РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Модифікація установки для отримання та вивчення ленгмюрівських плівок
В ленгмюрівській ванні “Mini Trough” фірми Joyce Loebl Automation (США) об’єм
робочої ванни складає 2,5 літри. Стискування моношару досягається за допомогою
рухомої гумової стрічки. Керування швидкістю руху бар’єру відбувається ручним
способом з передньої панелі ванни. Зважаючи на те, що очікувані ефекти ФАР
можуть проявлятися при відносно високих концентраціях речовин, що вивчаються
(10-4 – 10-5 М), використання ванни такого об’єму потребувало би витрачання
неприйнятно великих (порядку 0,5 – 1 г) кількостей речовин у кожному
експерименті. Для усунення цієї проблеми була виготовлена з’ємна тефлонова
ванна об’ємом 120 мл (270 х 80 х 5,5 мм), за допомогою якої й проводилися
дослідження. Такі розміри були вибрані не випадково. Експериментально
встановлено, що при знятті ізотерми стискування необхідно, щоб відношення площ
поверхні, обмеженої бар’єром на початку та в кінці стискування, дорівнювало
близько 5. Це накладає певні обмеження на мінімальну довжину ванни. Ширина
ванни лімітується краєвими ефектами, а саме впливом відхилення поверхні меніску
від горизонталі поблизу края ванни. Уникнути краєвих ефектів було можливо
завдяки або розширенню ванни, або шляхом застосування досить вузьких датчиків.
Обидва рішення мають свої недоліки. В серії спеціальних експериментів було
встановлено, що співвідношення ширини ванни до ширини датчика близько 4 : 1 є
практично граничним для експериментів такого роду. Застосування вузьких
датчиків призводить до втрати чутливості приладу. Тому було обрано
співвідношення між шириною ванни та шириною датчика 80 мм : 8 мм. В ході
контрольних дослідів було показано, що при такому співвідношенні краєві ефекти
практично не проявляються.
Для роботи з новою ванною стара система стискування моношару за допомогою
рухомої стрічки вже не підходила, тому вона була змінена. Рухому стрічку
замінили тефлоновим бар’єром, який щільно прилягає до верхньої поверхні країв
ванни. Останнє є обов’язковим, тому що необхідно уникнути проникнення молекул
ліпіду під бар’єр, оскільки це призводить до похибки результатів досліду.
Механічна система, яка забезпечує зменшення розмірів периметру стрічки та
стискування моношару у старій конструкції ванни, в нашій модифікації забезпечує
рівномірний рух бар’єру. Ця система залишилась практично без змін, оскільки
вона забезпечує необхідну паралелльність руху бар’єру краям ванни. Перші ж
експерименти показали важливість виконання умов паралельного розташування ванни
та бар’єру.
На рис. 2.1 наведені базові лінії, записані при різних кутах a відхилення
площини ванни від горизонталі в поздовжньому напрямі. По осі абсцис відкладена
величина шляху пересування бар’єру, яка відповідає величині площі на одну
молекулу фосфоліпіду в моношарі з дистеароїлфосфатидилхоліну. На осі ординат
наведена вага датчика, перерахована в одиниці поверхневого тиску. Збільшення
кута нахилу ванни призводить до суттєвого погіршення форми базової лінії, тобто
збільшення ваги датчика, що характеризує появу “додаткового” поверхневого
тиску, та виникнення артефактів збільшення площі на молекулу, яке не відповідає
дійсності.
Як видно, для отримання задовільної базової лінії відхилення площини ванни від
площини бар’єру не повинно перевищувати 0,50.
Рис. 2.1 Базова лінія для моношарів (залежність поверхневого тиску р, мН/м від
максимальної площі, яку може зайняти моношар, %). Показано зростання
поверхневого тиску, яке призводить до збільшення площі на молекулу фосфоліпіду,
при різних кутах a відхилення ванни від горизонтального положення у
поздовжньому напрямі. 1 – a < 0,50; 2 – a = 10; 3 – a = 30; 4 – a = 50.
Для встановлення ванни в горизонтальному положенні було виготовлено спеціальну
юстировочну платформу, за допомогою якої з високим ступенем точності можна
змінювати кут нахилу ванни в двох взаємоперпендикулярних площинах. Форма
базової лінії перевірялась на початку кожного досліду. Система термостатування
ванни дозволяла встановлювати та підтримувати температурний режим з точністю до
0,5°С. Оскільки метод є досить чутливим до різного роду фізичних збурень
(вібрація, поштовхи тощо), щоб уникнути механічних деформацій вся установка
була розміщена на масивній основі вагою близько 200 кг.
2.2. Формування ленгмюрівських моношарів з фосфоліпідів
Ізотерми стискування отримували при температурі 20°С. При вивченні залежності
впливу ФАР на моношари при різних температурах, стискування проводили також при
25°С та 30°С після термостатування субфази на протязі 30 хвилин.
Вимірювання поверхневого тиску проводили з застосуванням чутливих мікротерезів
Вільгельмі, загальним принципом роботи яких є зміна інтенсивності пучка світла,
що потрапляє на світлодіод, при зміні положення коромисла, до якого
прикріплений датчик.
Датчики для вимірювання поверхневого тиску виготовляли з фільтрувального
паперу. Смужка паперу, який використовували для виготовлення датчиків,
попередньо була оброблена хлороформом для видалення амфіфільних домішок.
Очищення проводили таким чином: лист паперу розміщували вертикально в такий
спосіб, щоб його нижній край знаходився в хлороформі. Під дією капілярних сил
домішки, які розчинні в хлороформі, зміщувались до верхнього краю паперу разом
з фронтом розчинника. Після цього верхню частину паперової смужки відрізали,
лист паперу висушували в ексикаторі за кімнатної температури (20°С) та вирізали
датчики з його нижньої частини. Для розрахунку поверхневого тиску
використовували паспортні дані мікротерезів, за якими при застосуванні датчиків
- Київ+380960830922