Исследование влияние органических веществ на процесс

Исследование влияние органических веществ на процесс
кристаллизации фосфатов кальция из модельного раствора
синовиальной жидкости человека
Р.Р.Измайлов, А.Е. Малышева
Научный руководитель — д. г.-м. н., профессор, О.А. Голованова;
к.х.н. С.А. Герк
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского,
644077, г. Омск, пр. Мира, 55 а. E-mail: izmailov_87@mail.ru
Изучению процессов кристаллизации из биологических жидкостей
посвящено большое количество работ [1–3]. Имеющиеся литературные
данные, как правило, касаются узкого круга задач и не всегда дают
полное представление о характере протекающих процессов в
биосредах. Это обусловлено, прежде всего тем, что формирование
фосфатов кальция происходит в многокомпонентной системе, в состав
которой входит ряд микроэлементов, различных белков, аминокислот
и других соединений выполняющих разнообразные функции.
Аминокислоты и белки являются исключительно важными в
биологическом отношении веществами. Существует предположение,
что аминокислоты могут ингибировать процесс кристаллизации
фосфатов кальция [4]. Это обусловлено: 1) адсорбционным
взаимодействием, приводящим к изменению скорости роста
кристаллов [4]; 2) образованием комплексов аминокислот с ионами
кальция в растворе.
С целью определения роли белков и аминокислот в процессе
кристаллизации фосфатов кальция был поставлен эксперимент: 1)
модельный раствор соответствовал по ионно-электролитному составу,
pH, ионной силе суставной синовиальной жидкости человека; 2) в
качестве аминокислоты был выбран глицин (составная частью белка
коллагена); 3) в качестве белка — желатин, который может быть
получен необратимой деструкцией коллагена. При этом содержание
остальных минеральных составляющих соответствовали таковым для
синовиальной жидкости человека [3].
Кристаллизация твердой фазы осуществлялась в течение 30 суток.
После вызревания осадка раствор фильтровали под вакуумом. Осадок
высушивали при температуре ~100 °C до постоянной массы для
полного удаления химически не связанной воды. Взвешивали
полученную твердую фазу и изучали методами РФА, ИК-Фурьеспектроскопии. В жидких фазах фиксировали конечное значение рН и
определяли химическими методами остаточные концентрации ионов
кальция и магния и фосфат-ионов.
При этом выяснено, что при варьировании концентрации глицина в
интервале от 0,5–3 %, (содержание аминокислоты в синовиальной
жидкости человека), основной твердой фазой во всем диапазоне
концентраций является магний замещенный фосфат кальция (витлокит
— β-Ca3(РО4)2). По данным ИК-спектроскопии установлено, что
происходит частичная адсорбция глицина на поверхности осадка. При
изучении влияния желатина на фазовый состав осадка — получен
аналогичный результат
На основании проведенного ранее термодинамического расчета,
возможности образования твердых фаз из прототипа синовиальной
жидкости человека установлено, что β-Ca3(РО4)2. является фазой
предшественником
[5].
В
дальнейшем
в
результате
перекристаллизации
происходит
формирование
основного
минерального компонента костной ткани человека гидроксилапатита.
На основании экспериментальных данных, получено, что количество
минеральной компоненты кристаллизующейся из модельного раствора
в присутствии данных соединений значительно меньше массы осадка
из раствора в отсутствии добавок.
Таким образом, по нашему мнению глицин и желатин являются
ингибиторами образования твердой фазы, возможно, это обусловлено
частичной адсорбцией данных веществ на поверхности осадка.
Список литературы
1. Лунева, С. Н. Дисс. … док. био. наук., Курган: 2003. 297 с.
2. Десятниченко, К. С. // Актуальный проблемы теоретической и
практической биохимии: Материалы конф. биохим. Урала, Поволжья, Зап.
Сиб., псв. 70-лет. Р.И. Лифшица. — Челябинск, 1999. С. 36–38.
3. Кирсанов, А. И. // Клиническая лабораторная диагностика, 2001. — №3. С.
16–20.
4. Koutsopoulos S., Dalas E. // Journal of Crystal Growth, 2000. №217. P. 410–
415.
5. Лемешева С.А., Измайлов Р.Р., Голованова О.А // Вестник Казанского
Государственного Технического Университете им. А.Н. Туполева. —
Казань. №1, 2010. С. 45 –49.