Hydrate structures in partially dehydrated bone marrow cells as studied by 1H NMR spectroscopy

  • V. V. Turov Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • S. V. Kerus Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • V. M. Gun'ko Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України

Анотація

Nonfreezable water and water/organic solvent mixtures bound in partially dehydrated marrow cells released from tubular bones of broiler chickens has been studied using 1H NMR spectroscopy at 210 – 290 K. The 1H NMR spectra of intracellular water include two signals which can be assigned to strongly (SAW, chemical shift of the proton resonance dH = 4…5 ppm) and weakly (WAW, dH = 1,2…1,7 ppm) associated water which can be also divided into weakly (frozen at 260 < T < 273 K) and strongly (unfrozen at T < 260 K) bound intracellular waters. Such solvents as acetonitrile-d3, chloroform-d and DMSO-d6 added to cells differently affect the structure, the Gibbs free energy, and the molecular mobility of intracellular water. A maximum fraction of WAW and a minimum fraction of strongly bound water are observed in intracellular water on addition of acetonitrile to cells. The opposite results are on addition of DMSO which enhances binding, structurization, and the freezing point depression of intracellular water.

Посилання

Hubalek Z. Protectants used in the cryopreservation of microorganisms // Cryobiology. – 2003. – V. 46. – P. 205 – 229.

Improved preservation of human red blood cells by lyophilization / Y. Han, G.B. Quan, X.Z. Liu, E.P. Ma, A. Liu, P. Jin, W. Cao // Cryobiology. – 2005. – V. 51. – P. 152 – 164.

Karlson J.O.M., Toner M. Long-term storage by cryopreservation: critical issues // Biomaterials. – 1996. – V. 17. – P. 243 – 256.

Yoon Y., Pope J., Wolfe J. Freezing stresses and hydration of isolated cell walls // Cryobiology. – 2003. – V. 46. – P. 271 – 276.

Feоfilova E.P. Deceleration of vital activity as a universal biochemical mechanism ensuring adaptation of microorganisms to stress factors // Appl. Biochem. Microbiol. – 2003. – V. 39. – P. 5 – 24.

Derjaguin B.V., Churaev N.V., Muller V.M. Surface forces. – N. Y.: Consult. Bureau.– 1987. – P. 356.

Israelachvili J., Adams G.E. Measurement of forces between two mica surfaces in aqueous electrolyte solutions in the range 0-100 nm // J. Chem. Soc. Faraday Trans. – 1978. – V. 174. – P. 975 – 1001.

Israelachvili J.N., Wennerstrom H. Hydration or steric forces between amphilic surfaces? // Langmuir. – 1990. – V. 6. – P. 873 – 876.

Wiggins P.M. Role of water in some biological proceses // Microbiol. Rev. −1990. − V. 54. − P. 432 − 439.

Wiggins P.M. High end low density water in gel // Progr. Polim. Sci. − 1995. − V. 20. − P. 1121 − 1163.

Chaplin M.F. A proposal for structuring of water // Biophys. Chem. − 1999.− V. 83. − Р. 211 − 221.

Bernal J.D., Fowler R.H. A theory of water and ionic solutions with particular reference to hydrogen and hydroxyl ions // J. Chem. Phys. – 1933. – V. 1. − № 8. – P. 515 – 517.

Gun'ko V. M., Turov V. V. Structure of hydrogen bonds and 1H NMR spectra of water at the interface of oxides// Langmuir. − 1999 − V. 15. − P. 6405 − 6415.

Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic interfaces / V.M. Gun'ko, V.V. Turov, V.M. Bogatyrev, V.I. Zarko, R. Leboda, E.V. Goncharuk, A.A. Novza, A.V. Turov, A.A. Chuiko // Adv. Coll. Interf. Sci. – 2005. – V. 118. – P. 125 – 172.

Turov V.V., Leboda R. 1H NMR Spectroscopy of adsorbed molecules and free surface energy of carbon adsorbents // Phys. Chem. Carbons. – 2000.– V. 27. – P. 67 – 124.

Turov V.V., Leboda R. Application of 1H NMR spectroscopy method for determination of characteristics of thin layers of water adsorbed on the surface of dispersed and porous adsorbens // Adv. Coll. and Interf. Sci. – 1999. – V. 79. – P. 173 – 211.

Kinney D.R., Chaung I-S., Maciel G.E. Water and the silica surface as studied by variable temperature high resolution 1H NMR. // J. Am. Chem. Soc .– 1993. – V. 115. – P. 6786– 6794.

Weakly and strongly associated nonfreezable water bound in bones / V.V. Turov, V.M. Gun`ko, V.I. Zarko, R. Leboda, Jablonski M., M. Gorzelak, E. Jagiello-Wojtowicz // Coll. and Surf. – 2006. – V. 48. – P. 167 – 175.

Structured water in partially dehydrated yeast cells and at partially hydrophobized fumed silica surface / V.V. Turov, V.M. Gun'ko, V.M. Bogatyrev, V.I. Zarko, P.P. Gorbyk, E.M. Pakhlov, R. Leboda, O.V. Shulga, A.A. Chuiko // J. Coll. Interf. Sci. – 2005. – V. 283. – № 2. – P. 329 – 343.

Слабоассоциированная вода в биологических объектах и на межфазной границе кремнеземов / В.М. Гунько, С.П. Туранская, О.В. Нечипор, Е.В. Юхименко, В.В. Туров, А.А. Чуйко // Химия, физика и технология поверхности. – 2006. – Вып. 11 – 12. – С. 397 – 430.

Гистология / Э.Г. Улумбеков, Ю.А. Челышев, Н.В. Бойчук, Р.Р. Исламов, С.Л. Куз­нецов. – М.: Геотар-Мед., 2002. – 672 с.

Biology of hematopoietic stem cells and progenitors: implications for clinical application / M. Kondo, A.J. Wagers, M.G. Manz, S.S. Prohaska, D.C. Scherer, G.F. Beihack et al. // Annu. Rev. Immunol. – 2003. – V. 21. – P. 759 – 806.

Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. Глушко В.П. – М.: Наука, 1978. – Т. 1.

Atkins B.D., Davis B.H. Experimantal data for a network effect in nitrogen desorption // Langmuir. – 1987. – V. 3. – P. 722 – 725.

Abragam A. The principles of nuclear magnetism. – Oxford: Oxford University. – 1961.

Influence of organic solvents on interfacial water at surface of silica gel and partly sililated fumed silica / V.V. Turov, V.M. Gun’ko, M.D. Tsapko et al. // Appl. Surf. Sci. – 2004. – V. 229. – P. 197 – 313.

Совместная адсорбция бензола и воды наноразмерными углеродными трубками / В.В. Туров, Г.П. Приходько, С.Я. Бричка, М.Д. Цапко // Журн. физ. химии – 2006. –Т. 80. – № 4. – С. 689 – 694.

Behaviour of pure water and water mixture with benzene or chloroform adsorbed onto ordered mesoporous silica / V.M. Gun`ko, V.V. Turov, A.V. Turov, V.I. Zarko, V.I. Gerda, V.V. Janishpolski, I.S. Berezovska, V.A. Tertykh // Central Europ. J. chem. – 2007. – V. 5. – № 2. – P. 420 – 454.

Emsley J.W., Feenej J., Sutcliffe L.H. High resolution nuclear magnetic resonance spectro­scopy. – Oxford: Pergamon press. – 1965.

Опубліковано
2008-07-30
Як цитувати
Turov, V. V., Kerus, S. V., & Gun’ko, V. M. (2008). Hydrate structures in partially dehydrated bone marrow cells as studied by 1H NMR spectroscopy. Поверхня, (14), 443-455. вилучено із http://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/303
Розділ
Медико-біологічні проблеми поверхні