Молекулярная гидродинамика и оптика природных и синтетических полисахаридов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ПАВЛОВ Георгий Михайлович

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГИДРОДИНАМИКА И ОПТИКА ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИСАХАРИДОВ

Специальность 02.00.06 — «Высокомолекулярные соединения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург-2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Университете

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор физико-математических наук доктор физико-математических наук доктор физико-математических наук

Будтов Владилен Петрович Тимковский Андрей Леонидович Черкасов Андрей Николаевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Защита состоится 24 июня 2004 года в 11 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д212.232.33 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 198504, С-Петербург, НИИ физики им. В.А. Фока СПбГУ ул. Ульяновская д.1. Конференц-зал

Отзывы на автореферат просьба присылать по адресу:

198504, С-Петербург, НИИ физики им. В.А. Фока СПбГУ ул. Ульяновская д. 1.

секретарю диссертационных советов Семеновой Е. С.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ.

Автореферат разослан « мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.232.33, доктор физ.-мат. наук, профессор

А. В. Лёзов

11935 3 мош

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность направления

Полисахариды являются одним из важнейших классов биополимеров наряду с нуклеиновыми кислотами и белками. Полисахариды или углеводсодержащие биополимеры играют разнообразную роль в природе и в живом организме, составляя основную массу органического вещества биосферы [1].

Однако наше понимание молекулярных и конформационных свойств полисахаридов ограничено по сравнению с такими биополимерами как белки и нуклеиновые кислоты, для которых сложности молекулярной архитектуры и ее связи с биологическими функциями в настоящее время достаточно хорошо изучены и продолжают интенсивно изучаться. Это отставание в изучении полисахаридов и относящихся к ним классов гликополимеров частично обусловлено тем, что эти молекулы труднее охарактеризовать по причине их структурной и/или молекулярной гетерогенности. Кроме того, до последнего времени интерес к исследованиям полисахаридов был заметно ниже по сравнению с интересом к изучению белков и нуклеиновых кислот.

"In vivo" полисахариды, играя решающую роль в образовании биоструктуры (целлюлоза, пектины, хитин в остове растений или хондроитинсульфаты в хрящах млекопитающих), являются: источником энергии в клетке (крахмал, гликоген), биозащитой против механических повреждений (слизи в пищеварительной, репродуктивной и трахеобронхиальной системах, хитины в панцирях ракообразных и насекомых), биологической смазкой (гиалуроновая кислота в синовиальной жидкости), важной составляющей кровеносной системы (гепарин), внешним клеточным индикатором (гепаран сульфат).

Наряду с природными полиуглеводами в последнее время изучают синтетические молекулы, содержащие углеводные мономеры или углеводные фрагменты в цепи. Подобный синтез и изучение его продуктов связаны с задачей получения более совместимых с живым организмом носителей лекарственных препаратов, с изучением процессов глико-протеинового узнавания на молекулярном уровне. К числу таких молекул относятся синтетические поливинилсахариды, которые содержат моносахариды в боковых цепях, а также гликодендримеры - молекулы регулярно разветвленной структуры. Дендримерные молекулы являются предметом интенсивного исследования в последние десятилетия. Регулярная структура таких молекул предполагает их применение в различных областях супрамолекулярной химии, катализа и поверхностных явлений, науки о жизни и молекулярного материаловедения, т.е. в нанотехнологиях. К получению и исследованию регулярна дондримарныу

молекул примыкают исследования

получаемых одностадийным синтезом. Природными представителями последних являются такие полисахариды как амилопектин и гликоген, а также полифенольное соединение-лигнин, входящий наряду с целлюлозой в лигноуглеводный комплекс древесины.

Для того, чтобы лучше понять роль полисахаридов и гликополимеров во всех этих явлениях, необходимо знание конформационного состояния макромолекулы как целого и таких физических свойств полисахаридов как размеры и распределения по размерам этих макромолекул, особенно в растворах, где проявляются многие из функциональных свойств этих полимеров. Спектр конформационных состояний, образуемых полисахаридами, является результатом как особенностей первичной структуры (р- и а- типы гликозидной связи, различные ориентации ОН-групп относительно кольца и разнообразные заместители ОН-групп), так и результатом образования спиральных структур с максимально достижимой равновесной жесткостью молекулярных цепей. Однако, массив экспериментальных данных по гидродинамическим, динамооптическим и молекулярным характеристикам, размерам полисахаридных цепей и их конформационным свойствам относительно ограничен и разрознен. Эти экспериментальные данные могут быть получены систематической наработкой и анализом гомологических рядов полисахаридов (т.е. химически идентичных, но отличающихся степенью полимеризации) в терминах соотношений молекулярная масса/гидродинамические и оптические свойства, сравнением этих соотношений для различных рядов полисахаридов с известными и контролируемыми химическими отличиями в главной и/или боковых цепях. Эта информация может быть получена определением молекулярных масс (седиментационно-диффузионный анализ, светорассеяние, эксклюзионная хроматография) и характеристик, связанных с размерами молекулярной цепи в растворах (коэффициенты поступательной диффузии и скоростной седиментации, характеристическая вязкость, рассеяние электромагнитного излучения). Результатом этих исследований является определение молекулярной массы (М), контурной длины макромолекулы персистентной длины (длины статистического сегмента Куна А) и степени свернутости молекулы.

Структурные и конформационные особенности полисахаридов должны отражаться в таком структурно чувствительном параметре как собственная сегментная оптическая анизотропия. Эта характеристика получается из экспериментов по динамическому двойному лучепреломлению и зависит от оптической анизотропии повторяющейся единицы и равновесной жесткости цепи.

Полисахариды находят также широкое применение в мембранных технологиях, играющих важную роль при решении ряда экологических проблем. В связи с этим

возникает необходимость количественного изучения процессов упорядочения фрагментов полимерных цепей при образовании пленок и мембран. Процессы такого упорядочения могут рассматриваться как элементарная форма самоорганизации биологических макромолекул. Информативным методом исследования образования упорядоченных слоев на границах раздела фаз является изучение двойного лучепреломления в пленках, позволяющее количественно оценивать степень ориентационной упорядоченности молекулярных фрагментов вблизи границы раздела фаз. Сочетание методов молекулярной гидродинамики и оптики (в растворе и в блоке) позволяют получать уникальную информацию о равновесных свойствах полисахаридов и связывать характеристики, полученные в растворе, с характеристиками, полученными в блоке.

Следует подчеркнуть, что полисахариды представляют собой примеры всех возможных молекулярных архитектур и конформаций полимерных молекул. Поэтому их изучение имеет также общее фундаментальное значение не только в молекулярной биофизике, но и в науке о полимерах.

Все это определяет большой и нарастающий интерес к изучению молекулярных и конформационных характеристик углеводсодержащих полимеров, а также актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов.

Целью работы является установление связи между химической структурой и гидродинамическими, конформационными и оптическими свойствами линейных полисахаридов и дендримеров в растворах и пленках. Основные задачи

- определение молекулярных характеристик линейных полисахаридов различного строения в широком интервале молекулярных масс и величин равновесной жесткости цепи,

- разработка метода учета концентрационных эффектов при скоростном аналитическом ультрацентрифугировании,

- введение в экспериментальную практику аналитического ультрацентрифугирования

нового инварианта и проверка его использования для определения молекулярной массы линейных полимеров, в том числе полисахаридов,

- определение величины собственной оптической анизотропии глюкопиранозного

кольца на основе данных по двойному лучепреломлению в потоке и изучение спонтанного двойного лучепреломления в полисахаридных пленках,

- установление связи между параметром внутримолекулярного порядка в изолированных макромолекулах (их равновесной жесткостью) и параметром

надмолекулярного ориентационного порядка фрагментов полисахаридных цепей в пленках

изучение гидродинамических свойств гликодендримерных молекул в растворах. Научная новизна работы

Определены гидродинамические и молекулярно-массовые характеристики линейных полисахаридов и установлены связи между химической структурой и конформационными характеристиками углеводных молекул.

Показано, что системы уравнений, используемых для оценки конформационных параметров молекул по данным гидродинамических исследований, как с учетом внутриклубковых объемных эффектов, так и в 0-условиях, являются взаимосвязанными (симметричными), что позволяет использовать различные типы построений для получения оценок персистентных длин полимерных цепей.

Обнаружено, что нормирование гидродинамических соотношений Куна-Марка-Хаувинка-Сакурады (скейлинговых соотношений) с использованием линейной плотности цепи классифицирует макромолекулы по занимаемому ими объему.

Установлена связь между концентрационным коэффициентом седиментации к. и коэффициентом скоростной седиментации во, облегчающая учет концентрационных эффектов в скоростной седиментации.

Впервые в экспериментальную практику аналитического ультрацентрифугирования введен новый параметр, продемонстрирована возможность его использования для определения молекулярной массы линейных незаряженных макромолекул, в том числе полисахаридов. Седиментационный параметр является также инструментом для проверки адекватности получаемых экспериментальных результатов в скоростном аналитическом ультрацентрифугировании.

Впервые получены надежные оценки величины собственной оптической анизотропии незамещенных полисахаридов, что позволило разделить вклады структурной и ориентационной составляющих в двойном лучепреломлении пленок полисахаридов и оценить величины параметра ориентационного порядка фрагментов полимерных цепей вблизи границы раздела фаз. Установлена корреляция между линейным порядком в цепных молекулах, характеризуемом равновесной жесткостью, и параметром ориентационного порядка на межфазных границах в полимерных пленках.

Впервые с использованием полного набора методов молекулярной гидродинамики были изучены ряды гликодендримеров на основе полипропиленимина и полиамидоамина. Показано, что методы поступательного трения являются наиболее чувствительными к размерам регулярно разветвленных молекул, тогда как характеристическая вязкость практически нечувствительна к размерам и

молекулярной массе дендримерных молекул. Получены экспериментальные оценки гидродинамического инварианта, а также оценки слоевых объемов для рядов генераций гликодендримеров. Научная и практическая значимость работы

В работе установлены количественные корреляции между химической структурой и равновесными свойствами макромолекул природных и синтетических полисахаридов. Данные могут быть использованы при направленной модификации полисахаридов, поливинилсахаридов, имеющих фармакологическое и техническое применения. Установлены количественные взаимосвязи между экспериментальными величинами, измеряемыми при скоростном аналитическом ультрацентрифугировании линейных незаряженных макромолекул, в том числе природных и синтетических полисахаридов. Полученные корреляции между равновесными свойствами цепных молекул и степенью ориентационной упорядоченности вблизи межфазных границ могут быть использованы при производстве полимерных мембран различного назначения. Результаты представляют интерес для биофизики и молекулярной физики высокомолекулярных соединений как существенный элемент формирования общей картины о молекулярных свойствах цепных линейных и регулярно разветвленных макромолекул (дендримеров). Знание равновесных характеристик углеводсодержащих макромолекул (полисахаридов и гликодендримеров) является важным элементом в установлении структуры и механизмов образования углевод-протеиновых комплексов, выполняющих важные функции в живом организме. Основные положения, выносимые на защиту

1. Систематические исследования широкого круга линейных углеводсодержащих полимеров позволили установить закономерности, определяющие влияние химической структуры молекул полисахаридов на их гидродинамические, конформационные и оптические свойства.

2. Предложен и апробирован метод исследования полисахаридов в комплексных, взаимодействующих с полимером растворителях, позволяющий определять степень связывания низкомолекулярного комплекса с полимером и молекулярные характеристики полимера.

3. Разработана процедура анализа гидродинамических характеристик линейных полимеров, позволяющая классифицировать макромолекулы по размерам, величине равновесной жесткости, выделить области проявления объемных взаимодействий и внутриклубкового протекания.

4. Установлено соотношение между концентрационным коэффициентом к, и коэффициентом скоростной седиментации s0, выполняющееся для различных

молекулярных архитектур, а также в случае различных гидродинамических и термодинамических взаимодействий в полимерных молекулах.

5. Показано, что седиментационный параметр р»=Мд[з]ка1/3М"2'3 является новым гидродинамическим инвариантом, который может быть использован для определения молекулярной массы, а также конформационных параметров из данных, полученных только по скоростному ультрацентрифугированию. Разработаны рекомендации по использованию конкретных значений седиментационного параметра при расчете молекулярных масс линейных полимеров.

6. Установлено, что собственная сегментная оптическая анизотропия незамещенных однотяжевых полисахаридов разного строения прямо пропорциональна равновесной жесткости цепей (в десятикратном интервале изменения длины сегмента Куна). Это означает, что удельная анизотропия в первом приближении не зависит от особенностей структуры полисахаридной цепи.

7. Разделены структурный и ориентационный вклады в величину спонтанного двойного лучепреломления, наблюдаемого методом наклонного поляризованного луча в пленках полисахаридов. Наблюдается однозначная корреляция между линейным порядком в полисахаридной цепи и ориентационным порядком в поверхностных слоях полисахаридных пленок.

8. На основании комплексных исследований рядов гликодендримеров полипропиленимина и полиамидоамина показано, что коэффициент поступательного трения молекул существенным образом зависит от номера генерации дендримера. Установлена связь между гидродинамическими характеристиками и молекулярной массой, определены экспериментальные значения гидродинамического инварианта, оценен вклад различных концевых групп в размеры дендримеров.

Апробация работы

Результаты работы в качестве устных и стендовых докладов были представлены на следующих научных конференциях:

1-ая Республиканская конференция "Мембраны и мембранная технология" (Киев, Украина, 1987); Научном семинаре "Методы исследования целлюлозы" (Рига, Латвия, 1988); 4-ой Всесоюзной конференции по физике и химии целлюлозы (Минск, Белоруссия, 1990); Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы современной науки о полимерах" (Ленинград, Россия, 1990); Всесоюзной конференции "Химия пищевых веществ. Свойства и использование биополимеров в пищевых продуктах" (Могилев, Белоруссия, 1990); VШ-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Химия, технология и применение целлюлозы и ее производных" (Суздаль, Россия, 1990); М-ой Всесоюзной конференции "Водорастворимые полимеры

и их применение" (Иркутск, Россия, 1991); V-oe Всесоюзное совещание "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, Россия, 1991); Международном Симпозиуме "Строение, гидролиз и биотехнология растительной биомассы" (Санкт-Петербург, Россия, 1992); Xl-ая Всеакадемическая Международная Школа по Проблемам Метрологического Обеспечения и Стандартизациии (Санкт-Петербург, Россия, 1993); 8th International Celucon Conference (Lund, Sweden, 1993); International Symposium "Molecular Order and Mobility in Polymer Systems" (Saint-Petersburg, Russia, 1994); Всероссийской научной конфереренции "Химия и технология лекарственных веществ" (Санкт-Петербург, Россия, 1994), First International Conference "Polysaccharide engineering" (Trondheim, Norway, 1994); XXVIIth International Carbohydrate Symposium (Ottawa, Canada, 1994); First International Symposium on Polyelectrolytes "Polyelectrolytes in Solution and at Interfaces" (Potsdam, Germany, 1995); IX Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Berlin, Germany, 1995); 2nd International Symposium "Molecular Order and Mobility in Polymer Systems" (Saint-Petersburg, Russia, 1996); Glikman International Workshop on Structure Formation in Solution and Gels of Food Polysaccharides (Saratov, Russia, 1996); The 4th UK Analitical Ultracentrifuge Users Meeting (Leicester, UK, 1996); Third International Fructan Conference (Utah, USA, 1996); IV International Satellite Meeting "Conformational Studies of Carbohydrates" (La Thuile, Italy,

1996); XVIII International Carbohydrate Symposium (Milano, Italy, 1996); Международной Конференции "Фундаментальные проблемы науки о полимерах" (Москва, Россия,

1997); 9th European Carbohydrate Symposium (Utrecht, Netherlands, 1997); Polysaccharide Biotechnology Meeting (Sutton Bonington, UK, 1997); Xth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Regensburg, 1997, Germany); 4th International Workshop "Carbohydrates as Organic Raw Materials" (Vienna, Austria, 1997); XIX International Carbohydrate Symposium (San Diego, USA, 1998); Xlth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Potsdam, 1998, Germany); 11th International Symposium on Polymer Analysis and Characterization (Santa Margherita Ligure, Italy, 1998); 2-ой Съезд биофизиков России (Москва, Россия, 1999); 1st International Dendrimer Symposium (Frankfurt/Main, Germany, 1999); XX International Carbohydrate Symposium (Hamburg, Germany, 2000); The 6th UK Analitical Ultracentrifuge Users Meeting (Glasgow, UK, 2000); 11m European Carbohydrate Symposium (Lisboa, Portugal, 2001); Xllth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Duisburg, 2001, Germany); EuroConference "Highly Branced Polymers, Dendrimers, Interpenetrating and LC Polymer Networks" (Helsinki, Finland, 2001); Euroconference "Advances in Analytical Ultracentrifugation and Hydrodynamics. Macromolecular Solution Structure and Interactions in Biological and Synthetic Systems" (Autrance, France, 2002); Xlllth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Osnabrueck, 2003, Germany); 10-ая Всероссийская научно-техническая конференция "Эфиры целлюлозы и крахмала: Синтез, свойства, применение"(Суздаль, Россия, 2003); 12№ European Carbohydrate Symposium (Grenoble, France, 2003);Третья Всероссийская Каргинская Конференция "Полимеры-2004" (Москва, Россия, 2004).

Личный вклад автора

В выборе главного направления исследований, в постановке и решении конкретных задач, планировании и организации экспериментальных исследований автору принадлежит ведущая роль. Личное участие автора заключается также в проведении экспериментальных гидродинамических и оптических исследований (кроме экспериментов по двойному лучепреломлению в потоке), в анализе и интерпретации результатов, формулировании выводов, написании статей и отчетов. Соавторы принимали участие в проведении экспериментов, а также в обсуждении полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 65 статей. Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы (323 наименования) и приложения. Полный объем работы составляет 271 страниц, включая 83 рисунков и 61 таблицу (в том числе 20 таблиц приложения).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введениии обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы и ее основные задачи, научная новизна работы и ее практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан краткий обзор структур и конформаций полисахаридных молекул. Приведен краткий обзор основных положений теорий статистики и гидродинамического поведения линейных цепных молекул в разбавленных растворах, позволяющих получать информацию о равновесных свойствах макромолекул. Изложены теоретические представления о концентрационной зависимости коэффициента скоростной седиментации. Изложены современные теоретические результаты, касающиеся интерпретации экспериментальных данных по двойному лучепреломлению в потоке цепных молекул (эффект Максвелла) и спонтанному двойному лучепреломлению, наблюдаемому в полимерных пленках.

В частности было показано, что молекулярно-массовые зависимости гидродинамических величин в идеальном и термодинамически хорошем растворителях могут быть представлены в симметричной форме. Например, ИНАРо=(М2Фо/[л]),/3=(М1/А)1'гМ"г+(МиРо/Зя)[1п(А/с1)-((>(0)1 (1)

([5]МАР0)иМ1а=(М2Ф0/[л])"1/3М1'2=Ро[(А/М1)1'2+ 0.20ВТМ1/2] (2),

где М|_-масса единицы длины цепи, [8]®5отю/(1-оро)-характеристический коэффициент седиментации, т^-динамическая вязкость растворителя, (1-иро)-фактор плавучести, (г|] характеристическая вязкость, d-диаметр цепи, Ро и Фо- гидродинамические параметры Флори, Вт-термодинамический параметр, (р(О)-безразмерный модельный

коэффициент. Уравнение (1) соответствует теориям Хирста-Штокмайера и Ямакава-Фуджии и построению Бушина (отсутствие объемных взаимодействий), уравнение (2) -экстраполяционной процедуре Кови-Байвотера (учет объемных эффектов) [2]. Уравнения, описывающие зависимости коэффициента скоростной седиментации, могут быть преобразованы в зависимости для характеристической вязкости с использованием соотношения , следующего из предположения

постоянства размеров макромолекул в явлениях поступательного и вращательного трения (вторые части уравнений 1 и 2) и наоборот. Однако, наиболее общими являются соотношения, которые можно получить на основе теории Грея-Блюмфельда-Хирста, учитывающей как объемные взаимодействия, так и эффекты протекания в макромолекулах:

[s]PoNA=(M2Фo/h])ш=(3/(1-E)(3-E))ML^MML/A)(1<№+(MLPo/37c)><[lnA/d-{ЗA/d)■1-<(>(e)] (3), где е-параметр, характеризующий термодинамическое качество растворителя, <р(е)=1,431+2,64Е+4,71е2. Соотношения 1 и 3 были использованы для определения величины длины статистического сегмента Куна А и гидродинамического диаметра d изученных линейных полимеров.

Во ВТОРОЙ" главе представлены результаты, полученные при исследовании природных и синтетических полисахаридов комплексом методов молекулярной гидродинамики: скоростная седиментация, поступательная диффузия и вискозиметрия разбавленных растворов. Была исследована целлюлоза (Р1->4' глюкан) в растворе железовинно-натриевого комплекса (ЖВНК), а также следующие ее производные: метилцеллюлоза (МЦ) со степенью замещения у=(1.68±0.08) в НгО; гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) со степенями замещения по метоксильным группам у,=(1.90±0.07) и по гидроксипропильным группам уг=(0.26±0.05) в НгО; сульфоацетат целлюлозы (САЦ) со степенями замещения по ацетатным группам У!=(0.35±0.05) и по сульфатным группам уг=(1.08±0.08) в 0.2М NaCI; нитрат целлюлозы (НЦ) со степенью замещения у=(2.7±0.1) в этилацетате. Изучали производные р1->4' глюкозамина - хитина: хитозан со степенью дезацетилирования у=(0.80±0.02) в О.ЗЗМСНзСООН+О.ЗМ№С1; карбоксиметилхитин (КМХ) со степенями замещения по аминогруппам уч= (0.22±0.06) и по карбоксиметильным группам у2=(1.1±0.1) в буфере

и нитрат хитина (НХ) со степенью

замещения у=(1.75±0.15) в ДМФА.

Были исследованы также следующие полисахариды: маннан полиманнопиранозил- -манноза), пуллулан

глюкоза), гепарин (а1->4' глюкоэаминоглюкан), ламинарин (гетерополисахарид,

содержащий в основном -глюкопиранозу), леван фруктозан) и инулин

фруктозан) и полиметакрилоилглюкозамин. Таблица 1

Параметры скейлинговых соотношений - уравнений типа

• - буферный растворитель 1 буферный растворитель 2 -0.

-О.ЗЗМСН3СООН+О.ЗМЫаС1; 05М(№НР04/12Н20ЖН2Р04)+0.15МпаС1

Для сравнения в работе приведены также данные по исследованию синтетического водорастворимого карбоцепного поливинилпирролидона. Для всех систем определены значения коэффициентов седиментации поступательной диффузии и

характеристической вязкости и установлены скейлинговые соотношения между гидродинамическими характеристиками и молекулярной массой [3] (Таблица 1). В качестве примеров применения гидродинамического алгоритма для получения молекулярной информации при исследовании гомологических рядов полисахаридов подробно изложены результаты изучения целлюлозы, гепарина и синтетического поливинилсахарида - полиметакрилоилглюкозамина.

В первом разделе излагаются результаты, полученные при изучении целлюлозы в ЖВНК. Прямое растворение целлюлозы происходит за счет взаимодействия компонент растворителя с гидроксильными группами глюкопиранозных циклов. Поэтому молекулярные исследования целлюлозы в растворах ее прямых растворителей должны содержать следующие этапы: 1) исследование комплексного

растворителя, определение размеров и массы низкомолекулярного комплекса; 2) определение степени связывания низкомолекулярного комплекса с молекулами целлюлозы (или определение степени замещения); 3) определение равновесных значений инкремента плотности и (или) инкремента показателя преломления; 4) определение гидродинамических и молекулярных характеристик целлюлозы в используемом растворителе.

Таблица 2. Характеристики низкомолекулярных комплексов

Комплекс Оо7 ю7 (ММ) Ао Ю10 Др/Дсм М0 М„ Го Гп

см2/с смэ/моль г/моль г/моль г/моль нм нм

ЖВНК 37 1100 3.59 470 720 940 0.45 0.56

Кадоксен - 900 - 109 . 470 - 0.52

СаС12+ДМАА 47 - 110 375 - 0.48 -

УС1+ДМАА 50 910 3.38 38,5 250 380 0.45 0.52

иа+н2о 124 140 4.16 23 42 79 0.20 0.28

Были исследованы такие прямые растворители целлюлозы как щелочной раствор ЖВНК, кадоксен (кадмий этилендиаминовый комплекс), диметилацетамид+LiCI и

определены размеры и молекулярная масса низкомолекулярных комплексов (Табл. 2). Молекулярные массы комплексов были рассчитаны по следующим соотношениям: (Мо-Ар/Дск)=(к/6л[0])3(4д/3)ЫАро, где[ОИоОо/Т, и (Мп-Др/ДсК)=([п]Мп)Ро/2.5. Количественный диализ позволил определить, что один комплекс ЖВНК приходится в среднем на (3.5+0.5) мономерных звена целлюлозы.

Во втором разделе приведены данные по исследованию глюкозаминоглюкана -гепарина, конформационные характеристики которого были изучены также методом рассеяния рентгеновских лучей. Фракции гепарина были исследованы в области относительных контурных длин

По гидродинамическим данным, полученным в области предельно малых молекулярных масс (1УА<2.3), оценена масса единицы длины ML, а по результатам, полученным в области определены персистентная длина и

гидродинамический диаметр цепи. Наблюдается хорошая корреляция результатов, полученных из гидродинамических данных и малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (Табл. 3).

Рис.1. Структура повторяющейся единицы гепариновой цепи. Заместители статистически распределены вдоль цепи. Я2=Н или ЭОз"; Яз=Н, СОСНз или БОз".

Таблица З.Длина сегмента Куна А и гидродинамический диаметр d _молекул гепарина в 0.2М N80!._

(А ± ДА) нм модель червеобразного ожерелья или червеобразного цилиндра (с! ± Дс!) нм модель червеобразного цилиндра (С| ± ДС)) нм модель червеобразного ожерелья

во, М (17А<2.3) - 0.9 ±0.15 -

во, М (иА>2.3) 12±2 0.9 ±0.15 0.7±0.1

Гл1, М 0/А>2.3) 7±0.7 0.7 ± 0.06 0.5±0.04

во, к„ |35 (1_/А>2.3) 9.5±1.5 1.0 ±0.2 0.7±0.2

Рентгеновское рассеяние 9±1 0.86±0.02* -

*: величина соответствует 2<ВС*>1И где -среднеквадратичный радиус

поперечного сечения

Полиметакрилоилглюкозамин (ПМАГ) принадлежит к новому классу синтетических полимеров - поливинилсахаридов, синтезируемых из углеводсодержащих виниловых мономеров, где глюкозамин находится в боковой цепи (рис.2). Фракции ПМАГ были изучены в широком интервале молекулярных масс: 70<Мх10'3 <5500. С использованием алгоритма обработки гидродинамических результатов получены оценки равновесной жесткости цепей ПМАГ, а также других полисахаридов (Табл. 4). Таблица 4. Оценки длин сегментов Куна (А нм) и гидродинамического диаметра ^ им)

неко! горых углеводсодержащих полиме ров

Полимер Тип связи Растворитель А( Ф Ал <*1

Целлюлоза 31-*4' 0.1МЖВНК 17 0.55 11 0.25

Целлюлоза Р1—>4' О.ЗМ ЖВНК 22.5 0.6 - -

МЦ В1—>4' н2о 18 0.7 13 0.5

ГПМЦ Р1->4' Н20 13 1.2 19 0.5

САЦ 01-»4' 0.2 М NaCI 14 1.4 8 1.1

нц (31->4' этилацетат 43 1.0 28 1.1

Хитозан Р1->4' буферн. р-ль 1* 25 0.5 23 0.5

KMX 31->4' буферн. р-ль 2* 24 1.3 24 0.9

нх 31->4' ДМ ФА 27 0.9 19 0.9

Гепарин 0.2 М NaCI 12 0.9 7 0.7

Маннан 01 —>3'; 31—»-4' н2о 5.9 0.7 4.3 0.3

Ламинарин 31->3' 0.1 М NaCI 3.0 1.0 3.0 1.0

Пуллулан ос1->4'; а1->6' н2о 2.1 1.0 1.7 0.3

Декстран а1->6' Н20 - - 1.3

Инулин 32—>1', ф* ДМСО - - »5 -

Леван 02->6\ ф* н2о 4

П-метакрилоилглкжозамин винилсахарид н2о 3.7 0.9 2.5 0.2

П-винилпирролидон карбоцелной полимер 0.1 М Ац№ 2.5 0.6 1.9 0.4

* - ф - фруктан

Равновесная жесткость и соответственно заторможенность вращения вокруг С-С связей основной цепи несколько больше для ПМАГ, чем для, например, карбоцепного

Рис. 2 Структура повторяющегося звена ПМАГ

поливинилпирролидона. Причиной этого может являться взаимодействие ОН-групп боковых глюкозаминных циклов с образованием внутрицепных водородных связей.

В ряду природных полисахаридов минимальными оказываются оценки длины статистического сегмента для полисахаридов с а1->6' связями в основной цепи (декстран, пуллулан) (Табл. 4). Подобный порядок величины А объясняется достаточной свободой вращения вокруг а1->6'- связей. Это означает, что в таких цепях отсутствует развитая система внутрицепных водородных связей, которая является одной из основных причин ужестчения цепей глюканов и стабилизации

вторичных структур в многотяжевых полисахаридах (ксантан, шизофилан). Различие в величинах А иллюстрирует существенную зависимость равновесной жесткости цепей

однотяжевых линейных полисахаридов прежде всего от способа соединения моносахаров в полимерную цепь.

При сравнении гидродинамических характеристик введен прием

последовательного нормирования

соотношений типа КМХС (скейлинговых соотношений) для линейных полимерных молекул. Во-первых, предлагается использовать нормированное на величину массы единицы длины ML построение для характеристической вязкости как наиболее

чувствительное к изменению размеров линейных цепей (рис.3). Из фундаментального соотношения Флори

следует, что где - среднеквадратичное

расстояние между концами цепи, V-объем, занимаемый макромолекулой в растворе. Величина характеризует объем, занимаемый участком цепи, который

соответствует единице контурной длины макромолекулы. Эта величина будет тем больше, чем больше равновесная жесткость макромолекулы, а также чем лучше термодинамическое качество растворителя. Во-вторых, следующим шагом является нормирование на величину длины сегмента Куна А. В этом случае целесообразно рассматривать следующие координаты: При построениях (рис.3 и

4) использованы также литературные данные, полученные для глобулярных белков, линейных гибкоцепных полимеров в термодинамически хороших и 6-растворителях

3 4

1д(ММ;' 10")

Рис. 3. Нормированное построение [Т]]!М ОТ (И/И1) ДЛЯ следующих полимерных систем: 1 - шизофилан, 2- ксантан, 3-ДНК, 4-нитрат целлюлозы, 5-метилцеллюлоза, 6-поливинилпирролидон, 7-пуллулан, 8,9-полистирол, п-а-метилстирол в 8-

условиях, 10-глобулярные белки.

Рис.4. Дважды нормированное построение [ц]М|/А2 от М/(М[_А) для тех же полимерных систем, что на рис. 3.

(полистирол, поли-а-метил стирол,

полиметилметакрилат), для

молекулярных щеток, отличающихся большими значениями поперечного размера цепи (гребнеобразные полимеры и сополимеры) и для экстражестких цепей (шизофилан, ксантан, ДНК). После второй нормировки вся совокупность данных заключается в части пространства, ограниченного линиями 1-2-3-4 (рис.4). Линия 1-2 представляет зависимость для

линейных полимеров с диаметром цепи, соответствующим 0<с1/А<0.3, в отсутствие внутри «лубковых объемных взаимодействий. Линия 0-3 - область полимеров в термодинамически хороших растворителях. Область 0-4 соответствует полимерам с большим диаметром цепи. Всю область можно разбить на два подпространства: подпространство 1-0-4, характеризующееся значением параметра е=0 и широкой вариацией величины С/А (0.005<С/А<0.5); второе подпространство 2-0-3 характеризуется изменением значения параметра в пределах: Область

точки 0 соответствует значению величины . В области контурных длин

(молекулярных масс) меньших, чем 1_/А<50 внутриклубковые объемные эффекты

практически не проявляются. Таким образом, в координатах

обозначены границы области, занимаемой классом линейных макромолекул.

В третьей главе изложены

результаты по

концентрационной

коэффициента

исследованию зависимости скоростной

Рис.5. Нормированное построение(к,Мц) от (М/М|.)для тех же систем, что на рис. 3

седиментации линейных незаряженных молекул, получено скейлинговое соотношение между и введен седиментационный параметр,

продемонстрированы возможности его применения. Для получения надежных

значений во и особенно к, область исследованных концентраций в зависимости: Э'^Зо'1 (1+(к,+ и)с+...) должна быть широкой, где ^-концентрационный коэффициент седиментации; и -удельный парциальный объем полимера. Верхний предел концентрации определяется условием разбавленности растворов (с<[Г|]~1 или с< к,"1), а нижний предел обусловлен чувствительностью оптической системы регистрации седиментационной границы. Коэффициент к, в общем виде может быть представлен как где - безразмерный коэффициент, зависящий от

гидродинамического взаимодействия при седиментации ансамбля частиц/молекул и от термодинамического качества растворителя. Непосредственное сопоставление экспериментальных величин и в координатах выявляет высокую

чувствительность такого построения (рис.5) к размерам линейных цепей в растворах. Это построение также классифицирует линейные макромолекулы по размерам цепи.

Используя результаты теории Бюргерса, прием гидродинамически эквивалентной сферы и соотношение КМХС для коэффициента седиментации 8о=К8Мь*| установили следующую скейлинговую связь между и

Му-зо^о'2-31^ ;у=(2-ЗЬ,)/Ь, (4)

где величина в первом приближении не зависит от коэффициента седиментации. Соотношение (4) охватывает все возможные типы структур и конформаций. Когда полимерные цепи подчиняются гауссовой статистике, т.е. в случае О-систем, Ь,=0.5 и есть линейная функция что наблюдается экспериментально. Во всех других случаях (объемные эффекты, повышенная жесткость цепей) Ь»<0.5 и у>1. Для Р1-»4' глюканов и их производных: Для полисахаридов, обладающих вторичной

спиральной структурой и

моделируемыми цепями с

равновесной жесткостью А>200 нм (ксантан, шизофилан), Разветвленные полисахариды

(например, высокомолекулярный леван) представляют другой крайний случай, для них и,

соответственно, ¥<1. Таким образом, сопоставление и позволяет оценить показатель степени в соотношении Коэффициент

седиментации (формула

Рис. 6. Зависимость И^к,1'2 от М для гибкоцепных в 0-условиях (1), жесткоцепных

(2) и гибкоцепных полимеров в термодинамически хороших растворителях (3). Прямые 2 и 3 смещены по оси М на одну и две декады соответственно

Сведберга) и к, различным образом зависят от молекулярной массы и размеров макромолекул. Исключая <И2> при сопоставлении величин s0 и получаем:

Р» « В,1/3Р0'1 = ^ И к.1/3 и~т (5)

где р8 - введенный нами седиментационный параметр. Проведенный анализ показывает, что величина ра практически инвариантна как относительно молекулярной массы, так и относительно структуры повторяющегося звена линейного полимера (рис.6). В Таблице 5 приведены средние экспериментальные значения седиментационных параметров ра и В» для различных классов полимеров.

Таблица 5. Средние экспериментальные значения параметров Р, и В»

Типы полимерных систем К 10'7 моль"1'3 В. ю-23 моль [Г* Ю'г моль'1'3 Ао" 10"

Гибкоцепные полимеры в в-условиях 1.0 1.33 1.08 3.2

Гибкоцепные полимеры в термодинамически хороших растворителях 1.25 2.61 1.08 3.2

Жесткоцепные полимеры 1.0 1.33 1.24 3.7

31-4 глюканы и их производные 1.0 1.33 1.14 3.4

Глобулярные белки 1.17 2.14 1.01 3.0

Среднеквадратичная погрешность «6%, Ро=5.11; **Ао=кР - гидродинамический инвариант Манделькерна-Флори-Цветкова-Кленина.

Инвариантность величины pt позволяет использовать соотношение (5) для определения молекулярной массы полимера по данным, полученным только из седиментационных экспериментов, а также при дальнейшей молекулярной интерпретации величин и

Для цепей р1-»4 глюканов интерпретация седиментационных данных проведена на основе соотношения (1), которое запишем в виде

[s]/M0 = (Na0'2SPo ps075)-1 (AA)"°,s{[s]1,5ks°'5Mo"1)0'5+(3jiNAX)'1[lnA/d-<fi{0)] (6).

где Mo - молекулярная масса повторяющегося звена цепи; <р(0)= 1.431 или 1.056; X-проекция повторяющегося звена на направление основной цепи. Применение So и ks, полученных в одной серии экспериментов, для определения величин А и d и адекватность производимых оценок проиллюстрированы на примерах целлюлозы, нитратов целлюлозы, хитозана, нитрата хитина, карбоксиметилхитина и гепарина. Дальнейшие возможности применения седиментационного параметра связаны со свойством ультрацентрифуги работать в режиме масс-спектрометра. В четвертой главе рассматриваются результаты динамооптических исследований в растворе незамещенных полисахаридов (декстран, пуллулан, ксантан) и водорастворимой метилцеллюлозы и результаты изучения двойного лучепреломления (ДЛП) в пленках, полученных на основе полисахаридов. Определена степень ориентационного порядка вблизи поверхности раздела фаз, обсуждается корреляция

между линейным порядком в полисахарид ной цепи и ориентационным порядком в поверхностных слоях пленок.

5 Двойное лучепреломление в потоке. При интерпретации данных по динамическому двойному лучепреломлению было использовано общее выражение (В.Н. Цветков [2]) для приведенного значения двойного лучепреломления [п]/[т|] в предельно разбавленном растворе достаточно длинных цепных молекул: {45кТп1>/4тг(п,2+2)2}[п]/[л]=(а1-аг)о+(Дп/Дс)2М1/2пиМА+[2.60Ф(Дп/Ас)2/пгЫА2]М/[11] (7). где Мг- молекулярная масса сегмента; п,-показатель преломления растворителя; Дп/ДО-инкремент показателя преломления системы полимер-растворитель; к-постоянная Больцмана; -число Авогадро; Т-температура в К; (ои-аг)о-анизотропия собственной оптической поляризуемости статистического сегмента. Второе слагаемое правой части отражает вклад эффекта микроформы, третье - эффекта формы молекулы как целого.

Таблица 6. Оптические и конформационные характеристики некоторых полисахаридов

Полисахарид (ДП/ДС) нго/дмсо с*?/г А нм М, 10"3 (а1-а2)о 1025 см3 (аи-аЛ 1025 см3 Рм 1027 см3моль/г ил

Декстран 0.150/0.034 1.3 0.37 +15 6.5 4.0 27<;1-/А<193

Пуллулан 0.166/0.043 2.2 0.7 +33 7.2 4.4 120<иА5910

МЦ 0.110/0.019 15.5 5.6 +220 7.3 4.0 4<;1_/А<87

Ксантан 0.14 240 465 +27 600 54 5.9 10

4000

мла/х

Рис.7. Зависимость собственной сегментной оптической анизотропии (04-02)0 от молекулярной массы сегмента для однотяжевых полисахадидов: декстрана (1),пуллулана(2)и метилцеллюлозы (3).

ДЛП в потоке растворов декстрана, пуллулана и метилцеллюлозы было изучено в растворителях с существенно различающимися

значениями Дп/Дс, что позволило надежно определить значение собственной оптической анизотропии полисахаридов с различным способом объединения глюкопиранозных колец в цепь. Для двухтяжевых молекул ксантана оценка собственной оптической анизотропии проведена согласно формуле (7) с учетом эффекта микроформы. Различия более чем на три порядка величин

собственной оптической анизотропии поляризуемости статистических сегментов

сравниваемых полисахаридов (Табл. 6) определяются в первую очередь различиями в равновесной жесткости их цепей.

Величины оптической анизотропии поляризуемости повторяющейся единицы для однотяжевых полисахаридов (Табл. 6) слабо зависят от способа включения кольца в основную цепь. Это, по-видимому, связано с тем, что глюкопи-ранозные кольца не являются жесткими, возможно существование нескольких низкоэнергетических конформеров пиранозных колец, а также нескольких их твист-форм.

Определены величины оптической анизотропии глюкопиранозного кольца и удельной анизотропии однотяжевых незамещенных полисахаридных цепей - (рис.7).

§ Двойное лучепреломление в пленках полисахаридов и ориентационный порядок вблизи поверхности раздела фаз.

Уменьшение размеров материальных объектов приводит к масштабным эффектам. А.И. Русановым [4] было введено понятие граничного с поверхностью слоя, свойства которого изменяются под влиянием поверхности по сравнению со свойствами в объеме. Поверхностный слой характеризуется эффективной толщиной, за пределами которой отклонение локальных свойств от их объемных значений становится несущественным. Одной из причин наблюдаемых эффектов является возникновение ориентационного порядка анизометричных молекул на границе раздела фаз, т.е. проявление энтропийного эффекта. Эффективным методом, позволяющим получить количественную информацию о структуре и об ориентации анизотропных элементов полимерных цепей в поверхностных слоях, является метод наклонного поляризованного луча. Метод основан на измерении двойного лучепреломления (ДЛП) при прохождении поляризованного света через пленку под углом I к поверхности, отличным от нормального. Феноменологическая теория наблюдаемой при этом разности фаз 6=2Вз1п21, где В - коэффициент поверхностного ДЛП, предложена А.Н. Черкасовым, М.Г. Витовской и СВ. Бушиным [5]. Уточненное выражение (8), учитывающее уменьшение степени порядка Б с толщиной пленки Н, позволяет получить зависимость В в широкой области изменения Н, включая и область насыщения:

о

—{млр0м /й'4("2 +2)/3)25,0Я0(1-е"""'1) = ДиО-е""'"')

(8),

Рис.8. Зависимость коэффициента поверхностного двойного лучепреломления В от толщины пленок Н.

где ЭоЦЗссов 0>-1 )/2 - параметр ориентационного порядка мономерных единиц относительно поверхности пленки, 0-угол между направлением главной оси мономерного звена и нормалью к поверхности пленки. При малых Н В^ЭоН, а при Н-»°о принимает максимальное значение, равное В=Во~5оНо (рис.8). В случае пленок, полученных на горизонтальных поверхностях, Но включает в себя толщину как верхнего, так и нижнего оптически анизотропных поверхностных слоев, которые в

принципе могут быть неэквивалентны по толщине и по величине во слоя. Сопоставление теоретической зависимости (8) с экспериментом позволяет определять суммарную толщину оптически анизотропного поверхностного слоя и коэффициент поверхностного ДЛП Во (Табл. 7). Начальный наклон зависимости коэффициента поверхностного двойного лучепреломления от толщины пленки определяется структурным и ориентационным факторами в соответствии с формулой (8): с1В/аН=-(( п2+2)/3)2 <яЫА р/ п\) РмБо О)

Значение рм для изученного ряда

Таблица 7. Параметры уравнения В=Во(1-е'н'но)

полисахаридов практически

постоянно (Табл. 6). Это означает, что в этом случае величина dB/dH определяется ориентационным фактором. Параметр ориентацион-ного порядка, определенный по уравнению (9), представлен в Табл.8. Для всех изученных полисахаридов что свидетельствует о преимущественной планарной ориентации анизотропных фрагментов цепей относительно поверхности подложки/пленки. В Табл.8 представлены также значения А, характеризующие исследованные полисахариды. Изучен уникальный ряд полимер-гомологов - полисахаридов, которые различаются по величине термодинамической равновесной жесткости более чем на два порядка. Между величинами (1В/с1Н и А наблюдается явная корреляция.

Поли- Во Но, мм г*" Но/А

сахарид

Хитозан 0.191 0.035 0.957 -2000

ГПМЦ* 0.212 0.049 0.957 -3000

КМХ" 0.083 0.119 0.971 -5000

Декстран 0.021 0.178 0.979 -100000

*-гидроксипропилметил целлюлоза, **-карбоксиметилхитин; ***-коэф-т корреляции

Таблица 8. Величины начального наклона dB/dH, коэффициента поверхностного двойного лучепреломления, параметра ориентационного порядка So, длины статистического сегмента А и параметра внутримолекулярного ориентационно-осевого порядка Q некоторых полисахаридов

Экспериментальные значения йВ/дН для жесткоцепных полисахаридов превышают аналогичную величину для полисахаридов с малой термодинамической жесткостью.

Рис. 9 иллюстрирует зависимость величины и тем самым

параметра ориентационного порядка So от ДО исследованных полисахаридов. С увеличением термодинамической жесткости

молекулярных цепей полисахаридов поверхностное двойное

лучепреломление в пленках и соответствующие значения во возрастают, стремясь к насыщению. Анализ полученных результатов показывает, что образование пленарного ориентационного порядка

Рис. 9. Зависимость начального наклона dB/dH от ДО для полисахаридов, представленных в табл. 8.

в поверхностных слоях характерно для всех исследованных полисахаридов. Ориентационные эффекты наблюдаются, начиная с предельно гибких цепных молекул, характеризующихся размером сегмента А-1нм. Наиболее заметное изменение параметра ориентационного порядка соответствует полисахаридам с размерами сегмента /МО им.

Параметр во можно сравнить также с аналогичным по смыслу параметром внутримолекулярного ориентационно-осевого порядка Q, характеризующим упорядоченность сегментов в изолированных макромолекулах. Величина Q может быть рассчитана согласно соотношению (В.Н.Цветков [2]):

<3=1.2Г(х)[х-0.8Г(х)Г\ ^х)=1-[(1-е-*)/х]

(10),

где х=21УА.

При сравнении величину So целесообразно нормировать, рассматривая ее отношение к параметру, соответствующему идеальной пленарной упорядоченности, когда 8о«х(=-0.5. Анализ показывает, ч (¡^^„О^ОО.о . степень порядка в цепях полисахаридов возрастает в среднем в 40 раз за счет взаимодействия полимерных макромолекул с плоской поверхностью. Полученные результаты однозначно указывают на то, что термодинамическая жесткость молекулярных цепей является определяющим параметром при образовании ориентационного порядка и может служить одним из основных количественных критериев молекулярной самоорганизации на межфазных границах.

Пятая глава посвящена исследованиям гликодендримерных молекул. Дендримерные молекулы являются регулярно разветвленными молекулами. В настоящее время свойства дендримеров изучены еще недостаточно [6]. Вопросы, возникающие при изучении дендримеров, напрямую связаны с фундаментальными проблемами, существующими при изучении природных разветвленных полисахаридов и полимеров,

таких как гликоген, амилопектин,

* " Мк

р-лГ 'IX к? -V

ЧА-

•V-

1

-1 >-.

лигнин, имеющих преимущественно короткоцепной тип разветвленности и являющихся статистически разветвленными. Интенсивные исследования ведутся на пути химической модификации исходных дендример-ных молекул. Химическая природа присоединяемых групп, как правило, отлична от химического состава кора, таким образом получаются гибридные молекулы. Данные по исследованию гибридных дендримеров весьма ограничены. В науке о жизни большое внимание исследователей привлекают гликодендримеры как молекулы, позволяющие моделировать и изучать гликобелковые взаимодействия. Предполагается, что несколько сахарных фрагментов, присоединенных к внешнему слою дендримера, способны образовать более прочные и стабильные комплексы с белковыми рецепторами, чем индивидуальные сахара. В работе методами молекулярной гидродинамики были исследованы ряды дендримеров двух наиболее распространенных классов: дендримеры на основе полиамидоамина (ПАМАМ-денд - рис. 10;11 и Табл. 9) и на основе полипропиленимина (ДАБ-денд).

"Г

* У ~ "■ с 3

Рис.10. Двухмерная структура молекулы исходного дендримера полиамидоамина третьей генерации с 32-мя МН2-концевыми фуппами - ПАМАМ-денд-(МН2)з2

ПН

Г г«

во ПАМАМ-{лшта]4

1 вз ПАМАНЦлакто]^

Рис.11. Одномерные структуры лакто-ПАМАМ-дендримеров нулевой (вО) и третьей (вЗ) генераций

Таблица 9. Молекулярные и гидродинамические характеристики лактодендримеров на основе полиамидоамина, полученные в 0.2М №С1 и объемы молекул (Уо »» ),

эассчитанные из коэф( >ициентов поступательной диффузии

гг М^г юэ М5о ю-3 м« 10"3 ап/йс см3/г ОоЮ' см2/с во св М, смл/г (Уо±ДУо) ПАМАМ-МН 2 лакто-ПАМАМ

4 2.42 2.5 2.9 1.05 0.177 15.0 0.77 4.0 1.6±0.1 8.8±0.7

8 5.23 6.6 7.4 1.00 0.196 11.9 1.1 3.3 1.4±0.1 22±2

16 10.84 13.7 12.4 1.02 - 10.4 1.7 3.8 10±1.0 50±6

32 22.12 22.8 24.3 1.03 0.162 8.7 2.6 4.1 19.9±0.7 79±5

64 44.64 47.0 49.7 1.07 • 7.5 4.2 3.7 24.0±0.9 210±20

128 89.69 93.0 92.4 1.07 0.183 5.9 6.3 3.7 56±8 520±30

•-число концевых групп; **- определено в 0.019М №С1; ***- из данных по гельпроникающей хроматофафии

Были установлены следующие скейлинговые корреляции между гидродинамическими величинами и М,о в предположении гомологичности лактодендримеров на основе ПАМАМ (в 0.019М №С1): 50=4.84хЮ'1в М0вэ±0015, г=0.9989; 0о=3.56х10-5 мЧ03740015), г=-0.9969; [т>]=2.59 хМ005*005, г=0.3927 (см. также рис. 12)

1.25 1,00-0,75 0,50 0,25

№]; ДО!

А9

0.8

Д0

»

0,6

а

'<»7.

2

''«о.

0,4

0,2

|ды

□ °2

3,5

4,0

4.5

5,0 1дМ

3,5

4,0 4,5 5,0 1дМ

Рис.12. Построения типа Куна-Марка-Хаувинка-Сакурады для лактодендримеров ПАМАМ и ДАБ: а) 1- коэффициенты седиментации; 2- коэффициенты диффузии; б)-характеристические вязкости для ПАМАМ-денд-(лакто)х в 0.02М (1) и 0.2М (2) №С1

Данные, относящиеся к характеристикам поступательного трения (во и йо), описываются скейлинговыми зависимостями с очень высоким уровнем корреляции. В этом отношении они отличаются от линейных полимергомологов только численными значениями скейлинговых индексов. Индексы Ьл и Ь(, Ьч и Ьо коррелируют между собой в пределах погрешностей их определения (Ь»=(2-Ь,,}/3; |Ьо|=(1 +ЬП)/3). Их численные значения отражают тот факт, что по чувствительности к изменению молекулярной массы гидродинамические величины для регулярно коротко разветвленных молекул располагаются в следующей последовательности Для

линейных макромолекул гидродинамические величины располагаются в обратной последовательности [г)]>0>8 (Ьч >Ьо >Ьа).

0,0 -0,5 -1,0 -1.5 -2,0 -2,5

'9Р0- 'ЭР,

О О Д Д Д

о О

Д д

4 '••

На основе гидродинамических и молекулярных характеристик, используя модель сферы, может быть рассчитана средняя величина плотности (р) дендримерного вещества в объеме, ограниченном дендримерной молекулой. Из данных по поступательному трению плотность рассчитана тремя способами: р,о=342А'2М[0]2; р0=342ЛА"1к-3Мж[0]3; р1=342я2ЫАг[5]3/М»2, а из вискозиметри-ческих данных - по соотношению: р„=2.5/[т1] (рис.13).

Особенности строения дендримерных молекул проявляются в практическом постоянстве плотности вещества в объеме, ограниченном молекулой, для дендримеров различных генераций (молекулярных масс). Для линейных макромолекул наблюдается существенное уменьшение плотности полимерного клубка с увеличением молекулярной массы (рис.13). В результате дендримеров практически не зависит от молекулярной массы, а коэффициент поступательного трения что хорошо подтверждается

экспериментом (рис. 12а).

Впервые для дендримерных молекул были определены экспериментальные величины гидродинамического инварианта Ао (Табл. 10), рассчитанные по соотношениям: Ао1=[0](М„[т1])1/3; Ао2=КИ[п] 1/эМ„'2/3 и А03=(Р[8][0]2[т1])1'3, где R-универсальная газовая постоянная.

4 5 6 |дМ

Рис.13. Зависимость плотности молекул ГТАМАМ-денд-(лакто) р от М: 1-р„; 2-ро; 3, 4- плотность линейных молекул пуллула-на, рассчитанная по [т|] (3) или О (4)

Таблица 10. Значения гидродинамического инварианта Аох1010(гхсмгхс2хград"1хмоль"ш) лактодендримеров на основе поли(амидоамина) и поли(пропиленимина)

в Ао,' Ао,* Ам* Аоз" Асиааим Аоз"*

0/1 2.24 2.91 2.45 2.68 2.6 0.2 2.09

1/2 2.28 2.09 2.21 2.50 2.3 0.1 2.43

2/3 2.48 2.40 2.45 2.85 2.6 0.2 2.73

3/4 2.67 2.40 2.57 2.76 2.6 0.1 2.81

4/5 2.82 2.32 2.64 2.46 2.6 0.2 3.01

5/6 2.73 2.31 2.59 2.39 2.5 0.2 -

Средние 2.5±0.2 2.4±0.2 2.5±0.1 2.6±0.2 2.5 0.1 2.6±0.3

* ***

ПАМАМ-денд-(лакто)хв 0.20М ЫаС1;" ПАМАМ-денд-(лакто)х в 0.019М Ыа01; ДАБ-денд-(лакто)х в 0.019М ЫаС!

Общее среднее значение по всему массиву данных Ао=(2.5±0.2)х10"10. Величины Ао отличаются от теоретического значения Ао=2.914х10"10, полученного для жестких непроницаемых сфер, что свидетельствует о неполном соответствии модели жесткой сферы для дендримерных молекул.

Сравнивая гидродинамические характеристики гликодендримеров с размерами исходных дендримеров, можно оценить вклад, вносимый концевыми группами в размеры гибридных дендримеров. Рассматривая дендримеры ДАБ-денд-(СМ)х как исходные для ДАБ-денд-(лакто)х, рассчитали дополнительный объем, который

занимают молекулы гибридных дендримеров. Для сравнения приведены данные для дендримеров с пальмитоильными концевыми

группами Я=^НСО-(СН2))5-СНз (ДАБ-денд-(С15)х). Дополнительный объем рассчитан как объем шарового слоя: Д\/=(4п/3)(Р3-К3сы) по данным поступательного трения и

вискозиметрии (ДУ,,).

На рис. 14 представлены зависимости средних значений от числа концевых групп. В первом приближении зависимости линейные. Это означает, что на одну концевую группу приходится один и тот же объем независимо от номера генерации. На одну лактозную группу в лактодендримере приходится объем Д\МЧ=2.70 нм3, а на одну концевую группу в ДАБ-денд-(С15)„ дендримере - 0.87 нм3. Несмотря на то, что контурная длина пальмитоильной группы в 2 раза больше контурной длины лактозной группы, объем, занимаемый ДАБ-денд-дендримерами, меньше объема соответствующих ДАБ-денд-(лакто)х

20 40

Рис.14. Зависимости дополнительных объемов, занимаемых гибридными дендримерами от числа концевых групп: 1 - ДАБ-денд-(лакто)х; 2- ДАБ- денд-(С15)х

дендримеров, что объясняется значительной свернутостью пальмитоильных групп и возможно проявлением в этом случае эффекта "back-folding" концевых групп.

Аналогичным образом проведено сравнение объемов молекул ПАМАМ-денд-(лакто)х и ПАМАМ-денд-(1ЧН2)» (Табл. 9).

Основной особенностью строения дендримерных молекул является практическое постоянство плотности вещества в объеме ограниченном молекулой для дендримеров различных генераций и молекулярной массы. Этим дендримеры отличаются от других

макромолекул, и прежде всего от линейных, и этим они похожи на глобулярные белки. Сравнение различных полимерных молекул можно провести в координатах в

зависимости от М (рис.15). Произведение пропорционально объему, занимаемому (макро)молекулой в растворе. Наклон этих зависимостей в первом приближении будет обратно пропорционален средней

внутриклубковой плотности (~lg(1/p)). Для дендримеров и глобулярных белков - это прямая с наклоном равным 1.0 во всей области молекулярных масс, чему соответствует V-M. Чем выше по оси ординат расположены кривые, тем меньше плотность полимерного вещества в объеме ограниченном полимерной молекулой. Кроме того, наклоны зависимостей (при больших М) изменяются от 1.0 до 2.4 при переходе от дендримеров/глобулярных молекул к гребнеобразным, затем гибкоцепным и, наконец, к экстражестким макромолекулам, в соответствии с тем, что При уменьшении молекулярной массы различия между разными типами макромолекул уменьшаются. Выводы

1. Разработаны методические подходы, учитывающие структурные особенности природных и синтетических полисахаридов, и получена из экспериментов по молекулярной гидродинамике и оптике информация о конформационных характеристиках для широкого класса природных и синтетических полиуглеводных молекул.

Рис.15. Зависимости величины [т]]М от М в двойном логарифмическом масштабе для различных полимерных систем: 1 - дендримеры и глобулярные белки. 2 - молекулярные щетки (гребнеобразные полимеры), 3 - гибко-цепные полимеры в термодинамически хороших растворителях, 4 - экстражесткие полимеры

2. Применение нормированных соотношений Куна-Марка-Хаувинка-Сакурады (нормированные скейлинговые соотношения) доказывает, что основными параметрами, определяющими гидродинамическое поведение природных и синтетических линейных полисахаридов являются, кроме молекулярной массы, величина длины статистического сегмента и линейная плотность цепи. Весь массив данных разбивается на два подпространства: подпространство внутриклубковых объемных взаимодействий (большие М) и подпространство внутриклубкового протекания (малые М). Область перекрывания этих подпространств является областью "рискованной" интерпретации гидродинамических данных. Вывод верен для всех линейных полимеров.

3. Разработан метод количественного диализа и получены оценки степени связывания железовиннонатриевого комплекса с молекулами целлюлозы.

4. Предложена формула, связывающая концентрационный коэффициент к, с молекулярными параметрами, характеризующими линейную макромолекулу:

Получено соотношение между концентрационным коэффициентом к, и коэффициентом скоростной седиментации в0 и установлена связь показателей скейлинговых соотношений

5. Введен седиментационный параметр - новый гидродинамический инвариант. Продемонстрированы возможности его использования на примере производных природных полисахаридов для определения молекулярной массы линейных макромолекул.

6. Впервые определена величина собственной оптической анизотропии глюкопиранозного кольца и на примере гомологического ряда природных полисахаридов проведено количественное разделение структурного и ориентационного вкладов в спонтанное двойное лучепреломление полисахаридных пленок. Показано, что степень ориентационного порядка на межфазных границах определяется равновесной жесткостью полимерных цепей.

7. Продемонстрирована высокая чувствительность поступательного трения к размерам и массе гликодендримеров. Впервые определена величина гидродинамического инварианта для дендримерных молекул и оценены слоевые объемы в гибридных дендри мерах.

Цитируемая литература

1. Кочетков Н. К. Строение и синтез полисахаридов. Вестник РАН 1995. Т. 65. N 8.

С.730-738.

2. Цветков В.Н. Жесткоцепныеполимерные молекулы. Л.: Наука, 1986, 720 с.

3. Douglas J. F., Freed K. F. Competition between hydrodynamic screening (draining) and excluded volume interactions in an isolated polymer chain.// Macromolecules. 1994. V.27, N12. P. 6088-6099.

4. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л. Химия. 1967. 388 с.

5. Черкасов А.Н., Витовская М.Г., Бушин СВ. О преимущественной ориентации макромолекул в поверхностных слоях полимерных пленок. //Высокомолек. сое д. А 1976. Т. 18, N7. С. 1628-1634.

6. Dendrimers. Ed by Voegtle F, Schaltey C.A.. Berlin: Springer, V.1.1998.; V. 2.2000; V. 3. 2000; V. 4.2001.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Павлов Г.М., Френкель С.Я. О концентрационной зависимости коэффициентов седиментации макромолекул //Высокомолек. соед. Б. 1982. Т. 24, N3. С. 178-180.

2. Павлов Г.М., Козлов А.Н., Марченко Г.Н., Цветков В.Н. Седиментация и вязкость высокозамещенного нитрата целлюлозы //Высокомолек. соед. Б. 1982. Т. 24, N4. С.284-288.

3. Павлов Г.М., Френкель С.Я. Седиментация разбавленных и умеренно концентрированных растворов нитрата целлюлозы НВысокомолек. соед. А. 1983. Т. 25, N5. С.1015-1019.

4. Павлов Г.М., Френкель С.Я. Определение молекулярного веса линейных полимеров из концентрационной зависимости коэффициента седиментации.// Высокомолек. соед. Б. 1986. Т.28, N5.C.353-357.

5. Павлов Г.М., Погодина Н.В., Бушин СВ., Мельников А.Б., Лысенко Е.Б., Маршева В.Н., Марченко Г.Н., Цветков В.Н. Гидродинамические свойства молекул нитрата хитина из данных по диффузионно-седиментационному анализу и вискозиметрии // Высокомолек. соед. А. 1986. Т. 28, N4. С.688-694.

6. Павлов Г.М., Селюнин С.Г. Скоростная седиментация, молекулярная масса и конформационные параметры некоторых растворимых производных хитина // Высокомолек. соед. А1986. Т.28, N8. С.1727-1731.

7. Павлов Г.М. Дифференциальный рефрактометр на базе поляризационного интерферометра Лебедева //Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1988. N18. С. 89-91.

8. Pavlov G. M, Frenkel S.Ya. The sedimentation parameter of linear polymer molecules in absence of excluded volume effects //Acta Polymerica. 1988. V 39, N3. P. 107-111.

9. Павлов Г.М., Полушина Г.Е., Шильдяева НА, Комков Ю.А. Размеры и молекулярная масса железовиннонатриевого (ЖВНК) комплекса в растворе //Химия древесины 1988, N3. С.26-30.

Ю.Павлов Г.М., Шильдяева НА Равновесная жесткость молекул целлюлозы в растворе ЖВНК //Химия древесины 1988, N4. С.10-14.

П.Павлов Г.М., Шильдяева Н.А., Комков Ю.А. Рефрактометрическое и пикнометрическое определение степени связывания ЖВНК молекулами целлюлозы в растворе // Химия древесины 1988, N5. С. 46-51.

12. Павлов Г.М., Шильдяева Н.А., Комков Ю.А. Молекулярная масса целлюлозы в растворах ЖВНК и уравнения Куна-Марка-Хаувинка //Химия древесины 1988, N6. С. 7-14

13. Павлов Г., Шильдяева Н. Поступательное трение и вязкость разбавленных растворов хлорида лития в диметилацетамиде и воде // Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1989, N11. С. 98-101.

14. Павлов Г.М. Седиментационный параметр целлюлозы, ее производных и некоторых других полисахаридов //Химия древесины 1989, N4. С. 3-13.

15.Павлов Г., Панарин Е., Корнеева Е., Курочкин Е., Байков В., Ушакова В. Гидродинамические свойства молекул поливинил-пирролидона по данным седиментационно-диффузионного анализа и вискозиметрии // Высокомолек. соед. А. 1990. Т. 32, N6. С.1190-1196.

16. Павлов Г.М., Перцовский О.Р. Седиментационное и вискозиметри-ческое исследование молекул целлюлозы в ЖВНК //Химия древесины 1990, N4. С. 10-15.

17. Павлов Г.М. Модификация модели Бенуа для целлюлозной цепи //Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1990, N25. С. 87-89.

18. Pavlov G.M., Panarin E.F., Korneeva E.V., Kurochkin E.V., Baikov V.E. Uschakova V.N. Hydrodynamic properties of polyvinylpyrrolydone molecules in dilute solutions.// Makromolek. Chemie 1990. Bd.191. P. 2889-2899.

19. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Michailova N.A., Ananieva E.P. Hydrodynamic properties of the fractions of mannan formed by Rhodotolura Rubra // Carbohydrate Polymers. 1992. V.19, N4.P. 243-248.

20. Pavlov G.M., Frenkel S.Ya. The sedimentation parameter of linear polymer molecules // Ukrainian Polymer J. 1992. V.1, N2. P.157-176.

21. Pavlov G. M., Komeeva E.V., Panarin E.F. Correlations of hydrodynamic characteristics of macromolecules and their retention volumes in GPC // J. Appl. Polym. Sci. 1992. V. 46, N12. P. 2059-2061.

22. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Михайлова НА, Ананьева Е.П. Гиродинамические и молекулярные характеристики фракций маннана, образуемого дрожжами Rhodotolura Rubra // Биофизика 1992. Т. 37, N6. Р. 1038-1043.

23. Павлов Г.М., Гриншпан Д.Д., Павлов А.Н., Степченкова ТА, Макаревич СЕ. Фракционирование натриевой соли сульфоацетата целлюлозы и ее молекулярные характеристики //Химиядревесины 1992. N4-5. С. 12-17.

24. Павлов Г.М., Тарабукина Е.Б., Френкель С.Я. Возможности метода скоростной седиментации для определения молекулярных характеристик полимеров.// Высокомолек. соед. А1993. Т. 35, N3. С. 334-339.

25. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Михайлова НА, Иванова Н.П., Панарин Е.Ф. Гидродинамические свойства и молекулярные характеристики полиметакрилоил-глюкозамина // Высокомолек. coed. A1993. Т. 35, N10. С. 1647-1651.

26. Pavlov G.M. Korneeva E.V., Yevlampieva N.P. Hydrodynamic characteristics and equilibrium rigidity of pullulan molecules // Intern. J. Biolog. Macromolecules 1994. V.16, N 6. P. 318-323.

27.Елякова Л А, Павлов Г.М., Исаков В.В., Зайцева И.И., Степченкова Т.А. Молекулярные характеристики субфракций ламинарина // Химия природных соединений 1994. С.296-298.

28. Pavlov G.M., Tarabukina E.B., Frenkel S.Ya. Self-sufficiency of the velocity sedimentation for the determination of the molecular characteristics of linear polymers // Polymer 1995. V.36, N10. P. 2043-2048.

29.Tarabukina E.B., Pavlov G.M., Frenkel S.Ya. Investigation of cellulose derivatives. Method of obtaining the whole molecular characteristics by velocity ultracentrifugation, p. 239-244 in "Cellulose and cellulose derivatives: Physico-chemical aspects and industrial applications". Ed.by J.E.Kennedy, G.O.Phillips, P.O.W.Williams, L.Piculell. Woodhead Publ.Ltd., Cambridge, England, 1995.

30. Pavlov G.M. Investigation of cellulose and lignins by molecular hydrodynamic methods. p.541-546, in "Cellulose and cellulose derivatives: Physico-chemical aspects and industrial applications". Ed.by J.E.Kennedy, G.O.Phillips, P.O.W.Williams, L.Piculell. Woodhead Publ.Ltd., Cambridge, England, 1995.

31. Pavlov G.M., Frenkel S.Ya. Sedimentation parameters of linear polymers // Progress in Colloid and Polymer Sc/.1995. V. 99. P.101-108.

32. Pavlov G.M., Michailova N.A., Tarabukina E.B., Korneeva E.V.Velocity sedimentation of water-soluble methyl cellulose //Progress in Colloid and Polymer Sci. 1995. V.99. P. 109-113.

33. Павлов Г.М., Корнеева Е.В. Полимальтотриоза. Молекулярные характеристики и равновесная жесткость цепей // Биофизика 1995. Т. 40, N6. С.1227-1233.

34. Павлов Г.М., Евлампиева Н.П. Динамическое двойное лучепреломление растворов полимальтотриозы // Биофизика 1995, Т. 40, N6. С.1220-1226.

35. Павлов Г., Корнеева Е., Михайлова Н., Иванова Н., Панарин Е. Влияние полидисперсности фракций полиметакрилоилглюкозамина на значение равновесной жесткости цепи // Прикладная Химия 1995. Т. 68, N5. С. 827-830.

36.Pavlov G.M., Ivanova N.P., Korneeva E.V., Michailova N.A., Panarin E.F. Molecular characteristics of poly(methacrylamido-D-glucose) // J. Carbohydrate Слет. 1996. V. 15, N4.C.417-433.

37.Павлов Г.М., Михайлова Н.А., Корнеева Е.В., Смирнова Г.Н. Гидродинамические и молекулярные характеристики водорастворимой метилцеллюлозы // Высокомолек. соед. Л. 1996. Т. 38, N9. С. 1582-1586.

38. Pavlov G.M. The concentration dependence of sedimentation for polysaccharides // Europ. Biophysics J. 1997. V.25, N5/6. С 385-397.

39. Pavlov G. M., Rowe A. J., Harding S. E. Conformation zoning of large molecules using the analytical ultracentrifuge // Trends in Analytical Chem. 1997. V. 16, N 7. P. 401-405.

40. Павлов Г.М., Фомин ГА, Иваницкий В.В. Об одном способе рассчета корреляционных параметров результатов совместных измерений //Вестник СПб Университета 1997. N25. С.116-119.

41. Pavlov G.M., Yevlampieva N.P., Komeeva E.V. Flow birefringence of pullulan molecules in solution // Polymer. 1998. V. 39, N1. P. 235-240.

42. Pavlov G.M. Modification of Benoit model for pi-4 glucans //Carbohydrate Polymers 1998. V. 37, N6. P. 415-418.

43. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Harding S.E., Vichoreva G.A. Dilute solution properties of carboxymethylchitin in high ionic strength solvent I/Polymer 1998. V. 39, N 26. P. 6951 -6961.

44. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Непогодъев С.А., Jumel К., Harding S.E. Поступательное и вращательное трение молекул лактодендримеров в растворах // Высокомолек. coed. A1998. Т. 40, N12. С. 2056-2064.

45. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Harding S.E., Вихорева Г.А. Гидродинамические и молекулярные характеристики карбоксиметилхитина в растворе //Высокомолек. coed. А. 1998. Т. 40, N12. С. 2048-2055

46. Pavlov G.M., Komeeva E.V., Harding S.E., Jumel K., Meijer E.W., Peerling H.W.I., Stoddart J.F., Nepogodiev S.A. Hydrodynamic properties of carbohydrate-coated dendrimers // Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38, N 4. P.195-202.

47.Pavlov G.M., Grishchenko A.E., Rjumtsev E.I., Yevlampieva N.P. Optical properties of dextran in solution and in film // Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38, N 4. P. 267-271.

48. Chin B.H.A.B., Deacon M.P., Harding S.E., Pavlov G.M. Size and shape of inulin in dimethyl sulphoxide solution // Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38, N 4. P. 231-234.

49.Павлов Г.М., Грищенко А.Е., Рюмцев Е.И., Евлампиева Н.П., Иваницкий В.В. Оптические свойства декстрана в растворе и в пленках // Биофизика 1999. Т. 44, N2. С.251-256.

50. Pavlov G.M., Grishchenko A.E. Polysaccharide Film Technologies: Interfacial Order and Chain Rigidity // Biotechnology and Genetic Engineering Reviews 1999. V.16. P. 347-359.

51. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Roy R., Michailova N.A., Cejas Ortega P., Alamino Perez M. Sedimentation, translational diffusion, and viscosity of lactosylated polyamidoamine-dendrimers // Progr. Coll. Polym. Sci. 1999. V.113. P. 150-157.

52. Pavlov G.M., Harding S.E., Rowe A.J. Normalized scaling relations as a natural classification of linear macromolecules according to size // Progr. Coll. Polym. Sci. 1999. V. 113. P. 76-80.

53. Грищенко А.Е., Павлов Г.М., Вихорева ГА Структура оптически анизотропных

поверхностных слоев и распределение ориентационного порядка по толщине полимерных пленок I/Высокомолек. coed. Б 1999. Т. 41, N8. С.1347-1350.

54.Yevlampieva N.P., Pavlov G.M., Rjumtsev E.I. Flow birefringence of xanthan and other polysaccharide solutions // Int. J. Biol. Macromolecules 1999. V. 26, N .4. С 295-301.

55. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Михайлова Н.А., Roy R., Cejas Ortega P., Alamino Perez M. Поступательное и вращательное трение молекул лактополиамидоамин дендримеров в растворах // Высокомолек. соед. А. 1999. V. 41, N 11. С. 1810-1815.

56. Павлов Г.М., Колбина Г.Ф., Штенникова И.Н. Динамическое двойное лучепреломление растворов метилцеллюлозы IIПрикладная Химия 2000. Т. 73, N 6. С. 1011-1014.

57.Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Meijer E.W. Поступательное трение молекул дендримеров на основе поли(пропиленимина) /(Прикладная Химия 2000. Т. 73, N10. С. 1700-1705.

58. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Roy R. Сравнительное изучение гидродинамических характеристик исходных дендримеров полиамидоамина и лакто-полиамидоамин-дендримеров // Прикладная Химия 2000. Т. 73, N11. С. 1886-1890.

59.Павлов Г.М., Errington N.. Harding S.E., Корнеева Е.В., Roy R. Молекулярные и структурные характеристики лактодендримеров на основе полиамидоамина.// Высокомолек. соед. А. 2001. V. 43, N 2. С. 231 -238.

60.Pavlov G.M., Kolbina G.F., Shtennikova I.N., Michailova N.A., Korneeva E.V. Dynamo-optical properties of methylcellulose solutions and optical anisotropy of glucopyranose ring. // Eur. Polym. J. 2001. V. 37, N 12. P. 1219-1225.

61. Pavlov G.M., Errington N.. Harding S.E., Korneeva E.V., Roy R. Dilute solution properties of lactosylated polyamidoamine dendrimers and their structural characteristics /IPolymer 2001. V. 42, N13. P. 3671-3678.

62. Павлов Г.М. Гидродинамическое поведение и гомология серии гибридных дендримерных молекул // Высокомолек. соед. 2001,43В, 348-349

63. Pavlov G.M. Evaluation of draining and volume effects in the interpretation of hydrodynamic data for linear macromolecules HProgr. Coll. Polym. Sci. 2002. V. 119. P. 149158.

64.Pavlov G.M., Korneeva E.V., Meijer E.W. Molecular characteristics of poly(propylene imine) dendrimers as studied with translational diffusion and viscometry // Colloid. Polym. Sci. 2002. V. 280. P. 416-423.

65. Pavlov G., Finet S., Tatarenko K., Komeeva E., Ebel C. Conformation of heparin studied with macromolecular hydrodynamic methods and X-ray scattering IIEurop. Biophysics J. 2003. V.32, N8. P. 437-449.

РОС, НАЦИОНАЛЬНА*! БИБЛИОТЕКА J

Отпечатано копировально-множительным участком отдела обслуживания учебного процесса физического факультета СПбГУ. Приказ № 571/1 от 14.05.03. Подписано в печать 02.04.04 с оригинал-макета заказчика. Ф-т 30x42/4, Усл. печ. л. 2,07. Тираж 100 экз., Заказ № 128/с 198504, СПб, Ст. Петергоф, ул. Ульяновская, д. 3, тел. 428-43-00.

■ 1 50 70

РНБ Русский фонд

2005-4 11935

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ,

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ.

Раздел 1.1. Номенклатура и конформационный анализ полисахаридов.

§ 1.1.1. Конформационный анализ олиго- и полисахаридов.

§ 1.1.2. Влияние различных типов соединения моносахаров на структуру полисахаридов.

Раздел 1.2. Статистика и молекулярная гидродинамика линейных полимеров.

§ 1.2.1. Линейные полимерные цепи, характеристики равновесной жесткости и степени одноосного ориентационного порядка цепных молекул.:.

§ 1.2.2. Объемные взаимодействия в линейных макромолекулах.

§ 1.2.3. Основные гидродинамические характеристики и их скейлинговые соотношения.

§ 1.2.4. Гидродинамическое взаимодействие в макромолекулах и поступательное трение цепных молекул.

§ 1.2.5. Вязкое течение растворов полимеров и характеристическая вязкость макромолекул.

§ 1.2.6. Концентрационная зависимость коэффициента поступательного трения и коэффициента седиментации.

§ 1.2.7. Подобие (симметрия) молекулярно-массовых зависимостей гидродинамических величин в идеальном и термодинамически хорошем растворителях.

§ 1.2.8. Масса единицы длины полимерной цепи.

§ 1.2.9. Теоретические значения гидродинамических параметров Флори и гидродинамический инвариант Манделькерна-Флори-Цветкова

Кленина.

§ 1.2.10 Алгоритм получения молекулярной информации из гидродинамических результатов при исследовании линейных полимеров.

§1.2.11. Новые подходы и тенденции в молекулярногидродинамических исследованиях.

Раздел 1.3. Двойное лучепреломление в потоке растворов полимеров и в полимерных пленках.

§1.3.1. Эффект Максвелла.

§ 1.3.2. Размерный эффект и спонтанное двойное лучепреломление в пленках полимеров.

Раздел 1.4. Основные методы исследования полисахаридов, использованные в работе.

§1.4.1. Гидродинамические методы

§1.4.2. Оптические методы.

§1.4.3. Образцы полисахаридов и дендримеров.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И

МОЛЕКУЛЯРНЫХ СВОЙСТВ ЛИНЕЙНЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ.

Раздел 2.1. Исследования целлюлозы в прямом растворителе железовинно-натриевом комплексе.

§ 2.1.1. Показатель преломления, плотность и вязкость растворителей

ЖВНК.

§ 2.1.2. Поступательная диффузия и молекулярные параметры комплекса ЖВНК в растворе.

§ 2.1.3. Определение степени связывания ЖВНК целлюлозой.

§ 2.1.4 Гидродинамические и молекулярные характеристики целлюлозы в ЖВНК.

§ 2.1.5. Равновесная жесткость цепей (J1—>4' глюканов.

Раздел 2.2. Конформационные характеристики гепарина, изученные методами молекулярной гидродинамики и рассеяния рентгеновских лучей.

§ 2.2.1. Образец гепарина, элементный анализ, фракционирование, диализ и растворитель.

§ 2.2.2. Седиментационные эксперименты. Определение коэффициентов седиментации, поступательной диффузии и инкремента показателя преломления.

§ 2.2.3. Определение фактора плавучести и молекулярных масс фракций.

§ 2.2.4. Малоугловое рассеяние рентгеновского излучения растворами гепарина.

§ 2.2.5. Слабо изогнутый цилиндр как модель гепариновых цепей малой молекулярной массы.

§ 2.2.6. Червеобразная цепь как модель макромолекул гепарина.

Конформации гепариновых фракций.

§ 2.2.7. Электростатический вклад в равновесную жесткость цепей гепарина.

Раздел 2.3. Исследование синтетического поливинилсахарида полиметакрилоилглюкозамина.

Раздел 2.4. Равновесная жесткость цепей линейных полисахаридов и нормированные скейлинговые соотношения.

ГЛАВА 3. КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА

СЕДИМЕНТАЦИИ И СЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ ПАРАМЕТР ps.

Раздел 3.1. Скейлинговое соотношение между концентрационным седиментационным коэффициентом ks и коэффициентом седиментации s0.

Раздел 3.2. Седиментационный параметр.

Раздел 3.3. Возможности применения седиментационного параметра.

ГЛАВА 4. ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ В РАСТВОРАХ И В ПЛЕНКАХ

ПОЛИСАХАРИДОВ.

Раздел 4.1. Динамическое двойное лучепреломление некоторых полисахаридов и оптическая анизотропия глюкопиранозного кольца.

§ 4.1.1. Динамооптические свойства пуллулана.

§ 4.1.2. Динамооптические свойства декстрана.

§ 4.1.3. Динамооптические свойства метилцеллюлозы.

Раздел 4.2. Двойное лучепреломление в пленках полисахаридов и ориентационный порядок вблизи поверхности раздела фаз.

ГЛАВА 5. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГИДРОДИНАМИКА ДЕНДРИМЕРНЫХ

МОЛЕКУЛ.

Раздел 5.1. Образцы дендримеров и дополнительные методы их исследования.

Раздел 5.2. Гидродинамический инвариант дендримерных молекул.

Раздел 5.3. Средняя плотность дендримерного вещества в объеме, ограниченном дендримерной молекулой.

Раздел 5.4. Сравнение гидродинамических характеристик и объем, занимаемый лактозными группами в лактодендримерах.

Полисахариды являются одним из важнейших классов биополимеров наряду с нуклеиновыми кислотами и белками. Полисахариды или углеводсодержащие биополимеры играют разнообразную роль в природе и в живом организме, они составляют основную массу органического вещества биосферы.

Однако наше понимание молекулярных и конформационных свойств полисахаридов ограничено по сравнению с такими биополимерами как белки и нуклеиновые кислоты, для которых особенности молекулярной архитектуры и ее связи с биологическими функциями в настоящее время достаточно хорошо изучены и продолжают интенсивно изучаться. Это отставание в изучении полисахаридов и относящихся к ним классов гликополимеров частично обусловлено тем, что эти молекулы труднее охарактеризовать в связи со структурной неоднородностью и молекулярной полидисперсностью. Следует признать, что до последнего времени важность исследования полисахаридов была принижена по сравнению с изучением белков и нуклеиновых кислот. Вместе с тем, полисахариды давно используются как полупродукты для многих многотоннажных технологий: производство бумаги, вискозного волокна, пороха, желирующих компонент для пищевой промышленности и т.д. В последнее время полисахариды приобретают все большее значение в медицине, пищевой и фармацевтической науках. Ситуация значительно изменилась не только благодаря возрастающему признанию коммерческой важности полисахаридов в пищевой и фармацевтической пищевой промышленностях (гелеобразователи, загустители, носители лекарственных препаратов), но также благодаря признанию ключевой роли гликополимеров в тонких специфических биологических процессах. Так расположенные на поверхности клетки они определяют специфичность этой поверхности и обеспечивают взаимное узнавание клеток.

Например, углеводы определяют групповую принадлежность крови млекопитающих, проявляют себя также на некоторых стадиях сложного процесса оплодотворения. Углеводы являются компонентом многих смешанных биополимеров и биополимерных систем таких как гликопептиды, гликопротеины, лигноуглеводные комплексы и т.д., которые выполняют в организме и в природе сложные и важные функции.

In vivo" полисахариды играют решающую роль в образовании биоструктуры (целлюлоза, пектины, хитин в остове растений или хондроитинсульфаты в хрящах млекопитающих), являются источником энергии в клетке (крахмал, гликоген), биозащитой против механических повреждений (слизи в пищеварительной, репродуктивной и трахеобронхиальной системах и хитины в панцирях ракообразных и насекомых), биологической смазкой (гиалуроновая кислота в синовиальной жидкости), важной составляющей кровеносной системы (гепарин).

Для того, чтобы лучше понять роль полисахаридов и гликополимеров во всех этих явлениях существенно знание их конформаций и таких физических свойств как размеры и распределения по размерам этих макромолекул, особенно в растворах, где проявляются многие из функциональных свойств этих полимеров. Известно, что спектр конформационных состояний, образуемых полисахаридами, является результатом как особенностей первичной структуры (различный тип гликозидной связи, различия в присоединении ОН-групп, присутствие различных заместителей ОН-групп) так и результатом образования спиральных структур с максимально достижимой равновесной жесткостью молекулярных цепей.

Однако, массив экспериментальных данных по гидродинамическим и молекулярным характеристикам, размерам полисахаридных цепей и их конформационным свойствам относительно ограничен и недостаточно систематизирован. Эти данные могут быть получены наработкой и анализом гомологических рядов полисахаридов (т.е. химически идентичных, но отличающихся степенью полимеризации) в терминах соотношений молекулярная масса/гидродинамические и оптические свойства, а также сравнением этих соотношений для различных рядов полисахаридов с известными и контролируемыми химическими отличиями в главной или боковых цепях. Для получения подобной информации необходимо определение молекулярных масс (седиментационно-диффузионный анализ, светорассеяние, эксклюзионная хроматография) и определение характеристик, связанных с размерами молекулярной цепи в растворах (радиусы инерции макромолекул, коэффициенты поступательной диффузии и скоростной седиментации, характеристическая вязкость). Результатом этих исследований является определение величин контурной длины, а также персистентной длины (длины статистического сегмента Куна) и степени свернутости полимерной молекулы. Кроме того, структурные и конформационные особенности полисахаридов отражаются в таком структурно чувствительном параметре как собственная сегментная оптическая анизотропия. Эта характеристика определяется в экспериментах по динамическому двойному лучепреломлению и зависит от оптической анизотропии повторяющейся единицы и равновесной жесткости цепи.

Наряду с природными полиуглеводами в последнее время синтезируют молекулы, в том числе полимерные, содержащие углеводные мономеры или углеводные фрагменты в цепи. Подобный синтез и изучение его продуктов связаны с задачей получения более совместимых с живым организмом носителей лекарственных препаратов, с моделированием и изучением процессов глико-протеинового узнавания на молекулярном уровне. К числу таких молекул относятся поливинилсахариды. Дополнительная информация о конформационном состоянии природных полисахаридов может быть получена сравнением их поведения с поведением синтетических поливинилсахаридов, которые содержат в боковых цепях моносахара. Поливинилсахариды вызывают интерес как модельные полимеры и как полимеры носители.

В последнее десятилетие проявляется большой интерес к синтезу и исследованиям дендримеров - молекул регулярно разветвленной структуры, в том числе гликодендримеров. Регулярная молекулярная структура дендримерных молекул предполагает их применение в различных областях супрамолекулярной химии, катализа и поверхностных явлениях, науки о жизни и материаловедении. К получению и исследованию регулярных дендримерных молекул примыкают исследования гиперразветвленных дендритных систем, получаемых одностадийным синтезом. Природными представителями последних являются полисахариды амилопектин, гликоген, а также полифенольное соединение-лигнин, входящий наряду с целлюлозой в лигноуглеводный комплекс древесины.

Одним из важных применений полисахаридов, в частности производных целлюлозы и хитина, является их использование в мембранных технологиях, играющих важную роль при решении ряда экологических проблем. В связи с этим возникает необходимость количественного изучения процессов упорядочения фрагментов полимерных цепей при образовании пленок и мембран. Процессы такого упорядочения могут рассматриваться как элементарная форма самоорганизации биологических макромолекул. Информативным методом исследования образования упорядоченных слоев на границах раздела фаз является изучение двойного лучепреломления в пленках.

Все это определяет большой и нарастающий интерес к изучению молекулярных и конформационных характеристик углеводсодержащих биополимеров - природных и синтетических полисахаридов.

Целями работы являются:

- развитие методических приемов при гидродинамических исследованиях природных и синтетических полисахаридов, учитывающих особенности их строения (гидродинамических методов исследования линейных макромолекул на примере углеводсодержащих полимеров),

- установление связи между особенностями химической структуры линейных углеводсодержащих полимеров и их гидродинамическими, молекулярными и оптическими свойствами в растворах,

- установление связи между степенью линейного порядка в макромолекулах полисахаридов и параметром ориентационного порядка в поверхностных слоях пленок, полученных из водных растворов незамещенных полисахаридов, как ряда полимераналогичных структур,

- установление связи между особенностями архитектуры и химической структуры регулярно-разветвленных молекул-дендримеров и их гидродинамическими характеристиками,

Основные задачи

- определение методами молекулярной гидродинамики конформационных характеристик молекул природных и синтетических полисахаридов различных классов,

- установление иерархии нормализованных скейлинговых соотношений (соотношений типа Куна-Марка-Хаувинка-Сакурады) между гидродинамическими величинами и молекулярной массой линейных полимеров, оптимизация учета концентрационных эффектов при скоростном аналитическом ультрацентрифугировании (установление скейлингового соотношения между концентрационным коэффициентом седиментации ks и коэффициентом скоростной седиментации so), введение в экспериментальную практику аналитического ультрацентрифугирования нового параметра и демонстрация его использования для определения молекулярной массы линейных макромолекул, в том числе полисахаридов, определение величины собственной оптической анизотропии глюкопиранозного кольца на основе данных по двойному лучепреломлению в потоке,

- изучение спонтанного двойного лучепреломления в полисахаридных пленках, разделение структурной и ориентационной составляющих поверхностного двойного лучепреломления,

- установление связи между параметром внутримолекулярного порядка в изолированных макромолекулах (их равновесной жесткостью) и параметром надмолекулярного ориентационного порядка фрагментов полисахаридных цепей в пленках, установление иерархии гидродинамических методов по чувствительности к размерам/молекулярной массе дендримерных молекул и оценка слоевых объемов в исходных и гибридных дендримерах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Установлены особенности корреляционных связей между гидродинамическими величинами и молекулярной массой, определены равновесные характеристики для ряда линейных природных и синтетических полисахаридов.

Впервые показано, что аналитические выражения, используемые для оценки равновесной жесткости цепей как с учетом внутрикпубковых объемных эффектов, так и в 6-условиях являются подобными (симметричными), что позволяет использовать различные типы построений для получения оценок персистентных длин полимерных цепей.

Нормализация гидродинамических скейлинговых соотношений с использованием массы единицы длины полимерной цепи позволяет располагать макромолекулы по занимаемому ими объему или их размерам. Дальнейшая нормализация с использованием длины сегмента Куна позволяет сводить скейлинговые зависимости гидродинамических величин линейных макромолекул практически в единую кривую. Это означает, что длина сегмента Куна и масса единицы длины являются основными величинами, определяющими гидродинамическое поведение линейных макромолекул в растворе. Следующими по значимости являются внутриклубковые объемные эффекты, проявляющиеся в области больших молекулярных масс, и эффекты внутримолекулярного протекания, проявляющиеся в области малых молекулярных масс.

Установлена скейлинговая связь между концентрационным коэффициентом седиментации ks и коэффициентом скоростной седиментации So, облегчающая учет концентрационных эффектов в скоростной седиментации.

Впервые введен в экспериментальную практику аналитического ультрацентрифугирования новый параметр, продемонстрирована возможность его использования для получения молекулярной информации в случае линейных незаряженных макромолекул, в том числе полисахаридов. Седиментационный параметр является также инструментом для проверки адекватности получаемых экспериментальных результатов в скоростном аналитическом ультрацентрифугировании.

Впервые получены надежные оценки величины собственной оптической анизотропии незамещенных полисахаридов. Это позволило разделить вклады структурной и ориентационной составляющих в двойном лучепреломлении пленок полисахаридов и оценить величины параметра ориентационного порядка фрагментов полимерных цепей вблизи границы раздела фаз.

Впервые установлена корреляция между линейным порядком в цепных молекулах, характеризуемом равновесной жесткостью, и параметром ориентационного порядка на межфазных границах в полимерных пленках.

Впервые с использованием полного набора методов молекулярной гидродинамики были изучены ряды дендримерных молекул различного строения. Показано, что методы поступательного трения являются наиболее чувствительными методами при исследовании регулярно разветвленных молекул, тогда как характеристическая вязкость практически нечувствительна к размерам и молекулярной массе дендримерных молекул.

Впервые получены экспериментальные оценки гидродинамического инварианта, а также оценки слоевых объемов для рядов генераций различных дендримеров.

Практическая значимость работы определяется тем, что установлены количественные корреляции между химической структурой и равновесными свойствами макромолекул природных и синтетических полисахаридов. Данные могут быть использованы при направленной модификации полисахаридов, поливинилсахаридов имеющих фармакологическое и техническое применения. Установлены количественные взаимосвязи между экспериментальными величинами, измеряемыми при скоростном аналитическом ультрацентрифугировании линейных незаряженных макромолекул, в том числе природных и синтетических полисахаридов. Полученные корреляции между равновесными свойствами цепных молекул и степенью ориентационной упорядоченности вблизи межфазных границ могут быть использованы при производстве полимерных мембран различного назначения. Результаты представляют интерес для биофизики и молекулярной физики высокомолекулярных соединений как существенный элемент формирования общей картины о молекулярных свойствах цепных линейных и регулярно разветвленных макромолекул (дендримеров). Знание равновесных характеристик углеводсодержащих макромолекул (полисахаридов и гликодендримеров) является важным элементом в установлении структуры и механизмов образования углевод-протеиновых комплексов, выполняющих важные функции в живом организме.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Систематические исследования линейных углеводсодержащих полимеров различного происхождения и строения, позволили определить равновесные свойства линейных цепных молекул в зависимости от вариации их структуры; установить связь физических свойств со структурой повторяющегося звена.

2. Предложен и опробован алгоритм исследования полисахаридов (полимеров) в комплексных, взаимодействующих с полимером растворителях, позволяющий определять степень связывания низкомолекулярного комплекса с полимером и молекулярные характеристики полимера.

3. Ступенчатое нормирование скейлинговых соотношений линейных полимерных молекул позволяет классифицировать линейные макромолекулы по их размерам и, прежде всего по величине равновесной жесткости молекулярных цепей, а затем выделить области проявления объемных взаимодействий и внутриклубкового протекания.

4. Установление соотношения скейлинга между концентрационным коэффициентом седиментации и коэффициентом скоростной седиментации в виде k8=YSSo(2*3bs)/bs. которое обобщает зависимость для различных молекулярных архитектур, а также в случае различных гидродинамических и термодинамических взаимодействий в полимерных молекулах.

5. Седиментационный параметр ps=NA[s]ks1/3M"2/3 является новым гидродинамическим параметром (инвариантом), что в некоторых случаях позволяет рассматривать седиментационный параметр не только как инструмент проверки взаимосогласованности экспериментальных данных, но и как способ определения молекулярной массы из гидродинамических данных, полученных в одной серии экспериментов (скоростное аналитическое ультрацентрифугирование). Даны рекомендации по использованию конкретных значений седиментационного параметра для расчета молекулярных масс линейных полимеров.

6. Собственная сегментная оптическая анизотропия незамещенных однотяжевых полисахаридов прямо пропорциональна равновесной жесткости цепей (в десятикратном интервале изменения длины сегмента Куна). Это означает, что удельная анизотропия в первом приближении не зависит от особенностей структуры полисахаридной цепи.

7. Знание удельной оптической анизотропии полисахаридных цепей позволило разделить структурный и ориентационный вклады в величину спонтанного двойного лучепреломления, наблюдаемого методом наклонного поляризованного луча в пленках полисахаридов. Наблюдается однозначная корреляция между линейным порядком в полисахаридной цепи и ориентационным порядком в поверхностных слоях полисахаридных пленок.

8. Выполнены комплексные исследования рядов дендримерных молекул с вариацией концевых групп. Коэффициент поступательного трения сильно зависит от номера генерации дендримера. Установлены корреляции между гидродинамическими характеристиками и молекулярной массой, определены экспериментальные значения гидродинамического инварианта, оценен вклад концевых групп в размеры дендримерных молекул.

Личный вклад автора заключался в выборе главного направления исследований, в постановке и решении конкретных задач, планировании и организации экспериментальных исследований автору принадлежит ведущая роль. Личное участие автора заключается также в проведении экспериментальных гидродинамических и оптических исследований (кроме экспериментов по двойному лучепреломлению в потоке), в анализе и интерпретации результатов, формулировании выводов, написании статей и отчетов. Соавторы принимали участие в проведении экспериментов, а также в обсуждении полученных результатов. Совместно с д.ф.-м.н. профессором С.Я. Френкелем обсуждались постановка работ по использованию концентрационной зависимости коэффициента седиментации для определения молекулярных масс полимеров и совместные публикации. В гидродинамических исследованиях участвовали кандидаты физ.-мат. наук Е.В. Корнеева, Н.А. Михайлова, Е.Б. Тарабукина и И.И. Зайцева, а также Н.А. Шильдяева. Динамооптические измерения проводили кандидаты физ.-мат. наук Н.П. Евлампиева и Г.Ф. Колбина. Измерения двойного лучепреломления в пленках и обсуждение полученных результатов проводилось совместно с д.ф.-м.н. профессором А.Е. Грищенко.

Результаты работы в качестве устных и стендовых докладов были представлены на следующих научных конференциях: l-ая Республиканская конференция "Мембраны и мембранная технология" (Киев, Украина, 1987); Научном семинаре "Методы исследования целлюлозы" (Рига, Латвия, 1988); 4-ой Всесоюзной конференции по физике и химии целлюлозы (Минск, Белоруссия, 1990); Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы современной науки о полимерах" (Ленинград, Россия, 1990); Всесоюзной конференции "Химия пищевых веществ. Свойства и использование биополимеров в пищевых продуктах" (Могилев, Белоруссия, 1990); Vlll-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Химия, технология и применение целлюлозы и ее производных" (Суздаль, Россия, 1990); IV-ой Всесоюзной конференции "Водорастворимые полимеры и их применение" (Иркутск, Россия, 1991); V-oe Всесоюзное совещание "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, Россия, 1991); Международном Симпозиуме "Строение, гидролиз и биотехнология растительной биомассы" (Санкт-Петербург, Россия, 1992); Xl-ая Всеакадемическая Международная Школа по Проблемам Метрологического Обеспечения и Стандартизациии (Санкт-Петербург, Россия, 1993); 8th International Celucon Conference (Lund, Sweden, 1993); International Symposium "Molecular Order and Mobility in Polymer Systems" (Saint-Petersburg, Russia, 1994); Всероссийской научной конференции "Химия и технология лекарственных веществ" (Санкт-Петербург, Россия, 1994), First International Conference "Polysaccharide engineering" (Trondheim, Norway, 1994); XXVIIth International Carbohydrate Symposium (Ottawa, Canada, 1994); First International Symposium on Polyelectrolytes "Polyelectrolytes in Solution and at Interfaces" (Potsdam, Germany, 1995); IX Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Berlin, Germany, 1995); 2nd International Symposium "Molecular Order and Mobility in Polymer Systems" (Saint-Petersburg, Russia, 1996); Glikman International Workshop on Structure Formation in Solution and Gels of Food Polysaccharides (Saratov, Russia, 1996); The 4th UK Analitical Ultracentrifuge Users Meeting (Leicester, UK, 1996); Third International Fructan Conference (Utah, USA,

1996); IV International Satellite Meeting "Conformational Studies of Carbohydrates" (La Thuile, Italy, 1996); XVIII International Carbohydrate Symposium (Milano, Italy, 1996); Международной Конференции "Фундаментальные проблемы науки о полимерах" (Москва, Россия, 1997); 9th European Carbohydrate Symposium (Utrecht, Netherlands,

1997); Polysaccharide Biotechnology Meeting (Sutton Bonington, UK, 1997); Xth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Regensburg, 1997, Germany); 4th

International Workshop "Carbohydrates as Organic Raw Materials" (Vienna, Austria, 1997); XIX International Carbohydrate Symposium (San Diego, USA, 1998); Xlth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Potsdam, 1998, Germany); 11th International Symposium on Polymer Analysis and Characterization (Santa Margherita Ligure, Italy, 1998); 2-ой Съезд биофизиков России (Москва, Россия, 1999); 1st International Dendrimer Symposium (Frankfurt/Main, Germany, 1999); XX International Carbohydrate Symposium (Hamburg, Germany, 2000); The 6th UK Analitical Ultracentrifuge Users Meeting (Glasgow, UK, 2000); 11th European Carbohydrate Symposium (Lisboa, Portugal, 2001); Xllth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Duisburg, 2001, Germany); EuroConference "Highly Branced Polymers, Dendrimers, Interpenetrating and LC Polymer Networks" (Helsinki, Finland, 2001); Euroconference "Advances in Analytical Ultracentrifugation and Hydrodynamics. Macromolecular Solution Structure and Interactions in Biological and Synthetic Systems" (Autrance, France, 2002); Xlllth Symposium on Analytical Ultracentrifugation (Osnabrueck, 2003, Germany); 10-ая Всероссийская научно-техническая конференция "Эфиры целлюлозы и крахмала: Синтез, свойства, применение"(Суздаль, Россия, 2003); 12th European Carbohydrate Symposium (Grenoble, France, 2003);Третья Всероссийская Каргинская Конференция "Полимеры-2004" (Москва, Россия, 2004).

Диссертация состоит из пяти глав. Каждая глава начинается с небольшого введения, а в конце содержит список работ автора, на основе которых изложен материал главы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Со времени выделения Тобием Егоровичем Ловицом будущим членом С. Петербургской академии наук фруктозы (левулезы) в 1792 г., изучение углеводов и углеводсодержащих систем сформировалось как ветвь науки, называемая в настоящее время Glycoscience [323]. Исследование высокомолекулярных соединений, содержащих сахара является частью этой науки. В последние десятилетия интерес к полисахаридам и полисахаридным системам резко возрос. Можно указать, по крайней мере, два обстоятельства, объясняющие этот скачок интереса. Во-первых, выяснилась важная роль полисахаридов и сахаросодержащих комплексов в тонких биологических процессах в живых организмах. Во-вторых, полисахариды являются экологически чистыми, возобновляемыми веществами, которые используются в биоинженерии, медицине и многих традиционных технологиях. По образному выражению, приведенному в энциклопедии Glycoscience [323]: "All roads lead to carbohydrates. we cannot do without them" - "Все дороги ведут к углеводам.мы ничего не можем делать без них".

Изучение полисахаридов и систематизация информации об их строении и свойствах в растворах являются фундаментом для понимания их роли и функций в углеводсодержащих системах.

В диссертационной работе изучены макромолекулы разного строения, которые рассматриваются как полимераналогичные структуры, поскольку основным элементом их строения являются моносахариды.

Приведем основные выводы, следующие из исследований, обобщенных в диссертационной работе.

Разработаны методические подходы, учитывающие структурные особенности природных и синтетических полисахаридов, для получения молекулярной информации из экспериментов по молекулярной гидродинамике и оптике.

Применение нормированного скейлинга (нормированные соотношения Куна-Марка-Хаувинка-Сакурады) доказывает, что основными параметрами, определяющимим гидродинамическое поведение природных и синтетических полисахаридов, а также любых незаряженных линейных полимеров, является кроме молекулярной массы величина длины статистического сегмента и масса единицы длины цепи. Весь массив данных разбивается на два подпространства: подпространство внутриклубковых объемных взаимодействий (большие М) и подпространство внутриклубкового протекания (малые М). Область перекрывания этих подпространств является областью "рискованной" интерпретации гидродинамических данных.

Разработан метод количественного диализа и получены количественные оценки степени связывания железовиннонатриевого комплекса с молекулами целлюлозы.

Доказана справедливость и применимость модифицированной модели Бенуа для р 1->4 гликанов.

Предложена формула, связывающая концентрационный коэффициент седиментации ks с молекулярными параметрами, характеризующими линейную макромолекулу: ks=B(<h2>3/2/M). Получено соотношение между концентрационным коэффициентом ks и коэффициентом скоростной седиментации so, установлена связь показателей скейлинговых соотношений ks~sov и so~Mbs: v=(2-3bs)/bs.

Введен седиментационный параметр ps = В1/3Р0"1 = Na [s] ks1/3 М2/3 - новый гидродинамический инвариант. Продемонстрированы возможности его использования на примере производных природных полисахаридов для определения молекулярной массы линейных макромолекул.

Впервые определена величина собственной оптической анизотропии глюкопиранозного кольца и на примере гомологического ряда природных полисахаридов проведено количественное разделение структурного и ориентационного вкладов в спонтанное двойное лучепреломление полисахаридных пленок. Показано, что степень ориентационного порядка на межфазных границах определяется равновесной жесткостью полимерных цепей.

Продемонстрирована высокая чувствительность поступательного трения к размерам и массе гликодендримеров, полученных на основе полиамидоамина и полипропиленимина. Впервые определена величина гидродинамического инварианта для дендримерных молекул и оценены слоевые объемы в гибридных дендримерах. Особенности гидродинамического поведения дендримерных молекул различных генераций объясняется практическим постоянством средней плотности дендримерного вещества в объеме, занимаемом дендримерными молекулами. БЛАГОДАРНОСТИ

Автор благодарит всех коллег-сотрудников, коллег-соавторов, принимавших участие в исследованиях, обобщенных в данной диссертации.

Автор понимает, сколь важно плодотворное сотрудничество с химиками, микробиологами и биохимиками при выполнении такого рода исследований и отдает должное коллегам за их щедрость, взаимопонимание и сотрудничество.

Автор отмечает заметную роль студентов-дипломников в экспериментальной части работы.

1. Кочетков Н.К., Бочков А.Ф., Дмитриев Б.А., Усов А.И., Чижов О.С., Шибаев В.Н. Химия углеводов. М.: Химия, 1967. 671 с.

2. Стоддарт Дж. Стереохимия углеводов/ Пер. с англ. под ред. Б.А. Жданова. М.: Мир, 1975. 304 с.

3. Степаненко Б.Н. Химия и биохимия углеводов (полисахариды). М.: Высшая школа, 1978. 256 с.

4. Елинов Н. П. Химия микробных полисахаридов. М.: Высшая школа, 1984. 256 с.

5. Дашевский В.Г. Конформационный анализ макромолекул М.:Наука, 1987. 284 с.

6. Панов В.П., Жбанков Р.Г. Внутри- и межмолекулярные взаимодействия в углеводах- Минск: Наука и техника, 1988. 359 с.

7. Yalpani М. Polysaccharides. Amsterdam: Elsevier, 1988. 499 с.

8. Кочетков Н. Синтез полисахаридов. М.: Наука, 1994. 218 с.

9. Lapasin R., Pricl S. Reology of Industrial Polysaccharides. Theory and Applications. London: Blackie, 1995. 465 c.

10. Кочетков H. К. Строение и синтез полисахаридов. Вестник РАН 1995. Т. 65. N 8. С.730-738.

11. Tombs М., Harding S.E. Introduction to Polysaccharide Biothechnology. London: Taylor&Francis, 1998. 183 c.

12. Дашевский В.Г. Конформационный анализ органических молекул. М.:Химия, 1982.272 с.

13. Дашевский В.Г. Теоретические аспекты конформаций макромолекул. В кн.: Органическая химия. Т.1. Итоги науки. Сер. хим.- М.: ВИНИТИ, 1975.- С. 99.

14. Benoit Н. Calcul de I'ecart quadratique moyen entre les extremites de diverses chaines moleculaires de type usuel II J. Polym. Sci. 1948. V.4, N3. P. 376-388.

15. Kondo T.,Togawa E., Brown R. M. Nematic ordered cellulose. A concept of glucanchain association.// Biomacromolecules 2001. V. 2, N12. P. 1324-1330.

16. Kobayashi S., Uyama H. Biomacromolecules and Bio-related macromolecules.// Macromol. Chem. Phys. 2003. V.204. N2. P. 235-256.

17. French A.D., Johnson G.P. What crystals of small analogs are trying to tell us about cellulose structure? // Cellulose 2004. V. 11, N1. P. 5-22.

18. Tvaroska I., Perez S., Marchessault R.H. Conformational analysis of (1->6)a-D-glucan. //Carbohydr. Res. 1978. V.61. P. 97-106.

19. Rees D. A. Polysaccharide shapes and their interactions. Some recent advances. // Pure and Appl. Chem. 1981.V.53.P.1-14.

20. Brant D. Conformational theory applied to polysaccharide structure.// Quart. Revs. Biophys. 1976 V.9. N4. P.527-596.

21. Burton В., Brant D. Comparative flexibility, extention, and conformation of some simple polysaccharide chains. //Biopolymers 1983. V.22. N 7. P. 1769-92.

22. Yathindra N., Rao V.S.R. Configurational Statistics of Polysaccharides. VI. Linear (1->4')-Linked Galactans. //J.Polym.Sci. Pt. A2.1972.V.10.P.1369-1382.

23. Flory P. J. Principles of Polymer Chemistry. Cornell Univer. Press. Ithaca. N.Y., 1953. 672 p.

24. Волькенштейн M. В. Конфигурационная статистика полимерных цепей. М.: Из-во АН СССР, 1959. 466 с.

25. Тенфорд Ч. Физическая химия полимеров. М., 1965. 772 с.

26. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С.Я. Структура макромолекул в растворах. М.: Наука, 1964, 720 с.

27. Бирштейн Т. М., Птицын О. Б. Конформации макромолекул. М.: 1964. 392 с.

28. Yamakawa Н. Modern theory of polymer solutions. N.Y. 1971. 419 p.

29. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия Пер. с англ. Под ред. Богданова А.А., Лазуркина Ю.С., Франк-Каменецкого М.Д. М.: Мир, 1984 (в 3-х томах). 1363 с.

30. Цветков В.Н. Жесткоцепные полимерные молекулы. Л.: Наука, 1986, 720 с.31. де Жен П.-Ж. Идеи скейлинга в физике полимеров. М.: Мир, 1982, 368 с.

31. Готлиб Ю.Я., Даринский А.А. Светлов Ю.Е. Физическая кинетика макромолекул. Л.: Химия, 1986. 272 с.

32. ГросбергА. Ю., Хохлов А. Р. Статистическая физика макромолекул М.: Наука, 1989. 342 с.

33. Fujita Н. Polymer solutions. Amsterdam: Elsevier, 1990. 371 p.

34. Будтов В.П. Физическая химия растворов полимеров. СПб.: Химия, 1992. 382с.

35. Кпенин В. И. Термодинамика систем с гибкоцепными полимерами. Саратов: Из-во Сарат. ун-та, 1995. 736 с.

36. Бреслер С.Е., Френкель Я.И. О характере теплового движения длинных органических цепей и о причинах эластических свйств каучука.// ЖЭТФ 1939.Т. 9. С.1094.

37. Kratky О., Porod G. Rontgenuntersuchung gelester fadenmolekule// Recuil. Trav. Chim. 1949. V.68, N 12. P. 1106-1122.

38. Цветков B.H., Рюмцев Е.И., Штенникова И.Н. Внутримолекулярный ориентационный порядок и свойства полимерных молекул в растворах. В кн.: Жидкокристаллический порядок в полимерах. Под ред. А. Блюмштейна. М.: Мир, 1981, гл.2, с. 57-117.

39. Hermans Р.Н., Platzek P. New data on the relationship between swelling anisotropy and deformation mechanism of hydrated cellulose gels.//Kolloid-Z. 1939. V.87. P.296-308.

40. Zwetkoff W. Uber die Molekularordung in der anisotrop-flussigen Phase.// 1942. Acta Physicochimica URSS V.16. N 3-4. P. 132-147.

41. Kuhn W., Gruen F. Beziehung swischen elastischen Konstanten und Dehnungs-doppel brechung bochelestischer Stoffe //Kolloid.Ztschr., 1942, Bd. 101, N3. S.248-271.

42. Yamakawa H., Stockmayer W. H. Statistical mechanics of wormlike chains. Excluded volume effects. //J. Chem. Phys. 1972. V. 57, N7. P. 2843-2854.

43. Staudinger H. Die hochmolekularen organischen Verbindungen-Kautschuck und Cellulose. Springer Verlag. Berlin. 1960. 540 s.

44. Svedberg Т., Pedersen K. The ultracentrifuge Oxford: Clarendon Press, 1940. 473p.

45. Douglas J. F., Freed K. F. Competition between hydrodynamic screening (draining) and excluded volume interactions in an isolated polymer chain.// Macromolecules. 1994. V.27, N12. P. 6088-6099.

46. Madelbrot B. The fractal geometry of nature. San Fransisco: Freeman, 1982.

47. Kirkwood J., Riseman J. The intrinsic viscosities and diffusion of flexible macromolecules in solution // J.Chem. Phys. 1948. V. 16. P. 565-571.

48. Hearst J.E., Stokmayer W.H. Sedimentation constants of broken chains and wormlike coils // J. Chem. Phys. 1962. V. 37, N 7. P. 1425-1433.

49. Yamakawa H., Fujii M. Translational friction of wormlike chains //Macromolecules. 1973. V. 6, N3. P. 407-415.

50. Cowie M.G., Bywater S. The use of frictional coefficient to evaluate unperturbed dimensions in dilute polymer solutions // Polymer. 1965. V. 6. N 4. P. 197-204.

51. Gray H.B., Bloomfield V.A., Hearst J.E. Sedimentation coefficient of linear and ciclic wormlike coils with excluded-volume effects.// J. Chem. Phys. 1967. V. 46. N 4. P. 1493.

52. Птицын О.Б., Эйзнер Ю.Е. Гидродинамика растворов полимеров. Гидродинамические свойства макромолекул в хороших растворителях. // Журн. Техн. Физики. 1959. Т. 29. № 9. С. 1105-1134.

53. Hearst J.E., Tagami Y. Shear dependence of the intrinsic viscosity of rigid distributions of segments with cylindrical symmetry. //J. Chem. Phys. 1965. V. 42. N12 .1. P. 4149-4151.

54. Burchard W. Uber den Einfluss der losungsmittel auf die Structur linearer Makromolekule. // Makromol. Chem. 1961. V.50. P. 20-36.

55. Stockmayer W.H., Fixman M. On the estimation of unperturbed dimensions from intrinsic viscosities//J. Polymer Sci. C. 1963. N 1. P. 137-141.

56. Sharp P., Bloomfield V. Intrinsic viscosity of wormlike chain with excluded-volume effects //J. Chem. Phys. 1968. V. 48. N 5. P. 2149.

57. Polymer Handbook//Ed. By J. Brandrup, E.H. Immergut. N. Y., 1975. Chap.4.

58. Павлов Г., Панарин E., Корнеева E., Курочкин E., Байков В., Ушакова В. Гидродинамические свойства молекул поливинилпирролидона по данным седиментационно-диффузионного анализа и вискозиметрии // Высокомолек. соед. А. 1990. Т. 32, N6. С. 1190-1196.

59. Burgers J.M. On the influence of the concentration of suspension upon the sedimentation velocity //Proc. Ned. Acad. Wet. 1941 .V.44, N 9. P. 1045-1051; 1942, V. 45. N2, p. 126-128.

60. Rowe A.J. The concentration dependence of transport processes: a general description applicable to the sedimentation, translational diffusion and viscosity coefficients of macromolecular solutes. //Biopolymer, 1977, v. 16, N 11, p. 2595-2611.

61. Wales M., van Holde K.E. The concentration dependence of the sedimentation constants of flexible macromolecules. IIJ. Polymer Sci. 1954. V. 14, N 1. P. 81-86.

62. Puin C. W., Fixman M. Friction coefficient of the polymer molecules in solution.// J. Chem. Phys. 1964. Vol. 41, N 4. P. 937-944.

63. Imai S. Concentration dependence of the sedimentation coefficient at the theta state// J. Chem. Phys. 1970. Vol. 52, N 8. P. 4212-4216.

64. Freed K. F. Concentration dependence of friction coefficient for polymer chains in solution// J. Chem. Phys. 1983. Vol. 78, N 4. P. 2051-2058.

65. Сказка В. С. Седиментационно-диффузионный анализ полимеров в растворе. Л: Из-во Ленинградского ун-та. 1985. 251 с.

66. Pavlov G.M. Evaluation of draining and volume effects in the interpretation of hydrodynamic data for linear macromolecules //Progr.Coll.Polym. Sci. 2002. V. 119. P. 149-158.

67. Yamakawa H., Fujii M. Intrinsic viscosity of wormlike chains. Determination of the shift factor. // Macromolecules. 1974. V. 7. N 1. P. 128-135.

68. Yanaki Т., Norisuye Т., Fujita H.Triple helix of schisophyllum commune polysaccharide in dilute solution. Hidrodynamic properties in water // Macromolecules. 1980. Vol. 13, N 6. P. 1462-1466.

69. Sato Т., Norisuye Т., Fujita H. Double-stranded helix of xanthan // Macromolecules. 1984. Vol. 17, N 12. P. 2696.

70. Fixman M. Effect of fluctuating hydrodynamic interactions.//J. Chem. Phys. 1983. V. 78. N3. P. 1594-1599.

71. Wang S.-Q., Douglas J. F., Freed K. F. Influence of variable draining and excluded volume on hydrodynamic radius within Kirkwood-Riseman model//J. Chem. Phys. 1987. V. 87, N2 . P. 1346-1354.

72. Garcia Bernal J. M., Tirado M. M., Freire J., de la Torre J. G. Monte-Carlo calculation of hydrodynamic properties of linear and cyclic polymers in good solvents. //Macromolecules 1991 .V.24, N2. P.593-598.

73. Oono Y. Statistical physics of polymer solutions: conformation space renormalization-group approch //Adv. Chem. Phys. 1985. V. 61. P. 301-437.

74. Mandelkern L., Flory P.J. The frictional coefficient for flexible chain molecules in dilute solution//J. Chem. Phys. 1952. Vol. 20. P. 212-214.

75. Цветков B.H., Кленин С.И. Диффузия фракций полистирола в дихлорэтане // ДАН СССР. 1953. Т. 88, № 1. С. 49-52.

76. Цветков В.Н., Лавренко П.Н., Бушин С.В. Гидродинамический инвариант полимерных молекул. //Успехи химии. 1982. Т.51, N 10. С. 1698-1732.

77. Будтов В.П. О гидродинамических инвариантах полидисперсных образцов полимеров. //Высокомолек. соед. А 1976. Т. 186 N11. С.2606-2608.

78. Павлов Г.М., Френкель С.Я. Определение молекулярной массы линейных полимеров по концентрационной зависимости коэффициента седиментации.// Высокомолек. соед. Б 1986. Т. 28, № 5. С. 353-357.

79. Pavlov G.M., Frenkel S.Ya. Sedimentation parameters of linear polymers.// Progress Colloid. Polym. Sci. 1995. V.99. N1. P.101-109.

80. Рафиков C.P., Будтов В.П., Монаков Ю.Б. Введение в физико-химию растворов полимеров. М.: 1978. 328 с.

81. Магарик С.Я., Павлов Г.М. Размеры макромолекул гребнеобразногостроения.// Высокомолек. соедин. А 1975. Т.17. С.1691-1699.

82. Павлов Г.М., Шильдяева Н.А. Равновесная жесткость молекул целлюлозы в растворе ЖВНК//Химия древесины 1988, N4. С.10-14.

83. Yamakawa H. Helical wormlike chains in polymer solutions. Springer, Berlin, 1997.

84. Боднева В.Л., Хазанович Т.Н. Многожидкостная модель в гидродинамике полимерных растворов. //Докл. РАН 1996. Т. 347.N 3. С. 346-348.

85. Боднева В.Л., Бородин В.П. Альтернативная теория гидродинамических взаимодействий в растворах гибкоцепных полимеров: модель многокомпонентного разбавленного раствора. //Высокомол. Соед. 2000. Т.42. N11. С. 1882-92.

86. Garcia de la Torre J., Bloomfield V.A. Hydrodynamic properties of complex, rigid, biological macromolecules: theory and applications.//Quarterly Reviews of Biophysics, 1981,14,81-139.

87. Carrasco В., Garcia de la Torre J. Hydrodynamic properties of rigid particles: comparison of different modelling and computational procedure. //Biophys. J. 1999, 75, 3044-3057.

88. Allison S. A. Boundary element modelling of biomolecular transport.//Biophys. Chem. 2001, 93, 197-213.

89. Muller J. Prediction of the rotation diffusion behavior of biopolymers on the basis of their solution or cristal structure. //Biopolymer 1991, 31,149-160.

90. Garcia de la Torre J., Huerta M.L., Carrasco B. Calculation of hydrodynamic properties of globular proteins from their atomic-level structure.//Biophys. J. 2000. V. 78, N5. P. 719-730.

91. Carrasco В., Garcia de la Torre J., Harding S.E. SOLPRO: theory and computer program for the prediction of SOLution PROperties of rigid macromolecules and bioparticles. //Eur. Biophys. J. 1997. V.25, N6. P. 361-372.

92. Carrasco В., Garcia de la Torre J., Harding S.E. Crystallohydrodynamics for solving the hydration problem for multi-domain proteins: open physiological conformations for human IgG. //Biophys. Chem. 2001. V. 93, N2. P. 181-196.

93. Garcia de la Torre J., Llorca O., Carrascosa J.L., Valpuesta J. HYDROMIC: prediction of hydrodynamic properties of rigid macromolecular struktures obtained from electron microscopy images.// Eur. Biophys. J. 2001. V.30, N6. P. 457-462.

94. Hubbard J.В., Douglas J.F. Hydrodynamic friction of arbitrarily shaped Brownian particles. //Physical Rev. 1993. V.47, N12. P. 2983-2986.

95. Douglas J.F., Garboczi E.J. Intrinsic viscosity and the polarizability of particles having a wide range of shapes. //Adv.Chem.Phys. 1995. V. 91, N1. 85-153.

96. Schuck P. Size-distribution analysis of macromolecules by sedimentation velocity ultracentrifugation and Lamm equation modeling.// Biophysical J. 2000. V.78, N3. P.1606-1619.

97. Provencher S.W. Inverse problem in polymer characterization: direct analysis of polydispersity with photon correlation spectroscopy. //Makromol. Chem. 1979. Bd.180. P. 201-209.

98. Provencher S. W. CONTIN: A general purpose constrained regularization program for inverting noisy linear algebraic and integral equations. //Сотр. Phys. Comm. 1982. V.27. P.229-242.

99. Tsvetkov V.N., Andreeva L.N. Flow and electric birefringence in rigid-chain polymer solutions. //Adv. Polymer Sci. 1981. V. 39. P. 95-207.

100. Цветков B.H. Об оптическом эффекте формы жестких полимерных цепей в растворах.//Высокомолек. соедин. 1963. Т. 5, № 5. С. 740-746.

101. Цветков В.Н., Фрисман Э.В. Геометрическая форма и оптические свойства цепных молекул в растворе.// ДАН СССР. 1954. Т. 97, № 4. С. 647-650.

102. Jones R.A.L., Richards R.W. Polymers at Surfaces and Interfaces; Cambridge University Press: Cambridge, 1999.

103. Мулдер M. Введение в мембранную технологию. М.: Мир. 1999. 514 с.

104. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л. Химия. 1967. 388 с.

105. McNally J.G., Sheppard S. Е. Double refraction in cellulose acetate and nitrate films. //J. Phys. Chem. 1930, V. 34,N1. P. 165-172.

106. Черкасов A.H., Витовская М.Г., Бушин С.В. О преимущественной ориентации макромолекул в поверхностных слоях полимерных пленок. //Высокомолек. соед. А 1976. Т. 18, N7. С. 1628-1634.

107. Грищенко А.Е., Черкасов А.Н. Ориентационный порядок в поверхностных слоях полимерных материалов. //Успехи физических наук 1997. Т. 167, N3. С.269-285.

108. Цветков В.Н. О применении поляризационного интерферометра к исследованию седиментации в ультрацентрифуге// Высокомолек. соед. 1962. Т.4. N 10. С. 1575-1583.

109. Цветков В.Н., Сказка B.C., Лавренко П.Н. Поляризационная интерферометрия в седиментационном анализе полимеров //Высокомолек. соед. А 1971. Т. 18. N 10. С.2251-2259.

110. Лебедев А.А. Поляризационный интерферометр и его применения. //Труды ГОИ 1931.Т.5, N53. С.1-32.

111. Цветков В.Н. Изучение диффузии в жидкостях при помощи поляризационного интерферометра.//ЖЭТФ 1951. Т.21, N6. С. 701-710.

112. Павлов Г.М. Дифференциальный рефрактометр на базе поляризационногоинтерферометра Лебедева //Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1988. N18. С. 89-91.

113. Pavlov G. М., Yevlampieva N. P., Korneeva Е. V. Flow birefringence of pullulan molecules in solution //Polymer. 1998. V. 39, N1. P. 235-240.

114. Kratky O., Leopold H., Stabinger H. The determination of the partial specific volume of proteins by the mechanical oscillator technique. //Methods in Enzymology 1973. V. 27. P.98-110.

115. Пеньков C.H., Степаненко В.З. Фотоэлектрическая компенсация при измерении двойного лучепреломления в потоке./Юпт. и спектр. 1963. Т.14 С. 156-158.

116. Грищенко А.Е. Механооптика полимеров. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 1996.194 с.

117. Павлов Г.М., Фомин Г.А., Иваницкий В.В. Об одном способе расчета корреляционных параметров результатов совместных измерений. Вестник СПбГУ, Сер. 4, 1997, вып. 4 (N 25). С.116-119.

118. Павлов Г.М., Селюнин С.Г., Шильдяева Н.А., Якопсон С.М., Эфрос Л.С. Поступательное трение и характеристическая вязкость молекул полиамидбензимид-азола в растворах. //Высокомолек. соед. А 1985. Т. 27, N8. С.1627-1632.

119. Pavlov G.M., Panarin E.F., Korneeva E.V., Kurochkin E.V., Baikov V.E. Uschakova V.N. Hydrodynamic properties of polyvinylpyrrolydone molecules in dilute solutions. // Makromolek. Chemie 1990, 191, 2889-2899.

120. Коломиец И. П., Цветков В. Н. Об экспоненте в соотношении Марка-Куна для жесткоцепных полимеров. //Высокомолек. соед. Б 1983. Т.25. N11. С. 813-816.

121. Джейм Г. Новые растворители //Целлюлоза и ее производные. Т.1 /Под ред. Н. Байклза и Л.Сегала. М., 1974. С. 279-308.

122. Claesson S., Bergmann W., Jayme G. Uber Sedimentations und Diffusionsmessungen an in alkalischen Eisen Weinsaure-Natrium-Compex-Losungengeloster Cellulose //Svensk papperstidn. 1959. V. 62. N12. P. 141-155.

123. Valtassaari L. Determination of the molecular weight of cellulose by light-scattering technique in the colored solvent FeTNa//TAPPI. 1965. V.48. N11. P. 627-631.

124. Rinaudo M. Studes physico-chimique des solutions dans le FeTNA //Papeterie. 1968. V. 90. N5. P. 479-486.

125. Ivanov M.A., Kosoy A.L. The structure of the iron (III) complex with sodium tatrate (FeTNa)//Acta Crystallogr. 1975. V. 31. N12. P. 2843-2848.

126. Dale B.E., Tsao G.T. Heats of reaction of the common cellulose solvents with various model compound //J. Polymer. Sci., Chem. Ed. 1981. V. 19. N 4. P. 999-1009.

127. Комков Ю.А., Иванов M.A., Шагисултанова Г.А., Яковлев Ю.Б. Исследование соединений ионов железа (III) и тартратных ионов в щелочной среде // Журн. Неорган. Химии. 1982. Т. 27. № 10. С. 2547-2550.

128. Брейтшнайдер С. Свойства газов и жидкостей / Под. Ред. П.Г.Романкова. М.; Л., 1966. 536 с.

129. Эрдей-Груз Т. Явления переноса в водных растворах. М., 1976. 595 с.

130. Болотникова Л.С., Данилов С.Н., Самсонова Т.И., Туркова Л.Д. Характеристика и применение щелочного раствора железовиннонатриевого комплекса для растворения целлюлозы //Журн. Прикл. Химии. 1962.Т. 35. № 12. С. 2700-2763.

131. Френкель Я.И. Собр. Избр. Тр. Т. 3. Кинетическая теория жидкостей. М.; Л., 1959. 460 с.

132. Бачинский А.И. Изб. Тр. М., 1960. 276 с.

133. Моравец Г. Макромолекулы в растворе. М.: Мир. 1967. 255 с.

134. Bayer G.F., Green Y.W., Johnson D.S. The composition of the iron-tartatealkali system and its complexing eaction with cellulose-related polyhydroxy compounds // TAPPI. 1965. V. 48. N 10. P. 556-561.

135. Гордон Дж. Органическая химия растворов электролитов. М.:Мир.1979. 712с.

136. Павлов Г.М., Полушина Г.Е., Шильдяева Н.А., Комков Ю.А. Размеры и молекулярная масса железовиннонатриевого (ЖВНК) комплекса в растворе// Химия древесины 1988, N3. С.26-30.

137. Eisenberg Н. Biological macromolecules and polyelectrolytes in solutions. Oxford, 1976. 272 p.

138. Vink H. Studies on membrane equilibria in multicomponent systems // Acta chem. scand. 1963. V. 17. N 9. P. 2524 2535.

139. Vink H. Studies on cupriethylenediamine solutions of cellulose //Arkiv kemi. 1957. Bd. 11. N5. P. 29-39.

140. Любина С.Я., Кленин С.И., Стрелина И.А., Троицкая А.В., Хрипунов А.К., Уринов Э.У. Гидродинамические и оптические характеристики макромолекул целлюлозы в кадоксене //Высокомолекул. соед. 1977. А, Т. 19. № 2. С. 244-249.

141. Целлюлоза и ее производные.Т.1./Под.ред. Н. Байклза, Л. Сегала. М., 1974. 500 с.

142. Kamide К., Saito М. Light scattering and study of cellulose in aqueous LiOH // Polymer J. 1986. V. 18. N 8. P. 569-579.

143. McCormick C.L., Gallais P.A., Hutchinson B.H. Solution studies of cellulose in lithium chloride and N-N-dimethylacetamide //Macromolecules. 1985. V. 18. N 12. P. 2394-401.

144. Swenson H.A., Schmitt C.A. Thompson N.S. Comparison of the configuration of p-1,4-linked hexosans and wood xylan pentosans by means of the Eizner-Ptitsyn viscosity equations // J. Polymer Sci. 1965. Pt. C, N 11. P. 243-252.

145. Методы исследования целлюлозы /Под.ред. В.П.Карливана. Рига, 1981. 257с.

146. Cellulose chemistry and applications /Ed. T.P.Navell, S.H. Zeronian. Chichester, 1985.552 р.

147. Flory P.J. Treatment of the effect of excluded volume and deduction of unperturbed dimensions of polymer chains. Configurational parameters for cellulose derivatives //Macromol. Chem. 1966. V. 98. P. 128-135.

148. Цветков В. H. Полужесткие цепные молекулы. //Успехи химии. 1969.Т. 38, N9. С. 1674-1709.

149. Flory P.J., Spurr O.K., Carpenter D.K. Intrinsic viscosities of cellulose derivatives// J. Polymer Sci. 1958. V. 27. N. 115. P. 231-240.

150. Павлов Г.М., Козлов А.И., Марченко Г.Н., Цветков В.Н. Седиментация и вязкость высокозамещенного нитрата целлюлозы. Высокомолек. соед. Б 1982. Т. 24. № 4. С. 284-288.

151. Лавренко П.Н., Уринов Э.У., Горбунов А.А. Концентрационная зависимость седиментации молекул жескоцепных полимеров //Высокомолекул. соед. 1976. Т.Б 18. № 11. С. 859-862.

152. Павлов Г.М., Шильдяева Н.А., Комков Ю.А. Молекулярная масса целлюлозы в растворах ЖВНК и уравнения Куна-Марка-Хаувинка //Химия древесины 1988, N6. С. 7-14.

153. Эскин В.Е. Рассеяние света растворами полимеров и свойства макромолекул. Л.: Наука. 1986. 288 с.

154. Жбанков Р.Г., Козлов П.В. Физика целлюлозы и ее производных. Минск: Наука и техника. 1983. 296 с.

155. Gessler К., Krauss N., SteinerTh., Betzel Ch., Sandmann С., Saenger W. Crystal structure of |3-D-cellotetraose hemihydrate with implications for the structure of cellulose II. //Science V. 226. P. 1027-1029.

156. Henley D.A macromolecular study of cellulose in the solvent cadoxen// Arkiv kemi. 1962. Bd. 18, N20, S. 327-359.

157. Павлов Г.М., Михайлова H.A., Корнеева E.B., Смирнова Г.Н.

158. Гидродинамические и молекулярные характеристики водорастворимой метилцеллюлозы //Высокомолек. соедин. А.1996. Т. 38, N9. С. 1582-1586.

159. Павлов Г.М., Гриншпан Д.Д., Павлов А.Н., Степченкова Т.А., Макаревич С.Е. Фракционирование натриевой соли сульфоацетата целлюлозы и ее молекулярные характеристики //Химия древесины 1992. N4-5. С. 12-17.

160. Бушин С.В., Лысенко Е.Б., Марченко Г.Н., Цветков В.Н. и др. Гидродинамические свойства и конформационные характеристики молекул нитратов целлюлозы с различным содержанием азота.//Высокомолек.соед. 1983А. Т.25, N9. С.1899-905.

161. Terbojevich М., Саггаго С., Cosani A., Marsano Е. Solution studies of the chitin-LiCI-N.N-dimethylacetamide system. //Carbohydr. Res. 1988. V.180, N 1. P. 76-82.

162. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Вихорева Г.А., Harding S.E. Гидродинамические и молекулярные характеристики карбоксиметилхитина в растворе// Высокомолекул. соедин . А.1998. Т. 40, N12. С. 2048-2055.

163. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Harding S.E., Vichoreva G.A. Dilute solution properties of carboxymethylchitin in high ionic strength solvent //Polymer 1998. V. 39, N 26. P. 6951-6961.

164. Lindahl U. Heparin from anticoagulant drug into the new biology. //Glycoconjugate J. 2000. V.17.P. 597-605.

165. Sugahara К., Kitagava H. Recent advances in the study of the biosynthesis and functions of sulfated glycosaminoglycans. //Curr Opinion Structur Biology 2000. V.10. P.518-527.

166. Casu В., Lindahl U. Structure and biological interactions of heparin and heparan sulfate. //Adv Carbohydr Chem Biochem 2001. V.57. P.159-206.

167. Mulloy В., Forster M.J. Conformation and dynamics of heparin and heparan sulfate.// Glycobiology 2000. V.10. P. 1147-1156.

168. Lortat-Jacob H., Grosdidier A., Imberty A. Structural diversity of heparan sulfate binding domains in chemokines. //Proc Natl Acad Sci USA 2002. V. 99. P. 1229-1234.

169. Spillmann D. Heparan sulfate: anchor for viral intruders?// Biochimie D 2001. V.83. P. 811-7.

170. Liu D., Shriver Z., Venkataraman G.E.I., Shabrawi Y., Sasisekharan R. Tumor cell surface heparan sulfate as cryptic promoters or inhibitors of tumor growth and metastasis. //Proc Natl Acad Sci USA. 2002. V.99. P. 568-73.

171. Mulloy В., Gee C., Wheeler S.F., Wait R., Gray E., Barrowcliffe T.W. Molecular weight measurements of low molecular weight heparins by gel permeation chromatography thrombosis Haemostasis. 1997. V.77. P.668-674.

172. Weast R.C. Ed. Handbook of chemistry and physics. 56th edition. 1975. CRC Press, Cleveland.

173. Miklautz H., Riemann J., Vidic H.J. The Molecular weight distribution of heparin determined with a HPLC-LALLS coupling technique. //J. Liqid Chromatography 1986. V. 9. P.2073-2093.

174. Nieduszynski I. General physical properties of heparin In: Lane DA and Lindahl U (eds) Heparin. Chemical and biological properties, clinical applications. 1989. CRC Press, Boca Raton, Florida, p.51-63.

175. Knobloch J.E., Shaklee P.N. Absolute molecular weight distribution of lowmolecular-weight heparins by size-exclusion chromatography with multiangle laser light scattering detection. //Analyt. Biochemistry 1997. V.245. Т.231-241.

176. Barlow G.H., Sanderson N.D., McNeill P.D. Macromolecular properties and biological activity of heparin. //Arch Biochem Biophys 196184: 518-525.

177. Lasker S.E., Stivala S.S. Physico-chemical studies of fractionated bovine heparin. Some dilute solution properties. //Arch Biochem Biophys1966. V.115. P.360-372.

178. Liberti P.A., Stivala S.S. Physico-chemical studies of fractionated bovine heparin. Viscosity as a function of ionic strength.//Arch Biochem Biophys 1967. V.119 P.510-518.

179. Narayanan Т., Diat O., Bosecke P. SAXS and USAXS on the high brilliance beamline at the ESRF.//NIM A 467-468. 2001. P.1005-100.

180. Guinier A., Fournet G. Small-angle scattering of X-ray. John Wiley, New-York. 1955.

181. Costenaro L., Zaccai G., Ebel C. Understanding the crystallisation of an acidic protein by dilution in the ternary NaCI 2-methyl-2,4-pentanediol - H20 system.//J. Cryst. Growth. 2001. V.232. P.102-113.

182. Glatter O., Kratky O. Eds. Small angle X-ray scattering. Academic Press, London. 1982.

183. Lindner P. and Zemb T. Eds. Neutron, X-ray and light scattering: Introduction to an investigative tool for colloidal and polymeric systems. North-Holland, Amsterdam. 1991.

184. Benoit H., Doty P.M. Light scattering from non-Gaussian chains. //J. Phys. Chem. 1953. V. 57. P.958-963.

185. Atkins E.D.T., Isaac D.H., Nieduszynski I A, Phelps C.F., Sheehan J.K. The polyuronides: their molecular architecture. //Polymerl 974.15: 263-271.

186. Khorramian B.A., Stivala S.S. Small-angle X-ray scattering of high- and low-affinity heparin. //Arch Biochem Biophys 1986. 247:384-392.

187. Mulloy В., Forster M.J., Jones C., Davies D.B. N.m.r. and molecular-modelingstudies of the solution conformation of heparin. //Biochem. J. 1993293:849-858.

188. Stivala S.S., Herbst M., Kratky O., Pilz I. Physico-chemical studies of fractionated bovine heparin V. Some low-angle X-ray scattering data. //Arch Biochem Biophys 1968127:795-802.

189. Mandel M. Some properties of polyelectrolyte solutions and the scaling approach. In: Нага M. (ed) Polyelectrolytes: science and technology. 1993. Marcel Dekker, New York, pp 1-75.

190. Barrat J.L., Jonny J.F. Theory of polyelectrolyte solutions. //Advances in Chemical Physics 1996. V.94. P. 1-43.

191. Odijk T. Polyelectrolytes near the rod limit. //J Polym Sci Polym Phys Ed 1977. V.15. P. 477-485.

192. Rees D.A. Morris E.R., Stoddart J.F., Stevens E.S. Controversial glycosaminoglycan conformations. //Nature1985. V.317 P.480.

193. Casu В., Petitou M., Provasoli M., Sinay P. Conformational flexibility: a new concept for explaining binding and biological properties of iduronic acid-containing glycosaminoglycans. //Trends Biochem. Sci. 1988. V.13. P. 221-225.

194. Klein J., Herzog D. Poly(vinylsaccharide)s. Synthesis of some polyvinyl-saccharide^ of the amide type and investigation of their solution properties.// Makromol.Chem. 1987. B. 188. N. 5. S. 1217-1232.

195. Klein J., Kunz M., Guderjahn L. New amphiphilic copolymers derived from hydro-phobically modified vinylsaccarides.//Can. J. Chem. 1995. V.73, N12. P. 1941-1947.

196. Павлов Г. M., Корнеева Е. В., Михайлова Н. А., Иванова Н. П., Панарин Е. Ф. Гидродинамические свойства и молекулярные характеристики полиметакрилоил-глюкозамина //Высокомолек. соедин. А. 1993. Т. 35, N10. С. 1647-1651.

197. Pavlov G.M., Ivanova N.P., Korneeva E.V., Michailova N.A., Panarin E.F. Molecular characteristics of poly(methacrylamido-D-glucose).//J. Carbohydrate Chem.1996. V. 15, N4. С.417-433.

198. Sutter W., Kuppel A. Zum Einfluss der molekularen Uneinheitlichkeit auf molekulargewichtsabhangige Eigenschaften von Polymeren in Losung.//Makromol. Chem. 1971. Bd 149. N 2. S. 271-289.

199. Guaita M., Bareiss R.E. Polymolecularity correction for the determination of unperturbed dimensions of macromolecules with the Burchard-Stockmayer-Fixman procedure.//Makromol. Chem. 1979. Bd 180. N 12. S. 2735-2740.

200. Bareiss R.E. Polymer Handbook/ Ed. By J. Brandrup, E.H. Immergut. New York: Wiley-lntersci. Publ., 1989. Ch. VII. P. 149-171.

201. Павлов Г.М., Корнеева E.B., Панарин Е.Ф. Корреляции гидродинамических характеристик макромолекул и их удерживаемых объемов в ГПХ.//Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1991, N18. С. 97-99.

202. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Panarin E.F. Correlations of hydrodynamic characteristics of macromolecules and their retention volumes in GPC.//J. Appl. Polym. Sci. 1992. V. 46, N12. P. 2059-2061.

203. Френкель С.Я. Гидродинамические средние молекулярные веса и критерии полидисперсности для нефракционированных полимеров. //Высокомолек. соедин. 1960. Т.2, N.5. С. 731-744.

204. Павлов Г. М., Перцовский О. Р. Седиментационное и вискозиметрическое исследование молекул целлюлозы в ЖВНК.//Химия древесины 1990, N4. С.10-15.

205. Pavlov G.M., Michailova N.A., Tarabukina Е.В., Korneeva E.V. Velocity sedimentation of water-soluble methyl cellulose //Progress in Colloid and Polymer Sci. 1995. V.99. P.109-113.

206. Pavlov G., Finet S., Tatarenko К., Korneeva E., Ebel C. Conformation of heparin studied with macromolecular hydrodynamic methods and X-ray scattering //Europ. Biophysics J. 2003. V.32, N8. P. 437-449.

207. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Michailova N.A., Ananieva E.P. Hydrodynamic properties of the fractions of mannan formed by Rhodotolura Rubra //Carbohydrate Polymers. 1992. V.19, N4. P. 243-248.

208. Павлов Г.М., Корнеева E.B., Михайлова H.A., Ананьева Е.П. Гидродинамические и молекулярные характеристики фракций маннана, образуемого дрожжами Rhodotolura Rubra //Биофизика 1992. Т. 37, N6. Р. 1038-1043.

209. Павлов Г.М., Корнеева Е.В. Полимальтотриоза. Молекулярные характеристики и равновесная жесткость цепей // Биофизика 1995. Т. 40, N6. С. 1227-1233.

210. Елякова Л. А., Павлов Г. М., Исаков В. В., Зайцева И. И., Степченкова Т. А. Молекулярные характеристики субфракций ламинарина //Химия природных соединений 1994. С.296-298.

211. Gekko К. Physicochemical studies of oligodextran. Intrinsic viscosity molecular weight relationship// Makromol. Chem. 1971. Bd. 148. S. 229.

212. Huber A. Characterization of branched and linear polusaccharides by SEC/Low-angle laser light scattering.//J. Appl. Polym. Sci. 1991. V. 48. P.95-109.

213. Chin В., Deacon M.P., Harding S.E., Pavlov G.M. Size and shape of inulin in dimethyl sulphoxide solution //Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38, N 4. P. 231-234.

214. Cleland R.L., Wang J. Ionic polysaccharides. Dilute solution properties of hyaluronic acid fractions. //Biopolymers 1970. V. 9, N7. P. 799-824.

215. Ring S., I'Anson K.J., Morris V.J. Static and dynamic light scattering studies of amylose solutions //Macromolecules 1985 V. 18. P. 182-88.

216. Nakanishi Y., Norisuye Т., Teramoto A., Kitamura S. Conformation of amylose in DMSO //Macromolecules 1993. V.26. P.4220-25.

217. Ewerett W.W., Foster J.F. The subfraction of amylose and characterization of the subfractions by light scattering. //J. Am.Chem. Soc. 1958 V.81, N13 P. 3459-64.

218. Fujii M., Honda K., Fujita H. Dilute solution properties of amylose in DMSO //Biopolymers 1973 V.12. N5. P. 1177.

219. Павлов Г. M., Шильдяева Н. А., Комков Ю. А. Рефрактометрическое и пикнометрическое определение степени связывания ЖВНК молекулами целлюлозы в растворе // Химия древесины 1988, N5. С. 46-51.

220. Павлов Г., Шильдяева Н. Поступательное трение и вязкость разбавленных растворов хлорида лития в диметилацетамиде и воде //Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1989, N11. С. 98-101.

221. Павлов Г.М. Модификация модели Бенуа для целлюлозной цепи //Вестник Ленинград. Университета, сер. физика/химия 1990, N25. С. 87-89.

222. Pavlov G. М. Korneeva E.V., Yevlampieva N. P. Hydrodynamic characteristics and equilibrium rigidity of pullulan molecules //Intern. J. Biolog. Macromolecules 1994. V.16, N6. P. 318-323.

223. Павлов Г., Корнеева E., Михайлова H., Иванова Н., Панарин Е. Влияние полидисперсности фракций полиметакрилоилглюкозамина на значение равновесной жесткости цепи II Прикладная Химия 1995. Т. 68, N5. С. 827-830.

224. Pavlov G.M. Modification of Benoit model for 01-4 glucans //Carbohydrate Polymers 1998. V. 37, N6. P. 415-418.

225. Pavlov G. M., Harding S. E., Rowe A. J. Normalized scaling relations as a natural classification of linear macromolecules according to size //Progr. Coll. Polym. Sci. 1999. V. 113. P. 76-80.

226. Лавренко П.Н. Гидродинамические свойства и конформации жесткоцепных полимерных молекул: автореф. Дис. д-ра физ.-мат. наук. Л., 1987. 41 с.

227. Peterson J.M. Hydrodinamic alignment of rodlike macromolecules during ultracentrifugation// J. Chem. Phys. 1962. V. 40, N 9. P. 2680-2686.

228. Pavlov G., Frenkel S. The sedimentation parameter of linear polymer molecules in absence of excluded volume effects //Acta Polymerica. 1988. V.39, N3. P.107-111.

229. Павлов Г.М. Седиментационный параметр целлюлозы, ее производных и некоторых других полисахаридов //Химия древесины 1989, N4. С. 3-13.

230. Pavlov G.M., Frenkel S.Ya. The sedimentation parameter of linear polymer molecules //Ukrainian Polymer J. 1992. V.1, N2. P.157-176.

231. Павлов Г. M., Селюнин С. Г. Скоростная седиментация, молекулярная масса и конформационные параметры некоторых растворимых производных хитина // Высокомолек. соед. А. 1986. Т.28, N8. С. 1727-1731.

232. Hunt M.L., Newman S., Scheraga H.A., Flory P.J. Dimensions and hydrodynamic properties of cellulose trinitrat moleculs in dilute solutions.//J.Phys.Chem. 1956. V. 60. P. 1278-1290.

233. Погодина H.B., Бушин С.В., Мельников А.Б. и др. Конформационные свойства молекул нитратов льняной целлюлозы по данным диффузионно-седиментацион-ного анализа и вискозиметрии.//Высокомолек. соед. 1987 А. Т. 29, N 2. С. 299-305.

234. Погодина Н.В., Мельников А.Б., Микрюкова О.И. и др. Конформационные характеристики низкомолекулярных кллаксилинов по данным диффузионно-седи-ментационного анализа.//Высокомолек. соед. 1984 А. Т. 26, N 12. С. 2515-2520.

235. Френкель С.Я. Введение в статистическую теорию полимеризации. М.: Наука,1965. С. 64.

236. Тарабукина Е.Б. Определение молекулярных характеристик полужесткоцеп-ных полимеров скоростным ультрацентрифугированием без привлечения дополнительных методов: Дис. . канд. физ.-мат. наук/ИБС РАН. СПб., 1992.190 с.

237. Gralen N. Sediemtation and diffusion measurements on cellulose and cellulose derivatives.Uppsala: Almqvista Wiksells. 1944.

238. Meyerhoff G. Neuere Bestimmungen des Molekulargewichtes und der molekularen Konstanten von Cellulosenitraten in Losung. //J. Polym. Sci. 1958. V.29. N. 20. P. 399-406.

239. Meyerhoff G. Zur Viskositate-Molekulargewichtsbezichung von Cellulosenitraten verschildenen Herkunft. //Macromol. Chem. 1959. B. 32. N 2/3. S. 249-251.

240. Shulz G.V., Marx M. Uber Molekulargewichte und Molekulargewichtsverteilungen nativer Cellulosen. // Macromol. Chem. 1954. B. 14. N 1. S. 52-95.

241. Dautzenberg H., Linov K.I., Philipp B. Zur Charakterisierung von Cellulosenitrat und -carbanulat in verdunnter Losung mittels Lichtstrenung, Sedimentationsmessung und Viskosimetrie. //Faserforsch. Und Textiltechn. 1972. B. 23. N 4. S. 141.-147.

242. Павлов Г.М., Френкель С.Я. О концентрационной зависимости коэффициентов седиментации макромолекул //Высокомолек. соед. Б. 1982. Т.24, N3. С.178-180.

243. Pavlov G.M., Tarabukina Е.В., Frenkel S.Ya. Self-sufficiency of the velocity sedimentation for the determination of the molecular characteristics of linear polymers // Polymer 1995. V.36, N10. P. 2043-2048.

244. Павлов Г.М., Тарабукина Е.Б., Френкель С.Я. Скоростная седиментация как метод определения молекулярной массы и других молекулярных параметров полимеров //Заводская лаборатория 1995. Т. 61, N8. С. 1-4.

245. Pavlov G. М. The concentration dependence of sedimentation for polysaccharides // Europ. Biophysics J. 1997. V.25, N5/6. C. 385-397.

246. Павлов Г.М., Френкель С.Я. Седиментация разбавленных и умеренно концентрированных растворов нитрата целлюлозы //Высокомолек. соед. А. 1983. Т. 25, N5. С.1015-1019.

247. Pavlov G., Rowe A., Harding S. Conformation zoning of large molecules using the analytical ultracentrifuge //Trends in Analytical Chem. 1997. V.16, N 7. P.401-405.

248. Цветков B.H. Двойное лучепреломление в потоке. В кн. Новейшие методы исследования полимеров. Под ред. Ки. Б. М.: Мир. 1966. С.446-521.

249. Любина С.Я. Двойное лучепреломление в потоке растворов целлюлозы в кадоксене. В кн. Методы исследования целлюлозы. Под ред. Карливана В. П. 1981. Рига, Зинатне. С. 159-165.

250. Петропавловский Г.А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания. Л. Наука. 1988.

251. Buliga G.S., Brant D.A.Temperature and molecular weight dependence of the unperturbed dimensions of aqueous pullulan.//lnt. J. Biol. Macromolecules 1987. V.9, N4. P. 71-76.

252. Цветков B.H., Штенникова И.Н. К вопросу о форме молекул этилцеллюлозы. //Высокомолек. соед. 1960. Т. 2, С.808-816.

253. Павлов Г.М., Евлампиева Н.П. Динамическое двойное лучепреломление растворов полимальтотриозы //Биофизика 1995, Т. 40, N6. С.1220-1226.

254. Цветков Н.В., Хрипунов А.К., Астапенко Э.П., Диденко С.А. Оптические и электрооптические свойства эфиров целлюлозы с алифатическими боковымизаместителями.//Высокомолек. соед. А 1995. Т. 37, С.1306-1313.

255. Павлов Г.М., Грищенко А. Е., Рюмцев Е. И., Евлампиева Н. П., Иваницкий В. В. Оптические свойства декстрана в растворе и в пленках //Биофизика 1999. Т. 44, N2. С.251-256.

256. Pavlov G.M., Yevlampieva N.P., Korneeva E.V. Flow birefringence of pullulan molecules in solution //Polymer. 1998. V. 39, N1. P. 235-240.

257. Штенникова И.Н., Колбина Г.Ф., Шибаев В.П., Екаева И.В. Оптическая анизотропия макромолекул оксипропилцеллюлозы.//Высокомолек. соед. А 1990. Т.32, С. 333-338.

258. Любина С.Я., Кленин С.И., Стрелина И.А., Троицкая А.И., Курлянкина В.И., Цветков В.Н. Гидродинамические и оптические свойства макромолекул трибутирата целлюлозы в различных растворителях.//Высокомолек. соед. А 1973. Т. 15, С. 691-698.

259. Pavlov G.M., Grishchenko А.Е., Rjumtsev E.I., Yevlampieva N.P. Optical properties of dextran in solution and in film //Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38, N 4. P. 267-271.

260. Павлов Г.М., Колбина Г.Ф., Штенникова И.Н. Динамическое двойное лучепреломление растворов метилцеллюлозы //Прикладная Химия 2000. Т. 73, N 6. С. 1011-1014.

261. Pavlov G.M., Kolbina G.F., Shtennikova I.N., Michailova N.A., Korneeva E.V. Dynamo-optical properties of methylcellulose solutions and optical anisotropy of glucopyranose ring.//Eur. Polym. J. 2001. V. 37, N 12. P. 1219-1225.

262. Stuart H.A. Die Physic der Hochpolymeren. Bd. 1. Berlin, 1952. 609 s.

263. Вукс M. Ф. Рассеяние света в газах, жидкостях и растворах. Л.: Из-во Лениградск. ун-та. 1977. 320 с.

264. Polymer surfaces, interfaces and thin films. Karim A., Kumar S. Eds., Sigapore:1. Word Scientific, 2000.

265. Черкасов A.H., Пасечник B.A. Мембраны и сорбенты в биотехнологии. 1991. Л.: Химия 240 с.

266. Pavlov G.M., Grishchenko А.Е. Polysaccharide Film Technologies: Interfacial order and Chain Rigidity //Biotechnology and Genetic Engineering Reviews 1999. V.16. P. 347-359.

267. Yevlampieva N.P., Pavlov G.M., Rjumtsev E.I. Flow birefringence of xanthan and other polysaccharide solutions //Int.J.Biol. Macromolecules 1999. V.26, N.4. C. 295-301.

268. Грищенко A.E., Павлов Г.М., Вихорева Г.А. Структура оптически анизотропных поверхностных слоев и распределение ориентационного порядка по толщине полимерных пленок//Высокомолекул. соедин. Б 1999. Т. 41, N8. С.1347-1350.

269. Newkome G.R., Moorefield C.N., Vogtle F. Dendritic Macromolecules. Weinheim: VCH, 1996.266 р.

270. Tomalia D.A., Naylor A.M., Goddard W.A. Starburst dendrimers: Molecular-level control of size, shape, surface chemistry, topology, and flexibility from atom to macroscopic matter. //Angew.Chem.lnt.Ed.Engl. 1990. V.29. N 2. P.138-175.

271. Dendrimers. Ed by Voegtle F, Schalley C.A. . Berlin: Springer, V.1.1998.; V. 2. 2000; V. 3.2000; V. 4. 2001.

272. Музафаров A.M., Ребров E.A. Современные тенденции развития химии дендримеров. Объемнорастущие полиорганосилоксаны. Возможности молекулярного конструирования в высокофункциональных системах.//Высокомолек. соедин. С 2000. Т. 42, N11. С.2015-2040.

273. Семчиков Ю. Д., Бочкарев М.Н. Гибридные дендримеры //Высокомолек. соедин. С 2002. Т. 44, N12. С.2293-2321.

274. Gittings P.G., Twyman L.G. Dendrimers and supramolecular chemistry.// Supramol. Chem. 2003. V. 15, N1. P. 5-23.

275. Flory P.J. Molecular size distribution in three dimensional polymers// J.Am. Chem. Soc.1941.V. 63.N 11. P.3083, 3091, 3096-3100.

276. Kuhn W., Kuhn H. Diffusion, sedimentation und viscositat bei Losungen verzweigter fadenmolekel// Helv.Chim.Acta 1947.V. 30. N 5. P.1233-1256.

277. Цветков В. H. Разветвление и геометрические размеры цепных молекул в растворе. //ДАН СССР 1951 .Т. 78. N 6. С. 1123-1126.289. de Gennes P.-G., Hervet H. Statistics of "starburst" polymers. //J.Phys. (Paris) 1983. V.44. N 5. P.L351-L360.

278. Lescanec R.L., Muthukumar M. Configurational characteristics and scaling behavior of starburst molecules: A computational study. II Macromolecules 1990. V.23. N 8. P.2280-2288.

279. Mansfield M.L., Klushin L.I. Monte-Carlo studies of dendrimer macromolecules. // Macromolecules 1993. V.26. N 16. P.4262-4268.

280. Chen Z.Yu., Cui S-M. Monte-Carlo simulations of star-burst dendrimers. // Macromolecules 1996. V.29. N 24. P.7943-7952.

281. Murat M., Grest G.S. Molecular dynamics study of dendrimers molecules in solvents of varying quality. // Macromolecules 1996. V.29. N 4. P. 1278-1285.

282. La Ferla R. Conformations and dynamics of dendrimers and cascade macromolecules. //J. Chem. Phys. 1997. V.106. N 2. P.688-700.

283. Boris D., Rubinstein M. A self-consistent mean field model of a starburst dendrimer: Dense core vs dense shell.//Macromolecules 1996. V.29. N22. P.7251-7260.

284. Tomalia D.A., Baker H., Dewald J. R., Hall M., Kallos G., Martin S., Roeck J., Ryder J., Smith P. A new class of polymers: starburst-dendritic macromolecules.// Polym. J. 1985. V.17. N 2. P.117-132.

285. Aharoni S.M., Crosby Ch., R., Walsh E.K. Size and solution properties of globular tert-butyloxycarbonyl-poly(L-lysine). //Macromolecules 1982. V.15. N 4. P.1093-1098.

286. Mourey Т.Н., Turner S.R., Rubinstein M„ Frechet J.M.J., Hawker C.J., Wooly K.L. Unique behavior of dendritic macromolecules: Intrinsic viscosity of polyether dendrimers. // Macromolecules 1992. V.25. N 9. P.2401-2406.

287. Ihre H., Hult A., Soederlind E. Synthesis, characterization, and H NMR self-diffusion studies of dendritic aliphatic polyesters// J. Am. Chem. Soc. 1996. V.118. N 27. P.6388-6395.

288. Laser light scattering in Biochemistry. Ed. by Harding S.E., Sattelle D.B., Bloomfield V. A. Cambridge: Royal Chem. Soc. 1992.

289. Wyatt P.J. Combined differention light scaterring with various liquid chromatography separation techniques. In book Laser light scattering in Biochemistry. Ed. by Harding S., Sattelle D., Bloomfield V. Cambridge: Royal Chem.Soc. 1992. P.35-58.

290. Haney M.A. A differential viscometer.//American Lab. 1985. V.17. N.1. P. 41-56.

291. Harding S.E. The intrinsic viscosity of biological macromolecules. Progress in measurement, interpretation, and application to structure in dilute solution.//Progr. Biophys. Molec. Biol. 1997. V. 68. N2/3. P. 207-262.

292. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Михайлова Н. A., Roy R., Cejas Ortega P., Alamino Perez M. Поступательное и вращательное трение молекул лактоПАМАМ-дендри-меров в растворах//Высокомолек. соедин. А. 1999. V.41, N 11. С. 1810-1815.

293. Pavlov G. М., Korneeva Е. V., Roy R., Michailova N. A., Cejas Ortega P., Alamino Perez M. Sedimentation, translational diffusion, and viscosity of lactosylated polyamidoamine-dendrimers // Progr. Coll. Polym. Sci. 1999. V.113. P. 150-157.

294. Павлов Г. M., Errington N., Harding S. E., Корнеева E. В., Roy R. Молекулярные и структурные характеристики лактодендримеров на основе полиамидоамина // Высокомолекул. соедин. А. 2001. V. 43, N 2. С. 231-238.

295. Pavlov G. М., Errington N., Harding S. Е., Korneeva Е. V., Roy R. Dilute solution properties of lactosylated polyamidoamine dendrimers and their structural characteristics //Polymer 2001. V. 42, N13. P. 3671-3678.

296. Mansfield M.L., Klushin L.I Intinsic viscosity of model starburst dendrimers. // J.Phys.Chem 1992. V. 96. N 10. P. 3994-3998.

297. Fixman M. Variational bounds for polymer transport coefficients// J.Chem.Phys. 1983. V. 78. N 3. P.1588-1593.

298. Павлов Г. M., Корнеева Е. В., Непогодьев С. A., Jumel К., Harding S. Е. Поступательное и вращательное трение молекул лактодендримеров в растворах //Высокомолекул. соедин. А.1998. Т. 40, N12. С. 2056-2064.

299. Pavlov G. М., Korneeva E.V., Harding S. Е., Jumel К., Meijer Е. W., Peerling H. W. I., Stoddart J. F., Nepogodiev S. A. Hydrodynamic properties of carbohydrate-coated dendrimers //Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38, N 4. P.195-202.

300. McCammon J.A., Deutch J.M., Bloomfield V.A. Low values of the Scheraga-Mandelkern parameter for proteins/ An extrapolation based on porous sphere hydrodynamics.//Biopolymers. 1975. V. 14. P. 2479-2487.

301. Varoqui R., Daune M., Freund L. Configuration et mecanisme de diffusion des Nparaffines en solution diluee //J. Chim. Phys. 1961 V. 58. P. 394-401.

302. Dewan R., van Holde K. Role of hydrodynamic interaction in the diffusion of n-alkanes in carbon tetrachloride//^ Chem. Phys. 1963. V. 39, N7. P. 1820-1824.

303. Исихара А. Статистическая физика M.: Мир, 1973.471 с.

304. Павлов Г. М. Гидродинамическое поведение и гомология серии гибридных дендримерных молекул //Высокомолекул. соедин. 2001 В. Т. 43, N 3. С.348-349.

305. Pavlov G.M., Korneeva E.V., Meijer Е. W. Molecular characteristics of poly(propylene imine) dendrimers as studied with translational diffusion and viscometry //Colloid. Polym. Sci. 2002. V. 280. P. 416-423.

306. Павлов Г.М., Корнеева E.B., Meijer E.W. Поступательное трение молекул дендримеров на основе поли(пропиленимина) //Прикладная Химия 2000. Т. 73, N10. С. 1700-1705.

307. Павлов Г.М., Корнеева Е.В., Roy R. Сравнительное изучение гидродинамических характеристик исходных дендримеров полиамидоамина и лакто-полиамидоамин-дендримеров //Прикладная Химия 2000. Т. 73, N11. С. 1886-1890.

308. Glycoscience-Chemistry and Chemical Biology. Vols. I, II, and III. Eds. By B.O Fraser-Reid, K. Tatsuta, J. Thiem. Berlin: Springer. 2001. 2854 p.