Электрохимия, 2024, № 5
научный журнал
Покупка
Новинка
Тематика:
Электрохимия
Издательство:
Наука
Наименование: Электрохимия
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 60
Дополнительно
Доступ онлайн
4 485 ₽
В корзину
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук
ЭЛЕКТРОХИМИЯ
том 60 № 5 2024 Май
Основан по инициативе А. Н. Фрумкина
в январе 1965 г.
Выходит 12 раз в год
ISSN: 0424-8570
Индекс журнала в каталоге Роспечати 39447
Журнал издается под руководством
Отделения химии и наук о материалах РАН
Главный редактор
Академик РАН А.Ю. Цивадзе
Зам. главного редактора
В.Н. Андреев, М.А. Воротынцев
Ответственный секретарь
Е.В. Золотухина
Редакционная коллегия:
Я.Г. Авдеев, О.В. Бушкова, В.М. Волгин, О.Л. Грибкова, Г.А. Евтюгин, А.В. Иванищев, В.В. Кондратьев,
А.Г. Кривенко, В.В. Кузнецов, В.А. Курмаз, Н.В. Лысков, К.Н. Михельсон, А.Д. Модестов,
В.В. Никоненко, А.М. Скундин, Н.В. Смирнова, Д.Г. Яхваров
Международный комитет:
К. Аматор (Париж, Франция), Е.В. Антипов (Москва, РФ), П. Атанасов (Ирвин, США),
Б.М. Графов (Москва, РФ), А.Д. Давыдов (Москва, РФ), Ю.А. Добровольский (Черноголовка, РФ),
Жун Чен (Nankai, Китай), Ю.П. Зайков (Екатеринбург, РФ), Дж. Инзельт (Будапешт, Венгрия),
Р.Дж. Комптон (Оксфорд, Англия), П.Й. Кулеша (Варшава, Польша), Д. Орбах (Бар-Илан, Израиль),
С. Сатиропулос (Тессалоники, Греция), Й. Ульструп (Лингби, Дания), Х.М. Фелью (Аликанте, Испания),
А.Р. Хилман (Лестер, Англия), Ф. Шольц (Грайфсвальд, Германия), А.Б. Ярославцев (Москва, РФ)
Консультативный совет:
А.Г. Волков (Хантсвил, США), В.А. Гринберг (Москва, РФ), А. Куликовский (Юлих, Германия),
Т.Л. Кулова (Москва, РФ), С.А. Мартемьянов (Пуатье, Франция), А.И. Маршаков (Москва, РФ),
А. Пронь (Варшава, Польша), Г. Рагойша (Минск, Белоруссия), В.А. Сафонов (Москва, РФ),
Я. Стейскал (Прага, Чехия), Е.Е. Ферапонтова (Архус, Дания), В.В. Хартон (Авейро, Португалия)
Электронная почта редколлегии журнала “Электрохимия”: rjelectrochemistry@yandex.com
Адрес: 119071, Москва, Ленинский проспект, 31
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Редакция журнала “Электрохимия”
e-mail: ftse@mail.ru
Зав. редакцией Т.С. Филатикова
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия журнала “Электрохимия”
(составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ
Том 60, номер 5, 2024
Изменение проводимости бислойных липидных мембран
под действием плюроников L61 и F68: сходство и различие
А. А. Аносов, Е. Д. Борисова, О. О. Константинов, Е. Ю. Смирнова,
Е. А. Корепанова, В. А. Казаманов, А. С. Дерунец 331
Процессы на платиновых электродах при катодной поляризации
в спиртовом растворе азотнокислого эрбия
С. А. Волчек, В. А. Яковцева 341
Электроосаждение лития в присутствии поверхностно-активных веществ
С. С. Алпатов, Ф. А. Васильев, В. Х. Алешина,
Т. А. Ваграмян, О. А. Семенихин 349
Анализ спектров электрохимического импеданса и строения
твердоэлектролитной интерфазы на электроосажденном металлическом литии
с использованием метода распределения времен релаксации
С. С. Алпатов, Ф. А. Васильев, В. Х. Алешина,
Т. А. Ваграмян, О. А. Семенихин 361
Влияние декалина и перфтордекалина на дендритообразование
в процессе работы металлического литиевого анода
С. С. Алпатов, Ф. А. Васильев, О. А. Семенихин 373
Contents
Vol. 60, No 5, 2024
Changes in the Conductivity of Bilayer Lipid Membranes under the Action
of Pluronics L61 and F68: Similarities and Differences
А. А. Anosov, E. D. Borisova, О. О. Konstantinov, Е. Yu. Smirnova,
Е. А. Korepanova, V. А. Kazamanov, А. S. Derunets 331
Processes at Platinum Electrodes During the Cathode Polarization
in Alcohol Erbium Nitrate Solution
S. A. Volchek, V. A. Yakovtseva 341
Electrodeposition of Lithium in the Presence of Surfactants
S. S. Alpatov, F. A. Vasiliev, V. Kh. Aleshina,
T. A. Vagramyan, O. A. Semenikhin 349
Analysis of the Electrochemical Impedance Spectra and the Structure
of the Solid Electrolyte Interphase on Electrodeposited Metallic Lithium
using the Distribution of Relaxation Times Method
S. S. Alpatov, F. A. Vasiliev, V. Kh. Aleshina, T. A. Vagramyan,
O. A. Semenikhin 361
The Effect of Decalin and Perfluorodecalin on Dendrite Formation
at Metal Lithium Anodes during their Operation
S. S. Alpatov, F. A. Vasiliev, O. A. Semenikhin 373
ЭЛЕКТРОХИМИЯ, 2024, том 60, № 5, с. 331–340
УДК 544.6.018.22+ 577.352.26
ИЗМЕНЕНИЕ ПРОВОДИМОСТИ БИСЛОЙНЫХ ЛИПИДНЫХ
МЕМБРАН ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПЛЮРОНИКОВ L61 И F68:
СХОДСТВО И РАЗЛИЧИЕ1
© 2024 г. А. А. Аносовa, b, Е. Д. Борисоваa, *, О. О. Константиновa, Е. Ю. Смирноваa,
Е. А. Корепановаc, В. А. Казамановd, А. С. Дерунецe
aФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет),
Москва, 119991 Россия
bИнститут радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва, 125009 Россия
сРоссийский национальный исследовательский медицинский университет
им. Н. И. Пирогова, Москва, 117997 Россия
dМИРЭА – Российский технологический университет, 119991, Москва, Россия
eНИЦ “Курчатовский институт”, Москва, 123182 Россия
* e-mail: ryleeva_e_d@staff.sechenov.ru
Поступила в редакцию 06.06.2023 г.
После доработки 13.10.2023 г.
Принята к публикации 16.10.2023 г.
Исследовано изменение проводимости плоских бислойных липидных мембран из азолектина,
вызванное плюрониками L61 и F68 с одинаковой длиной гидрофобных блоков поли(пропиле ноксида) и разной длиной гидрофильных блоков поли(этиленоксида). Интегральная проводи мость мембран увеличивается с ростом концентраций обоих плюроников. При одинаковой кон центрации плюроников в растворе проводимость для L61 выше. По литературным данным [24]
для L61 и F68 были рассчитаны концентрации плюроников, связанных с бислоем. При близких
концентрациях связанных с мембраной плюроников проводимости мембран также близки. Был
сделан вывод, что появление в мембране одинаковых гидрофобных частей плюроников L61 и F68
вызывает одинаковый рост проводимости в первом приближении. Форма кривых проводимо сти-концентрации является суперлинейной для L61 и сублинейной для F68. В присутствии обоих
плюроников для приблизительно 40% мембран наблюдаются скачки проводимости с амплитудой
от 10 до 300 пСм и выше. Мы связываем наблюдаемые скачки проводимости с возникновением
в мембране проводящих пор или дефектов. Количество зарегистрированных в мембране пор было
случайной величиной с большой дисперсией и не коррелировало с концентрацией плюроника.
Разница между средними проводимостями пор для мембран с L61 и F68 не была статистически
значимой.
Ключевые слова: бислойные липидные мембраны, плюроник, мембранная проводимость, флуктуа ции мембранного тока, липидная пора
DOI: 10.31857/S0424857024050019, EDN: QOKIBM
CHANGES IN THE CONDUCTIVITY OF BILAYER LIPID
MEMBRANES UNDER THE ACTION OF PLURONICS L61 AND F68:
SIMILARITIES AND DIFFERENCES
© 2024 А. А. Anosova, b, E. D. Borisovaa, *, О. О. Konstantinova, Е. Yu. Smirnovaa,
Е. А. Korepanovac, V. А. Kazamanovd, А. S. Derunetse
aI. M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, 119991 Russia
bKotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences, Moscow, 125009 Russia
сPirogov Russian National Research Medical University, Moscow, 117997 Russia
1 Дополнительные материалы размещены в электронном виде по DOI статьи “Изменение проводимости бислойных липид ных мембран под действием плюроников L61 и F68: сходство и различие”
331
АНОСОВ и др.
dMIREA – Russian Technological University, Moscow, 119991 Russia
eNational Research Centre “Kurchatov Institute”, Moscow, 123182 Russia
* e-mail: ryleeva_e_d@staff.sechenov.ru
The effect of pluronics L61 and F68 with the same length of hydrophobic poly(propylene oxide) blocks
and different lengths of hydrophilic poly(ethylene oxide) blocks on the conductivity of planar bilayer lip id membranes made of azolectin was investigated. The integral conductivity of the membranes increases
with increasing concentrations of both pluronics. With the same concentration of pluronics in solution,
the conductivity for L61 is higher. According to the literature data [24]. At close concentrations of mem brane-bound pluronics, membrane conductivities are also close. It was concluded that the appearance of
identical hydrophobic parts of pluronics L61 and F68 in the membrane causes the same increase in con ductivity in the first approximation. The shape of the conductivity-concentration curves is superlinear for
L61 and sublinear for F68. In the presence of both pluronics, conduction spikes with an amplitude from 10
to 300 pSm and higher are observed for approximately 40% of the membranes. We associate the observed
surges in conductivity with the appearance of conductive pores or defects in the membrane. The number
of pores registered in the membrane was a random variable with a large variance and did not correlate with
the concentration of pluronic. The difference between the average pore conductivities for membranes with
L61 and F68 was not statistically significant.
Keywords: bilayer lipid membranes, pluronic, membrane conductivity, membrane current fluctuations,
lipid pore
ВВЕДЕНИЕ Гидрофобная центральная часть L61 встраивает ся в мембрану, -гидрофильные края находятся на Плюроники представляют собой симметрич поверхности мембраны. В случае если плюроникные триблок-полимеры поли(этиленоксид) –
F68 находится в окружающем мембрану раство-поли(пропиленоксид) – поли(этиленоксид)
ре в виде капсулы, то он слабо взаимодействуетPEO-PPO-PEO. Амфифильная природа плюро с мембраной. Внешняя часть капсулы образова-ников позволяет использовать их в биомедицин на гидрофильными концами молекулы, внутрен-ских и фармацевтических целях как перспек няя – гидрофобной центральной частью [15]. Этотивные переносчики лекарств и поверхностные
стабилизаторы. [1–3]. Плюроники с большим справедливо для подавляющего большинства мосодержанием гидрофильных PEO-блоков ис- лекул F68, однако часть молекул взаимодействует
пользуются для предотвращения адсорбции бел- с мембраной аналогично L61.
ков. Например, плюроники F68, F108 и F127 Методы молекулярной динамики использушироко используются для формирования обо- ются для изучения взаимодействия плюроников
лочек, обеспечивающих “скрытность” колло- и липидных бислоев [16–19]. Они показывают,
идных носителей лекарственных средств [4]. что полимеры могут локализоваться на границе
Плюроники F68 и L61 с одинаковыми по длине раздела, частично или полностью включаться
гидрофобными участками РРО показывают спо- в структуру мембраны в зависимости от относобность к ингибированию P-гликопротеинов, сительного размера, массовой доли и гидрофобприводящих к снижению поглощения лекарств ности.
клетками [5]. Плюроник L61 оказался самым эф- Также проводились исследования влияния
фективным для доставки доксорубицина в опу- плюроников на электрические свойства плоских
холевые ткани с лекарственной резистентно- бислойных липидных мембран (БЛМ). В рабостью [6, 7]. К свойствам плюроника F68 относят те [20] было показано увеличение проводимоего нейропротективное действие и улучшение сти мембраны из дифитаноилфосфатидилхолина
функционирования множества типов клеток, (DPhPC) при симметричной добавке L61 с обеих
имеющих поврежденные или изначально негер- сторон БЛМ. При этом наблюдалось редкое пометичные мембраны [8]. явление дискретных флуктуаций тока, что пред Исследования взаимодействия плюрони- полагало появление в мембране сквозных пор.
ков F68 и L61 с липидными монослоями [9–11] В работе [21] изучали различия в изменении прои бислоями липосом [12–14] показали, что ги- водимости мембран при добавлении плюроников
дрофобные блоки PPO внедряются в углеводо- L61 и F68. Было показано, что при добавлении
родную область липидной мембраны, гидро- L61 интегральная проводимость мембран возрасфильные блоки PEO остаются в водной фазе. тала, при этом наблюдалось появление допол ЭЛЕКТРОХИМИЯ том 60 № 5 2024
ИЗМЕНЕНИЕ ПРОВОДИМОСТИ БИСЛОЙНЫХ ЛИПИДНЫХ 333
нительных пор. При добавлении в окружающий меры предварительно покрывались тонким слоем
раствор плюроника F68 такой же концентрации, раствора азолектина и высушивались для форкак и L61, проводимость мембран с F68 была ни- мирования стабильных мембран. Азолектиноже, чем с L61. С увеличением концентрации F68 вые мембраны формировались после добавления
проводимость также возрастала, но на фоне вы- раствора 0.1 М KCl с плюрониками в обе ячейки
сокой фоновой проводимости наблюдалось бло- камеры. Измерения проводились при комнатной
кирование уже существующих пор. температуре 21 ± 1°C.
В данной статье мы сравниваем изменение Электрические измеренияпроводимости азолектиновых БЛМ при добав Электроды Ag /AgCl помещались в оба отсекалении плюроников F68 и L61, имеющих одина камеры. Трансмембранный ток регистрироваликовое число гидрофобных PPO блоков. Мы по усилителем VA-10X (NPI Electronics GmbH, Гер-казываем, что, если эти гидрофобные структуры
мания) с сопротивлением обратной связи 5 ГОмоказались в мембране, то вызванное плюроника и постоянной времени 20 мс. Флуктуации тока ре-ми появление проводимости одинаково для обо гистрировали с частотой дискретизации 1 кГц наих плюроников в первом приближении.
16-разрядном АЦП (L–Card, Россия). Измерения
проводились в режиме фиксации напряжения. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Радиусы пор
Липиды, плюроники и электролит Встраивание плюроников в мембрану приво Азолектин (Avanti Polar Lipids, США) исполь- дило к возрастанию ее проводимости, носившезовали для формирования плоских БЛМ. Окру- му скачкообразный характер. Мы полагали, что
жающий мембрану раствор содержал 0.1 М KCl возрастание проводимости обусловлено возникс добавлением плюроников заданной концен- новением проводящих пор. Если рассматривать
трации. Использовались плюроники L61 (PEO- эти поры как цилиндры и считать, что удельная
PPO-PEO: 2–30–2) и F68 (75–30–75) с одина- проводимость в поре равна проводимости в окруковым числом гидрофобных и разным числом жающем растворе, то радиус пор R можно пригидрофильных блоков. Плюроник L61 получен от ближенно оценить известной формулой [23]:
Sigma-Aldrich, Германия, плюроник F68 поставлен Gibco by Thermo Fisher Scientific, США. R = Gh πg , (1)
где h = 5 нм – толщина мембраны, G – проводи- Измерение критической концентрации
мость поры, g = 1.04 См/м – удельная проводи- мицеллообразования (ККМ) плюроников
мость 0.1 М раствора KCl при комнатной темпе- Для нахождения ККМ был выбран метод спек- ратуре. Отметим, что в литературе отсутствуюттрофотометрии. Измерения оптической плотно- точные оценки удельной проводимости электро-сти растворов плюроников L61 и F68 различных литов в узком канале, поэтому рассчитанные поконцентраций проводились при помощи спек- формуле (1) оценки размера пор являются при-трофотометра СФ-26 (ЛОМО, Россия) в раство- близительными.ре 0.1 M KCl при комнатной температуре 21 ± 1°C
на длине волны УФ-излучения 360 нм. В резуль РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕтате была получена ККМ для плюроника L61
~100 мкМ, что в три раза больше максимальной На рис. 1а представлена зависимость удельконцентрации (30 мкМ), используемой в элек- ной проводимости азолектиновых мембран от
трических измерениях. Для F68 ККМ была выше концентрации плюроников L61 и F68 в окружаконцентрации начального раствора от произво- ющем растворе. Исследовано 14 контрольных
дителя – 10% или 13.2 мМ, что более чем в 25 раз мембран, 23 мембраны с L61 и 28 мембран с F68.
больше максимальной концентрации (480 мкМ), Обнаружено, что с увеличением концентраиспользуемой в измерениях (см. дополнительные ции плюроников увеличивается проводимость
материалы). мембраны. При линейной аппроксимации экс периментальных данных в логарифмическом
Плоские липидные бислойные мембраны масштабе были получены концентрационные
БЛМ формировались по методу Мюллера зависимости удельной проводимости мембран:
[22], использовался раствор азолектина в декане gL61 = 15.3 × C 1.3 и gF68 = 12.9 × C 0.7 пСм/мм2 для
с концентрацией 30 мг/мл. Края круглого отвер- обоих плюроников. Стандартные ошибки в опрестия площадью 0.5 мм2 в стенке тефлоновой ка- делении показателей степени составляют 1.3 ± 0.1
ЭЛЕКТРОХИМИЯ том 60 № 5 2024
Доступ онлайн
4 485 ₽
В корзину