Устройство для определения проницаемости модельных биологических мембран — SU 1109644 (original) (raw)

(56) 1, Либерман Е.А. и НенашевМоделирование взаимодействияных мембран на искусственныхфолипидных мембранах. - фБиоф1970, .15,2, 1014-1021,2. Либерман Е,А. Мембраны(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРОНИЦАЕМОСТИ МОДЕЛЬНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН, содержащее ячейку с разделительной мембраной, измерительныеобратимые электроды, расположенныепо обе стороны мембраны, измерительэлектрической проводимости и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения временипри определении проницаемости двухи более мембран, в ячейке установлен ряд дополнительных отсеков смембранами, причем объем казщогопоследующего отсека составляет0,005-0,5 объема предыдущего, аизмерительный обратимый электродрасположен в каждом отсеке и подключен через коммутатор к измерителюэлекгрической проводимости, 1 1Изобретение относится к биофизике, а именно к устройствам дляопределения проницаемости модельныхбиологических мембран, и может служить для исследования проницаемостиразличных биологически активных соединений.Известно устройство для определения проницаемости бимолекулярныхфосфолипидньж мембран для антибиотиков и ионофоров, заключающегося вФсведении исследуемой мембраны имембраны электрода.11..Известно также устройство дляопределения проницаемости бимолекулярных фосфолипидных мембран дляантибиотиков и разобщителей окислительного фосфорилирования, состоящее иэ измерительной ячейки, содержащей два соизмеримых рабочих отсекас измерительными электродами, мостасопротивлений, регистратора 2 .Недостатками известных устройствявляются низкая точность, ограниченный круг соединений, проницаемость которых можно изучать, а также невозможность определения проницаемости для нескольких мембран.Целью изобретения является сокращение времени, повышение точностипри определении проницаемости двухи более мембран,Поставленная цель достигаетсятемРчто в устройстве для определенияпроницаемости модельных биологических мембран, содержащем ячейку сразделительной мембраной, измерительные обратимые электроды, расположенные по обе стороны мембраны,измеритель электрической проводимости и регистрирующее устройство, при этом в ячейке установлен ряд дополнительных.отсеков с мембранами, причем объем каждого последующего отсека составляет 0,005-0,5 объема предыдущего, а измерительный обратимый электрод расположен в каждом отсеке и подключен через коммутатор к измерителю электрической проводимости.На фиг. 1 изображено устройство, общий вид и измерительная ячейка, разрез, на фиг. 2 - зависимость роста электропроводности от времени, на фиг. 3 - зависимость электропроводности от концентрации, на фиг,4- рост концентрации во времени.Проведение измерений с иомощью предлагаемого устройства проводится, по схеме (фиг.1) для изучения трех 109644 1последовательно расположенных мембран 1-3,Измерительная ячейка состоит изнескольких разных размеров тефлоновых стаканчиков 5-7, которые плотновставляются один в другой так, чтобы отверстия для посадки мембран были расположены концентрически. Затем наружный тефлоновый стакан 5плотно вставляется в стаканчик изоргстекла 4 с плоской и прозрачнойстенкой, что позволяет наблюдать завсеми исследуемыми мембранами готраженном свете с помощью микроско/па. Все отсеки рабочей ячейки 10-13заполняются одинаковой средой иразделяются исследуемыми мембранами1-3. В первый отсек ячейки 10 вводится раствор соли исследуемого ионофора известной концентрации С инаблюдается измерение проводимостивсех исследуемых мембран. Величинапроводимости каждой из последующих2, 3 н т.д. мембран однозначноопределяется концентрацией ионофораво втором 11, третьем 12 и т.д. отсеках рабочей ячейки. Таким образом,ионы ионофора, диффундируя черезпервую исследуемую мембрану 1, попа 30дают во второй отсек ячейки 11 созФдавая со временем определенную концентрацию С 2 ионофора во втором отсеке, затем диффундируя через вторуюмембрану, создают определенную концентрацию ионофора СЗ в третьем,отсеке ячейки и т.д. изменение концентрации исследуемого ионофора нодругую сторону мембраны описываетсяследующим кинетическим уравнениемС фа М-Ехр 1+ -Ч где С- концентрация ионофора в первом отсеке измерительной ячейки; Ч и Ч - соответственно 1-й и 1 2 2-й объемы отсеков ячейки; 50 8 - площадь мембраны, й - время измерений, Р - коэффициент проницаемости мембраны.Поэтому в целях уменьшения времени достижения равновесных концентраций ионофора, добавленного в первый отсек ячейки, во всех остальныхотсеках ячейки каждый последующийотсек рабочей ячейки изготовляется в 10-20 раз меньше относительно предшествующего.Определение электропроводности модельных липидных мембран проводится е помощью хлорсеребряных электродов 9, опущенньж в водные растворы, и электрической схемы, состоящей из коммутатора 14, моста 15 сопротивлений и регистратора 1 б, Коммутатор 14 позволяет переключать мост сопротивлений на каждую из исследуемых мембран и сопоставлять сопротивление мембраны с каким-либо из стандартных сопротивлений из моста сопротивлений. Сопротивление мембраны определяется из известного выраженияЮ"м- Йм О-О где К - сопротивление мембраны;К - стандартное сопротивлениеэквивалента;Н - напряжение включенного вцепь источникамиЦц - падение напряжения на мембране,С помощью известного сопротивления находится удельная проводимость1мембраны я = (где я - удельнаяКа Бпроводимость, Б - площадь мембраны),Измеряемые характеристики мембранрегистрируются с помощью автоматических потенциометров. Водные растворыво всех отсеках рабочей ячейки интен сивно перемешиваются с помощью магнитной мешалки и Т-образных мешалок 8,.ножки которых вставляются в специальные углубления на дне отсеков.Каждая из исследуемьж мембран предва,рительно калибруется в тех же условиях перемешивания в отсутствие остальных мембран, т,е. строится график зависимости электропроводностимембран я данного состава от концентрации ионофора С . Зная значенияэлектропроводностей мембран д в данный момент времени , по этим калибровочным графикам определяются концентрации ионофора в этот моментвремени во втором С, третьем С 5и последующих отсеках ячейки, Удельный поток ионофора через исследуемуюмембрану площади Б определяется изС(с). Чеырееееия 1 - е - -фе . (где ЧБ. Собъем и-го отсека ячейки). Коэффици Зная значения электропроводностимембран 8 в данный момент времени С (фиг.2), по калибровочной зависимости (фиг.3) определяется количество ионофора, в данном случае ТТФБ, прошедшее через первую исследуемую мемб рану, т.е. концентрация ионофора во втором рабочем отсеке. Описанный подход применяется и к последующим мембранам. Как видно из фиг. 4, экспериментально выявленные зависимости роста концентрации ТТФБ от времени - линейны, что является критерием применимости предлагаемогометода измерений. 10 15 20 25 30 35 ент проницаемости Р определяется изТ"- тг: - тсв- ьгП р и м е р. Проводят измеренияиндуцируемых тетрахлор-трифторметилбензимидазолом (ТТФБ) электрических проводимостей модельных липидных мембран, сформированных иэяичного лецитина в концентрации50 мг/мл н-декана (первая мембрана),ие общих липидов мозга в концентра- .ции 20 мг/мл н-декана (вторая мембра"на), из окисленного холестерина вконцентрации 50 мг/мл н-декана(третья мембрана), причем втораямембрана является для первой мембраны одновременно и мембраной-электродом, также как и и-я для (и)-оймембраны,На фиг. 2 показана экспериментально выявленная зависимость ростаэлектропроводности я мембраны (вторая мембрана на фиг.1), сформированной из общих липидов мозга, от времени С при внесении в первый рабочий отсек 10 с раствором 0,05 М бор-.ной кислоты ТТФБ до конечной концентрации 8 10 М.,На фиг. 3 показана экспериментально выявленная зависимость электропроводности я мембраны (вторая мембрана на фиг.1), сформированной израствора общих липидов мозга, отконцентрации С ТТББ в растворе0,05 И борной кислоты в присутствииостальных исследуемых мембран (калиб.ровочная зависимость)На фиг. 4 показан экспериментально выявленный рост концентрации СаТТФБ. во втором рабочем отсеке,11 изме.рительной ячейки во времени С при наличии всех трех исследуемых мембран 1-3,1109644 бильности сократитьчасов. 5Такое выполнение устройства позволяет повысить точность проведения измерений благодаря . стаусловий эксперимента исроки измерений . до трех.1 3035 филиал ППП "Патент", г. Увгород, ул. Проек ТирааНИИПК Государствделам изобреосква, Ж,823 нного комитета СССРеиий и открыгийаушская наб., д. 4/

Смотреть

Устройство для определения проницаемости модельных биологических мембран