложенной Тагаки и др. [14]. Уравнения (34), (38)—(40) говорят о том, что если монослойные свойства известны, то полная информация по термодинамическим свойствам бислоев может быть получена из измерений Ym (Т, Yf, р3) на открытой по отношению к соответствующей монослойной пленке бислой­ной липидной мембране.

Второй хорошей возможностью было бы проведение измере­ний зависимости ут от при переменных Т и р3 для частично закрытого бислоя, аналогичных пленочно-весовым измерениям на нерастворимых поверхностных пленках. В этом случае и уравнение (13) и (22) приложимы. Следует, однако, отметить, что потребуется интегрирование изотермы для того, чтобы найти все термодинамические свойства бислоя. Открытая по отношению к фазе органического растворителя бислойная мембрана, по-видимому, является менее удачной системой при отыскании необходимой термодинамической информации, в основном, из-за априорного присутствия органического раство­рителя в бислое.

Если говорить об исследованиях асимметричных бислойных мембран, то можно думать, что открытая бислойно-монослой — ная система, если вообще она реальна, предоставит определен­ные преимущества.

Автор хочет поблагодарить докторов Б. Тошева и Р. Кьел — ландера за ценные замечания при обсуждении этой работы.

[1] Gibbs J. W. — Proc. Amer. Acad., 1881, v. 16, p. 420.

[2] edz + I v’v*dz

[3] Харкинс и Браун построили калибровочную кривую для определения поверхностного натяжения методом веса капель, используя в качестве стан­дарта значения поверхностного натяжения жидкость— пар, измеренные не­зависимо. Для системы жидкость—жидкость инерционные и вязкие эффекты значительны, так что нельзя полагаться на «принцип подобия» Харкинса между поверхностями жидкость— пар и жидкость—жидкость, т. е. результат Хар­кинса для у системы бензол—вода нельзя рассматривать как абсолютный.

Восилэит [26] использовал метод висящей капли, а Пиетрас [26] из­мерил поверхностное натяжение методом пластины Вильгельми с отделением пластины от поверхности.

[4] Десятичные логарифмы применяются для сохранения численных ве* личин констант работ [7, 8].

2.

[6]

[7] J = + 1Д2, где К— составляющие радиусы кривизны межфазной поверхности.

[8] Т/Гсг

[9] Здесь и далее (Где заменяется на а.

[10] Чтобы получить отрицательный знак б2Sc^l, разделяющая поверхность должна быть выбрана так, чтобы Г>- 0.

[11] Glansdorff P., Prigogine /. Thermodynamic Theory of Structure, Stability and Fluctuations. N. Y., Wiley, 1971.

2. NicolisG., Prigogine I. Self-organization in Nonequilibrium Systems. N. Y., Wiley, 1977.

3. Sanfeld A., Steinchen-Sanfeld A. — Bull. Acad. Roy. Belg. CI. Sci., 1971, v. 57, p. 684.

4. Takeyama K-, Kitahara K. — J. Phys. Soc. Japan, 1975, v. 39, p. 125.

5. Matsushita M. — Ibid., 1976, v. 41, p. 674.

6. Defay R., Prigogine /., Sanfeld A. — J. Coll. Interface Sci., 1977, v. 58, p. 498.

7. Defay R., Prigogine /., Bellemans A., EverettD. H. Surface Tension and Adsorption. London, Longmans, Green, 1966.

8. Defay R. — Sortir de l’equilibre. Collection «Discours de la Methode» Gauthier-Villars. (in press).

9. BedeauX D., Albano^A. M., Mazur P. — Physica, 1976, V. 82A, p. 438.

10. Kovac J. — Ibid., 1977, v. 86A, p. 1.

[12] В работах [10—12] использовалось обозначение Gex для а с тем, чтобы подчеркнуть тот факт, что эта величина есть избыточная свободная энергия. В данном тексте мы придерживаемся системы обозначений Гиббса, наиболее употребительной сейчас [13].

[13] Строго говоря, здесь и далее речь будет идти не об асимметричных бислойных мембранах, а об асимметричных мембранных системах, включаю­щих помимо мембраны еще и примыкающие к ней водные растворы. (Прим< Переводчика).