ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ ПЭТФ НАНОПОРИСТЫХ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН

260 

полосы поглощения гидроксильных групп (3429 см

-1

), карбонильных, сложноэфирных групп 

(1715  см

-1

).  Необходимо  отметить,  что  на  представленном  на  рисунке  2  спектрах  нами 

указывается  значение  площади  пиков,  пропорциональные  концентрации  соответствующих 

функциональных групп. 

Главное  отличие  между  спектрами  окисленной  и  исходной  ТМ    связано  с  отношением 

интенсивности  полос  поглощения  при  1728 и  1410  см

-1

,  характерных  для  карбоксильных и  

С-Н  ароматических  функциональных  соответственно,  для  которых,  используя  стандартные 

приемы, нами были рассчитаны соответствующие индексы (Таблица 1). 

 

Таблица 1 - Изменение содержания концевых кислородсодержащих групп ПЭТФ ТМ 

Время окисления, 

мин 

[COOH], 

µМ/см

2 

Индекс COOH 

Индекс OH 

(A

3292

/A

2970

)  (A

3546

/(A

3546

+A

3429

))  (A

1728

/(A

1728

+A

1714

)) 

P_TM

1

 

− 

1,023 

0,501 

0,603 

TM

2 

0,236±0,025 

1,035 

0,502 

0,544 

30 

0,334±0,009 

1,040 

0,502 

0,535 

60  

0,407±0,004 

1,045 

0,503 

0,536 

90  

0,384±0,012 

1,041 

0,503 

0,537 

120  

0,412±0,022 

1,044 

0,503 

0,534 

150  

0,325±0,005 

1,036 

0,502 

0,534 

180  

0,507±0,01 

1,027 

0,502 

0,524 

420 

0,583±0,005 

1,025 

0,502 

0,530 

810 

0,578±0,008 

1,036 

0,502 

0,530 

 

Примечания 

  1-Образец ПЭТФ до химического травления; 

  2- Образец ПЭТФ ТМ после травления. 

 

Представленные  данные  указывают  на  значительное  увеличение  концентрации 

карбоксильных  групп  уже  после  30  минут  окисления.  При  выборе  оптимального  времени 

окисления  ПЭТФ  ТМ  руководствовались  концентрацией  карбоксильных  групп  и  временем 

действия окислителя, поэтому в дальнейшем использовались образцы на 180 мин окисления. 

Исходная  ПЭТФ  ТМ  имеет  гидрофобную  поверхность,  а  увеличение  карбоксильных 

групп  будет  повышать  гидрофильность,  которую  можно  охарактеризовать  по  уменьшению 

угла  смачивания водой поверхности. Исследование поверхностных характеристик образцов 

проводили  с  помощью  измерения  краевых  углов  смачивания  (θ)  по  методу  лежащей  капли 

[4]. Для этого каплю рабочей жидкости объемом порядка 15 мкл наносили из микрошприца 

на  поверхность  образцов.  Значение  угла  смачивания  рассчитывали  косвенным 

тригонометрическим  методом  по  фотографическим  изображениям  капли  на  исследуемом 

образце  при  помощи  электронного  транспортира,  и  гониометрическим  методом  исходя  из 

основных размеров капли по формуле (1), при  условии, что θ<90°. 

 

 

(1) 

где θ - краевой угол смачивания, r

k 

– радиус площади контакта капли с поверхностью, 

h

k

 – высота капли. 

Так,  для  определения  краевого  угла  смачивания  в  одном  эксперименте  на  пленку 

ПЭТФ наносили 10 капель и проводили измерения, после чего вычисляли среднее значение, 

при  этом  точность  измерения  краевого  угла  смачивания,  согласно  используемой  методике,  

составляет ±1°. 

261 

 

Рисунок 3 - Изменение краевого угла смачивания ПЭТФ ТМ в зависимости от времени 

окисления. 

На рисунке 4 представлены фотографии капель дионизированной воды на исследуемых 

образцах ПЭТФ ТМ. Данные снимки отчетливо фиксируют значительную разницу величин 

краевого угла смачивания. 

 

 

 

 

а 

б 

в 

г 

Рисунок 4 - Фотографии образцов ПЭТФ ТМ: после травления (а), 60 мин окисления 

(б), 120 мин окисления (в), 180 мин окисления (г) 

Окисленная  ПЭТФ  пленка  послужила  основой  для  дальнейшей  модификации  ее 

различными  химическими  реагентами.  Используя  высокую  реакционную  способность 

карбоксильных  групп  была  проведена  двустадийная  модификация,  первая  стадия  которой 

заключается в активации карбоксильных групп ПЭТФ ТМ (1) смесью диметиламинопропил-

3-этилкарбодиимид  гидрохлорида  (EDC)  и  гидроксисукцинимида  (NHS)  с  образованием 

высокореакционноспособного  эфира  (2)  и  его  последующей  конденсации  за  счет 

образования    ковалентной    связи    с    соединениями,    имеющими    первичную                        

NH

2

-группу (схема 5).  

OH

O

(1)

OH

O

(1)

OH

O

(1)

OH

O

(1)

C

N

N

N

O

O

C

N

NH

N

N

O

O

HO

O

O

N

O

O

+

HCl

+

HCl

H

2

N R

N

H

O

R

(2)

(3) R= -CH

2

CH

2

NH

2

(4) R= -CH

2

CH

2

NH

2

OH

O

(1)

OH

O

Активация

Функционализация

(1)

 

Рисунок 5 - Схема химическая функционализация при помощью EDC/NHS  

ИК-спектры  соединения  (2)  характеризуются  следующими  валентными  колебаниями: 

на стадии активации имеются пики, характерные для O-N при 1505 см

-1

и RCO- R' при 1715, 

1244 см

-1

. ИК-пектры соединений (3,4) содержат пики при 1578 и 1715см

-1

, характерные для 

RNH

2

 и RCO-NH-R'- групп соответственно. 

Еще  один  метод  модификации  протекает  по  аналогичной  схеме,  но  на  стадии 

активации  вместо  NHS  участвует  пентафторфенол  (PFP)(5)  (рисунок  6)  с  последующей 

конденсацией  с  2,2′-азобис(2-метилпропионамидинa)гидрохлоридом  (АВАР)  (6)  [5], 

имеющим  высокореакционоспособную  имидную  группировку  -N=N-,  подходящую  для 

дальнейшей функционализации: 

262 

C

C

H

3

C CH

3

NH

N N

C

H

3

C

CH

3

C

HN NH

2

F

5

HO

O

O

F

5

C

N

H

O

ABAP

OH

O

C

N

N

N

Активация

+

HCl

(1)

O

O

C

N

NH

N

+

HCl

(5)

(6)

 

Рисунок 6 - Схема химической функционализаци системой EDC/PFP  

Рисунок 7 - ИК-спектры исследуемых ПЭТФ ТМ: образец после окисления (А) и после 

модификации (АВАР) (В) 

В  ИК-спектре,  представленных  на  рисунке  7,  имеются  характеристические  пики  для 

валентных  колебаний  C-F  –  связи  (1340  см

-1

),  свидетельствующие  о  прохождении  стадии 

активации,  а  также  сигнал  при  1715,  1505см

-1

,  характерные  для  RCO-NH-R'  соединений. 

Присутствует пик при 1578 см

-1

 , отвечающий за -N=N- и RNH

2 

группы. 

Рентгеновская  фотоэлектронная  спектроскопия  (РФЭС)  является  одним  из  самых 

информативных  и  достоверных  методов  качественного  и  количественного  анализа  в 

современном  материаловедении.  Для  оценки  количественных  изменений  в  исследуемых 

образцах  нами  были  получены  РФЭС  спектры  в  национальном  центре  Нанотехнологий 

UNAM (Анкара, Турция) (рисунок 8). Спектры снимали на  K-Alpha – Monochromated high-

performance  XPS  spectrometer  при  ускоряющем  направлении  200  эВ  с  шагом  1,0  эВ,  а  для 

получения спектров высокого разрешения – при 30 эВ с шагом 0,1 эВ. 

 

 

а 

 

б 

 

 

г 

263 

в 

Рисунок 8 - РФЭС-спектры окисленной (1) ПЭТФ ТМ (а); (2) - (б), (5) - (в) и после реакции с 

АВАР (г) ПЭТФ ТМ 

 

Таблица  2  Отношение  процентного  содержания  элементов  в  окисленной  и 

модифицированной ПЭТФ ТМ 

Соединение 

Процентное соотношение атомных масс 

О/С 

N/С 

F/С 

(1) 

0,380 

- 

- 

(2) 

0,344 

0,028 

- 

(5) 

0,362 

- 

0,051 

(6) 

0,297 

0,034 

- 

 

По  данным  таблицы  4  видно,  что  на  РФЭС-спектрах  появляются  пики, 

соответствующие  азотсодержащим  функциональным  группировкам  в  соединении  (2)  и  (6), 

фторсодержащим  группировкам  (5)  [6],  что  позволяет  судить  об  успешной  прививке 

мономеров на поверхность ПЭТФ ТМ. 

 

Список использованных источников 

 

1 Ulbricht M. Advanced functional polymer membranes // Polymer. - 2006. - №47. - Р. 2217–2262 

.  

2 Антонов А.Ю., Машенцева А.А., Горин Е.Г. Особенности первичной функционализации и 

анализа  поверхности  ПЭТФ  нанопористых  мембран  //  Вестник  КазГУ  им.  Аль-Фараби. 

Сер.химия.- 2012.- 3(67).- С. 130-134.  

3  Roux  S.,  Demoutier-Champagne  S.  Surface-Initiated  Polymerization  from  Poly(ethylene 

terephthalate) // Polym. Chem. - 2003. - №41. - Р. 1347–1359.  

4  Федорова  С.С.  Модификация  электрофизических  свойств  пленки  полиэтилентерефталата 

ионно-плазменным осаждением наноразмерных покрытий на основе углерода: дис. канд. тех. 

наук: 05.27.06. - М., 2005. - 153 с. 

5 Chollet C., Chanseau C., Brouillaud B., Durrieu M.C. RGD peptides grafting onto poly(ethylene 

terephthalate)  with  well  controlled  densities  //  Biomolecular  Engineering.−  2007.−  Vol.24.−  P. 

477−482. 

6  Alem  H.,  Duwez  A.  Microstructure  and  thermo-responsive  behavior  of  poly(N-

isopropylacrylamide)  brushes  grafted  in  nanopores  of  track-etched  membranes  //  Journal  of 

membrane science.- 2008.-№308.-Р.75-86. 

 

 

УДК 54.07 

КИСЛОТНОСТЬ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА.МЕТОДЫ ЕЕ ОПРОЕДЕЛЕНИЯ 

Арзалумов Р.Р., extream_retek_1@mail.ru 

Карагандинский медицинский колледж, Караганды 

Научный руководитель – Д.К. Жантурина 

 

Актуальность проблемы.

. 

В XI веке болезни ЖКТ представляют огромную проблему современности, в частности 

желудка.  Причинами  заболеваемости    является  повышение  или  понижение  кислотности 

желудочного  сока,  т.е.  разбалансировка  функционирования  механизмов  кислотопродукции 

или  кислотонейтрализации.    Важнейшим  диагностическим  фактором  являются  величина 

кислотности  в  различных  частях  органов  верхних  отделов  желудочно-кишечного  тракта 

(ЖКТ), изменение этих величин во времени. Дляпредупреждения болезни и выявлении ее на 

264 

ранней  стадии  требуется  определение  желудочного  сока.  В  наше  время  используют  много 

различных  методов  определения,    как  клинических,  так  и  химически  лабораторных.  

Поэтому,в данной работе я хочу исследовать кислотность  в организме человека, ее влияние 

на  здоровье  и  функционирование  организма.  Рассмотреть  кислотность  желудочного  сока  и 

распространенность химических и клинических  методов определения рН в желудке. 

Цели  и  задачи  исследования.                                                                                                               

.

 

Цель:Исследовать  pH  среды    в  жидкостях  необходимых  для  нормальной  работы 

организма,выявить  влияние  кислотности  среды  на  здоровье  человека,  и  убедиться  в 

достаточной  оснащенности  необходимым  оборудованием  для  данных  исследований. 

Задачи:  

1) Изучить литературные источники по названой теме; 

2) Практически ознакомиться с химической и клинической методикой определения pH среды 

в желудке. 

Показатель «pH» что это?

. 

Показатель  «pH»    -  это  мера  активности  ионов  водорода  в  растворе,    количественно 

выражающая  его  кислотность,  вычисляемая  как  отрицательный  десятичный  логарифм 

активности водородных ионов, выраженной в молях на литр[12].

. 

Для  определения  значения  pH  растворов    в  учебных  лабораторияхшироко  используют 

несколько  методик.  Водородный  показатель  можно  приблизительно  оценивать  с  помощью 

индикаторов,  точно  измерять  pH-метром  или  определять  аналитически  путѐм,  проведением 

кислотно-основного титрования.  

Для  грубой  оценки  концентрации  водородных  ионов  широко  используются  кислотно-

основные  индикаторы  —  органические  вещества-красители,  цвет  которых  зависит  от  pH 

среды.  К  наиболее  известным  индикаторам  относятся  лакмус,  фенолфталеин,  метиловый 

оранжевый (метилоранж) и другие.

. 

Использование  специального  прибора  —  pH-метра  —  позволяет  измерять  pH  в  более 

широком  диапазоне  и  более  точно  (до  0,01  единицы  pH),  чем  с  помощью  индикаторов.  

Способ  отличается  удобством  и  высокой  точностью,  особенно  после  калибровки 

индикаторного электрода в избранном диапазоне рН.Позволяет измерять pH непрозрачных и 

цветных растворов и потому широко используется.

 

Аналитический объѐмный метод — кислотно-основное титрование — также даѐт точные 

результаты  определения  кислотности  растворов.  Раствор  известной  концентрации  (титрант) 

по каплям добавляется к исследуемому раствору. 

При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности  — момент, 

когда  титранта  точно  хватает,  чтобы  полностью  завершить  реакцию,  —  фиксируется  с 

помощью  индикатора.  Далее,  зная  концентрацию  и  объѐм  добавленного  раствора  титранта, 

вычисляется кислотность раствора.[3] 

Нормальными показателями кислотности являются: 

- pHкислых растворов должен быть меньше 7; 

- pHнейтральных растворов должен быть равен 7; 

- pHщелочных растворов должен быть больше 7.[11]

. 

К  кислым  раствором  относятся:  аккамуляторная  кислота,  желудочный  сок,  лимонный 

сок,  пищевой  уксус,  апельсиновый  сок.  Нейтральным  раствором  является:  дистилированная 

вода.  К  щелочным  раствором  относятся:  отбеливающие  средства,  сыворотка  крови,  раствор 

аммиака.[12] 

Влияние «pH»  на организм 

Влияние  кислотности  на  организм  является  очень  важным  фактором,  так  как 

повышенный  уровень  кислотности  в  организме  может  являться  источником  многих 

заболеваний. 

Например, нормальный рН крови 7,35 – 7,45 – это слабо – щелочной уровень организма. Если 

уровень  содержания  щелочи  в  крови  становится  ниже  этого  значения,  кислотность 

повышается,  что,  в  свою  очередь,  отражается  на  физическом  состоянии  человека,  и 

265 

сопровождается 

такими 

факторами 

как:быстрая 

утомляемость,рассеянное 

внимание,ухудшение памяти,головные боли, боли в ногах,бессонницаи многое другое. 

Это  лишь  первые  признаки  повышения  кислотности.  Когда  рН  падает  ниже  7,0 

человеческий  организм  подвергается  большой  опасности.  Затрудняется  выделение  вредных 

веществ  и  вывод  продуктов  жизнедеятельности  из  организма,  что  увеличивает  нагрузку  на 

печень, почки и другие органы, в связи с чем, человеческое тело становится более уязвимым 

для различных болезней. 

В  норме    кислотность  организма  должна  быть  от    7,34  до  7,4  ТЕ.Повышенная    же 

кислотность,  может привести к остеопарозу, атеросклерозу, артриту, образованию камней в 

почках  и  мочевом  пузыре,  ожирению,  диабету,  раковым  заболеваниям,  язве,  и  др.  К 

повышению кислотности в организме человека приводит: неправильное питание, отсутствие 

регулярных  физических  нагрузок,  стрессы,  депрессии,  вредные  привычки,  загрязнение 

окружающей среды и многое другое. 

Экспериментальная часть. Кислотность желудочного сока. 

Кислотность желудочного сока — характеристика концентрации кислоты в желудочном 

соке.  Измеряется  в  единицах  рН.  В  настоящее  время  для  определения  рН  в  учебной  и 

клинической 

лабораториях 

используют 

много 

различных 

методов. 

Наиболее простой — при помощи ионообменных смол («Ацидотест», «Гастротест» и др.) по 

степени  окрашивания  мочи.  Метод  имеет  небольшую  точность  и,  поэтому, 

малоинформативен. В последнее время применяется редко. 

Аспирационные методы. Наиболее распространѐн из них метод фракционного зондирования. 

Содержимое  желудка  отсасывается  при  помощи  резиновой  трубки,  а  затем  исследуется  в 

лаборатории.  Этот  метод  имеет  свои  достоинства,  но  имеет  и  серьѐзные  недостатки.  В 

процессе  отсасывания  содержимое  желудка,  полученное  из  разных  функциональных  зон, 

перемешивается. К тому же сам процесс отсасывания нарушает нормальную работу желудка, 

искажая результаты исследования. 

Метод окрашивания стенки желудка при помощи орошения еѐ специальным красителем через 

канал эндоскопа во время проведения гастроскопии. Этот метод также не может обеспечить 

требуемую  точность,  визуальное  определение  кислотности  по  изменению  цвета  красителя 

дает очень приблизительные результаты.[5] 

Электрометрический метод измерения кислотности непосредственно в желудочно-кишечном 

тракте  —  внутрижелудочная  рН-метрия.  Это  наиболее  информативный  и  физиологичный 

метод. Позволяет с помощью специальных приборов — ацидогастрометров, оснащѐнных рН-

зондами  с  несколькими  датчиками  рН,  измерять  кислотность  одновременно  в  разных  зонах 

желудочно-кишечного  тракта  в  течение  длительного  времени  (до  24-х  часов  и  более). 

Недостатком  метода  является  невозможность  измеренияобщего  объѐма  кислотопродукции 

желудка.[1] 

Наиболее  доступным,  для  определения  кислотности  в  условиях  учебной  лаборатории, 

является  –  метод  титрования  и  определение  с  помощью  прибора  рН-метра. 

В  методе  титрования  кислотность  желудочного  сока  представляет  собой  сумму  свободной 

соляной  кислоты  +  связанной  соляной  кислоты  +  кислотный  остаток.  Кислотность 

определяется титрованием 10 или 5 мл профильтрованного желудочного сока 0,1  раствором 

едкого натра.[11]

.

 

Нормами кислотности в желудке является: 

- Общая кислотность от 40 до 60 ТЕ; 

 -  Свободная  соляная  кислота  от  20  до  40  ТЕ;                                                                                             

.

 

 -  Связанная  соляная  кислота  от  10  до  15ТЕ;                                                                                   

.

 

 -  Кислотный  остаток    от  3  до  8ТЕ.                                                             

.

 

При нормальном уровне кислотности желудочного сока  не  требуется определение молочной 

кислоты, для выявления  какой-либо патологии.[10] 

266 

Таким  образом,  в  условиях  учебной  лаборатории  я  определил  кислотность  желудочного 

содержимого  методом  титрования,  и  сопоставил  с  электронными  данными  рН-метра, 

убедившись в эффективности химической технологии. 

Цель эксперимента. 

Определять  кислотность  желудочного  сока  различными  методами,  делая  уклон  на 

сопоставление клинических и химико-лабораторных анализов с дальнейшим подтверждением 

данных результатов  в клинических условиях. 

жүктеу/скачать 15,22 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: