Стан води в тканинах головного мозку та вплив на неї інкапсулювання кремнеземом
Анотація
Методом низькотемпературної 1Н ЯМР-спектроскопії вивчено будову гідратних шарів води, зв'язаної мозковою тканиною після ішемічного інсульту, а також вплив на його будову хлороформу і трифторуксусной кислоти. Практично вся вода, що входить до складу мозкової тканини є зв'язаною, а її структура близька до структури об'ємної води, коли кожна молекула води бере участь у формуванні 2-3 водневих зв'язків. Показано, що хлороформ, який погано розчиняється у воді, може мати значний вплив на зв'язування води в тканинах мозку і сприяє зменшенню енергії взаємодії води з внутрішніми межами розділу фаз. Добавки 20% трифтороцтової кислоти (ТФОК) дозволяють диференціювати внутрішньоклітинну воду за її здатністю розчиняти сильні кислоти. Виявлено, що частина внутрішньоклітинної води погано розчиняє ТФОК. У присутності ТФОК відбувається зростання вкладу доменів і кластерів води меншого радіуса. Інкапсулювання мозкової тканини гідрофільним нанокремнеземом призводить до значного зростання величини міжфазної енергії зв'язаної води, яке відбувається завдяки зростанню вкладу від сильнозв'язаної води. Ймовірно, це обумовлено значним зменшенням лінійних розмірів частинок тканини, викликаним процесом інкапсулювання. Зважаючи на велику розміру нейронів, можна припустити, що відбувається поділ тканини на окремі клітини або невеликі групи суміжних клітин. При цьому спостерігаються значні зміни в характеристиках міжклітинних взаємодій. Відповідно, основний максимум на кривій розподілу DC(R) зміщується в область менших величин і відповідає кластерам з радіусом R = 7 нм. Середовище хлороформу в інкапсульованому зразку стабілізує домени більшого радіусу. Цей процес супроводжується значним зменшенням величини міжфазної енергії.
Посилання
N.P. Bechterov. Therapeutic electrical stimulation of the human brain and nerves. M.: ACT, SPb: Sova, Vladymyr: VKT. 2008: 464. [in Russian].
Azin A.L., Gruzdev D.V., Kublanov V.S. Dynamics of intercellular transport in brain tissue (radiophysical approach to research). Bulletin of new medical technologies. 2002. 9(4): 74. [in Ukrainain]
Wiegell M., Larsson H., Wedeen V. Fiber crossing in human brain depicted with diffusion tensor MR imaging. Radiology. 2000. 217: 897. https://doi.org/10.1148/radiology.217.3.r00nv43897
Bronge L. Magnetic resonance imaging in dementia. A study of brain white matter changes. Acta. Radiol, SuppL. 2002. 428: 1. https://doi.org/10.1034/j.1600-0455.43.s.428.1.x
Gaivoronsky I.V., Gaivoronsky A.I Functional anatomy of the central nervous system: textbook. SPb.: SpecialLit. 2007. 254. [in Russian].
Berezov T.P., Korovkin B.F. Biological chemistry. M: Medicine. 1998: 704. [in Russian].
Block. R. E. Factors Affecting Proton Magnetic Resonance Line-widths of Water in Several Rat Tissues. // Federation European Bio-chem. Soc. Letters. 1973. 34: 109. https://doi.org/10.1016/0014-5793(73)80715-X
Carr, H.Y., Purcell. E.M. Effects of Diffusion on Free Precession in NMR Experiments. Phys. Rev. 1954. 84: 630. https://doi.org/10.1103/PhysRev.94.630
Clifford J. Pethica B.A., Smith E.G.A Nuclear Magnetic Resonance Investigation of Molecular Motion in Erythrocyte Membranes. In: L. Bolis and B. A. Pethica (eds.). Membrane Models and the Formation of Biological Membranes, Amsterdam: North Holland Publishing Co. 1968: 19.
Damadian R. Tumor Detection by Nuclear Magnetic Resonance. Science. 171: 1151 1153, 1971 widths of Water in Several Rat Tissues. Federation European Bio-chem. Soc. Letters. 1973. 34: 109. [in Russian]. https://doi.org/10.1126/science.171.3976.1151
Gun'ko V.M., Turov V.V., Gorbik P.P. Water at the interface. Кyiv: Naukova dumka. 2009: 694. [in Ukrainain].
Gun'ko V.M., Turov V.V. Nuclear Magnetic Resonance Studies of Interfacial Phenomena. New York: Taylor & Francis, 2013: 1070. https://doi.org/10.1201/b14202
Turov V.V., Gun'ko V.M. Clustered water and its application. Kyiv: Naukova dumka. 2011: 316. [in Ukrainain].
Gun'ko V.M., Turov V.V., Bogatyrev V.M. et. al Unusual Properties of Water at Hydrophilic/Hydrophobic Interfaces. Adv. Colloid Interface Sci. 2005. 118: 125. https://doi.org/10.1016/j.cis.2005.07.003
Aksnes D.W., Kimtys L. Characterization of mesoporous solids by 1H NMR. Solid State Nuclear Magnetic Resonance. 2004. 25:146. https://doi.org/10.1016/j.ssnmr.2003.03.001
Petrov O.V., Furo I. NMR cryoporometry: Principles, application and potential. Progr. NMR. 2009. 54: 97. https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2008.06.001
Kinney, D.R., Chaung I-S., Maciel G.E. Water and the Silica Surfaceas Studied by Variable Temperature High Resolution 1H NMR. J. Am. Chem Soc. 1993. 115: 6786. https://doi.org/10.1021/ja00068a041
V.P. Glushko. Thermodynamic Properties of Individual Substances. Moscow: Science.1978: 495. [in Russian].
Turov V.V., Gun'ko V.M., Turova A.A. et al. Interfacial behavior of concentrated HCl solution and water clustered at a surface of nanosilica in weakly polar solvents media. Colloids Surf. A: Physicochem. Engin. Aspects. 2011: 48. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.08.053
