Method of definition of degree of hydration in multicomponent heterogeneous disperse systems

A. V. Adeljanov Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university
О. А. Gorobchenko Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university
О. Т. Nikolov Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university
С. V. Gatash Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university
Ye. M. Mamotjuk S.P. Grigorjev Institute of medical radiology AMSU
V. N. Ivashenko Scientific Production Enterprise "SINTA" Ltd

Keywords: microwave dielectrometry, hydration, nanodiamonds, BSA

Abstract

The method of calculation of the hydration in multicomponent heterogeneous disperse systems is presented. An example of the three-component disperse system representing the aqueous solution of bovine serum albumin (BSA), containing ultra dispersed nanodiamonds, the calculation of hydration on the experimental values of dielectric permittivity of the samples was carried out. The values of complex permittivity of the aqueous solutions of BSA (1 wt. %) in presence of nanodiamonds (0-3,15 wt. %) were measured by the method of microwave dielectrometry on the frequency of 9.2 GHz. Using the Debye equations the values of static permittivity of the samples used for the calculation of hydration were determined. The hydration increases at the adding of nanodiamonds to the protein solution up to the concentration of 1.8 wt. %. It can be explained by the strong ability of nanodiamonds to bind water. Hydration decreases at a further increase in the concentration of nanodiamonds that can be caused by the aggregation of particles.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

A. V. Adeljanov, Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university

4 Svogody Sq., 61077 Kharkov, Ukraine

О. А. Gorobchenko, Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university

4 Svogody Sq., 61077 Kharkov, Ukraine;

О. Т. Nikolov, Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university

4 Svogody Sq., 61077 Kharkov, Ukraine;

С. V. Gatash, Department of biological and medical physics, V.N. Karazin Kharkov national university

4 Svogody Sq., 61077 Kharkov, Ukraine

Ye. M. Mamotjuk, S.P. Grigorjev Institute of medical radiology AMSU

82 Pushkinskaja Str., 61024 Kharkov, Ukraine

V. N. Ivashenko, Scientific Production Enterprise "SINTA" Ltd

143 Gvardeiskoj Armii Str., Kulinichi, 62404 Kharkov, Ukraine;
e-mail: adel_vil@mail.ru

References

1. Якубке Х.-Д., Ешкайт. Х. Аминокислоты. Пептиды. Белки. / Х. Якубке, Х. Ешкайт. – М.: Мир, 1985. – 246 с.

2. Аксенов С.И. Вода и её роль в регуляции биологических процессов. / С. Аксенов. – Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. – 212 с.

3. Степин Л.Д. Исследование диэлектрических свойств дисперсных систем: автореф. дисс. на соиск. уч. степени канд. физ.-мат. наук: спец. 01.04.03 “Радиофизика” / Л.Д. Степин. – Харьков, 1965. – 12 с.

4. Мревлишвили Г.М. Низкотемпературная калориметрия биологических макромолекул. / Г.М. Мревлишвили. – Тбилиси : Мецниереба, 1984. – 189 с.

5. В.А. Кашпур, В.Я. Малеев, Т.Ю. Щеголева // Молекул. Биология. – 1976. – Т.10. – С. 568-575.

6. I.D. Kuntz, W. Kauzmann // Adv. Protein Chem. – 1974. – Vol. 28. – P. 259-345.

7. В.С. Бондарь, А.П. Пузырь // Доклады РАН. – 2000. – Т. 373. – С. 251.

8. А.П. Пузырь, В.С. Бондарь, П.И. Белобров, А.А. Букаемский // Доклады РАН. – 2000. – Т. 373. – C.408.

9. А.М. Ставер, Н.В. Губарева, А.И. Лямкин, Е.А. Петров // Физика горения и взрыва – 1984. – Т. 20, № 3. – С. 100.

10. Г.А. Чиганова // Коллоид. Журн. – 1994. – Т. 56, № 2. – С. 266.

11. Г.А. Чиганова, С.А. Чиганов // Неорганические материалы – 1999. – Т. 35, № 5. – С. 581.

12. A.P. Puzyr A.V. Baron, K.V. Purtov, [etc.] // Diamond and Related Materials. – 2007. – V. 16. – P. 2124-2128.

13. А.П. Пузырь, В.С. Бондарь, З.Ю. Селимханова и [др.] // Сибирское медицинское обозрение. – 2004. – Т.4. – С. 19-23.

14. А.П. Пузырь, Е.В. Бортников, Н.Н. Скобелев, и [др.] // Сибирское медицинское обозрение. – 2005. – Т. 1. – С. 20-24.

15. A.M. Schrand, H. Huang, C. Carlson, [et. al.] // J. Phys. Chem. B. – 2007. – Vol. 111, № 1. – P. 2–7.

16. Е.М. Мамотюк, В.А. Гусакова, Н.Е. Узленкова и [др.] // Український радіологічний журнал. – 2009. – № 17. – С. 65-71.

17. А.П. Пузырь, Д.А. Нешумаев // Биофизика – 2005. – Т. 50, № 1. – С. 101-106.

18. Чиганова Г.А. Разработка методов, способов и технологии направленного изменения свойств ультрадисперсных порошков, синтезированных детонационными методами: автореф. дисс. на соиск. уч. степени доктора техн. наук: спец. 05.16.06 “Порошковая металлургия и композиционные материалы” / Г.А. Чиганова. – Красноярск, 2006. – 41 с.

19. T.J. Buchanan, J.H. Haggis, J.B. Hasted, B.J. Robinson // Proc. Roy. Soc. – 1952. – № 213. – P. 379-391.

20. Grant E.H., Sheppard R.J., South G.P., Dielectric behavior of biological molecules in solution / Grant E.H., Sheppard R.J., South G.P. – Oxford : Clarendon Press, 1978. – 237 p.

21. J.A. Reynolds // Proceedings Physical Society. – 1957. – V. 370, 769 p.

22. О.Т. Николов, Т.А. Жилякова // Журнал физической химии. – 1991. – Т.65, №5. – C. 1417-1420.

23. A.L. Vereshchagin, V.F. Komarov, V.M. Mastikhin, et al. // Proceedings of the Vth All-Union Meeting on Detonation. – 1991. – V. 1, 99 p.

24. В.С. Бондарь, А.П. Пузырь // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, №4. – С. 698-704.