Μελέτη του μηχανισμού αυτο-συσσωμάτωσης και διαμορφωτικών αλλαγών σε διαλύματα πολυπεπτιδίων με αντιμικροβιακή δράση χρησιμοποιώντας τεχνικές αποκατάστασης υπερήχων, φασματοσκοπία Raman και θεωρητικούς υπολογισμούς
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Τρύφων, Αφροδίτη
Tryfon, Afrodite
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η μελέτη των διαλυμάτων της νισίνης με αραιό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος (HCl). Το σύστημα μελετήθηκε με τη χρήση των ακουστικών τεχνικών αποκατάστασης υπερήχων, και συγκεκριμένα με την τεχνική διέλευσης (transmission), για τον προσδιορισμό, τόσο των παραμέτρων των διαδικασιών
αποκατάστασης, όσο και της ταχύτητας διάδοσης του ήχου στα διαλύματα, με σκοπό τη διερεύνηση των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται σε αυτά. Επιπλέον, με τη χρήση της
δονητικής φασματοσκοπίας Raman και της φασματοσκοπίας απορρόφησης UV – Vis αποδείχθηκε πως ένας από τους μηχανισμούς που πραγματοποιούνται στα υδατικά διαλύματα της Νισίνης είναι ο μηχανισμός αυτοσυσσωμάτωσης, όπου σχηματίζονται διμερή του μορίου. Επιπλέον, η ανάλυση των δεδομένων της υπερηχητικής αποκατάστασης αποκάλυψε πως στα διαλύματα πραγματοποιούνται δύο διακριτές διαδικασίες αποκατάστασης, οι οποίες αποδίδονται στην αντίδραση διαμορφωτικής αλλαγής και στο μηχανισμό συσσωμάτωσης. Η υπόθεση πως ο πρώτος μηχανισμός αποδίδεται στη διαμορφωτική αλλαγή επιβεβαιώθηκε από το γεγονός πως η συχνότητα αποκατάστασης αυξάνεται με αύξηση της συγκέντρωσης της νισίνης στα διαλύματα. Τα αποτελέσματα αυτά υποστηρίχθηκαν από τους θεωρητικούς κβαντομηχανικούς υπολογισμούς τα οποία πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια των πειραμάτων. Η ενθαλπία ενεργοποίησης για τη διαμορφωτική αλλαγή και για το μηχανισμό αυτοσυσσωμάτωσης υπολογίστηκαν ίσες με 𝛥𝛨1∗ = 0.354 ± 0.028 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 και 𝛥𝛨2∗ =0.261 ± 0.004 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙, αντίστοιχα, ενώ η διαφορά ενθαλπίας για τους δύο μηχανισμούς βρέθηκε ίση με 𝛥𝛨1 = 3.008 ± 0.367 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 και 𝛥𝛨2 = 3.340 ± 0.364 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙, αντίστοιχα. Από τα δεδομένα της ταχύτητας του ήχου, του κινηματικού ιξώδους και της πυκνότητας, γίνεται αντιληπτό πως η αύξηση της συγκέντρωσης της Νισίνης στο διάλυμα οδηγεί στο σχηματισμό διμερών, ενώ με αύξηση της θερμοκρασίας η αυτοσυσσωμάτωση πραγματοποιείται δυσκολότερα. Ακόμη, υπολογίστηκε θεωρητικά η μεταβολή του όγκου για το μηχανισμό αυτοσυσσωμάτωσης και βρέθηκε ίση με 𝛥𝑉2 = 165.69 𝑐𝑚3⁄𝑚𝑜𝑙, τιμή συγκρίσιμη με τα πειραματικά αποτελέσματα στην αραιή περιοχή συγκεντρώσεων. Η μεταβολή του όγκου για τον πρώτο μηχανισμό δεν ήταν εφικτό να υπολογιστεί θεωρητικά, καθώς υπάρχουν πολλά διαφορετικά ισομερή, και επίσης, ο πιθανός ισομερισμός που μπορεί να πραγματοποιείται σε κάθε ένα από τα ισομερή αυτά επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες. Τέλος, υπολογίστηκε το ελεύθερο διαμοριακό μήκος για τα διαλύματα της νισίνης. Παρατηρήθηκε μονότονη μείωση του ελεύθερου μήκους με αύξηση της συγκέντρωσης, το οποίο αποδίδεται στη μείωση της απόστασης μεταξύ των γειτονικών μορίων με αποτέλεσμα σε υψηλές συγκεντρώσεις η μοριακή συσσωμάτωση να είναι άκαμπτη. Από την άλλη πλευρά, με αύξηση της θερμοκρασίας, το ελεύθερο διαμοριακό μήκος μειώθηκε, γεγονός που φανερώνει πως οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις γίνονται ασθενέστερες όσο αυξάνεται η θερμοκρασία.
In this work, we present an ultrasonic study of aqueous solutions of nisin by combining ultrasonic relaxation techniques and vibrational and absorption spectroscopy, in order to investigate the mechanisms that take place in the solutions. Ultrasonic transmission methodology was utilized to measure the sound attenuation and the velocity of the solutions. The experimental Raman and UV – Vis spectra have shown that one of the mechanisms that take place in the aqueous solutions is the self-aggregation of Nisin. Furthermore, the analysis of the ultrasonic relaxation data revealed that there are two distinct relaxation processes occurring in the solutions, which are attributed to the reaction of conformational change and the mechanism of self-aggregation. The hypothesis that the first mechanism is attributed to the conformational change, was confirmed by the fact that the relaxation frequency increases with the increase in the concentration of Nisin in the solutions. These results were supported by the theoretical quantum mechanical calculations. The activation enthalpy for the conformational change and for the self-assembly mechanism were calculated to be equal to 𝛥𝛨1∗ = 0.354 ± 0.028 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 and 𝛥𝛨2∗ = 0.261 ± 0.004 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙, respectively, while the enthalpy difference for these two mechanisms was found equal to 𝛥𝛨1 = 3.008 ± 0.367 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 and 𝛥𝛨2 = 3.340 ± 0.364 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙, respectively. From the data of the ultrasonic velocity, kinematic viscosity and density, it can be understood that the increase the concentration of nisin in the solutions leads to the formation of dimers, while with the increase of temperature the self-aggregation is more difficult to take place. Furthermore, the change of volume for the self-aggregation mechanism was theoretically calculated and found equal to 𝛥𝑉2 = 165.69 𝑐𝑚3⁄𝑚𝑜𝑙, a value comparable to the experimental results. The change of volume for the first mechanism was not possible to calculate theoretically, since there are too many different isomers, and the possible isomerization in each of them is affected by many factors. Finally, the intermolecular free length was calculated for Nisin solutions and observed a monotonous decrease with increasing concentration, which is attributed to the reduction of the distance between neighboring molecules, resulting in the molecular aggregation. On the other hand, with increasing temperature, the intermolecular free length decreased, which shows that the intermolecular interactions become weaker as the temperature increases.
In this work, we present an ultrasonic study of aqueous solutions of nisin by combining ultrasonic relaxation techniques and vibrational and absorption spectroscopy, in order to investigate the mechanisms that take place in the solutions. Ultrasonic transmission methodology was utilized to measure the sound attenuation and the velocity of the solutions. The experimental Raman and UV – Vis spectra have shown that one of the mechanisms that take place in the aqueous solutions is the self-aggregation of Nisin. Furthermore, the analysis of the ultrasonic relaxation data revealed that there are two distinct relaxation processes occurring in the solutions, which are attributed to the reaction of conformational change and the mechanism of self-aggregation. The hypothesis that the first mechanism is attributed to the conformational change, was confirmed by the fact that the relaxation frequency increases with the increase in the concentration of Nisin in the solutions. These results were supported by the theoretical quantum mechanical calculations. The activation enthalpy for the conformational change and for the self-assembly mechanism were calculated to be equal to 𝛥𝛨1∗ = 0.354 ± 0.028 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 and 𝛥𝛨2∗ = 0.261 ± 0.004 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙, respectively, while the enthalpy difference for these two mechanisms was found equal to 𝛥𝛨1 = 3.008 ± 0.367 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 and 𝛥𝛨2 = 3.340 ± 0.364 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙, respectively. From the data of the ultrasonic velocity, kinematic viscosity and density, it can be understood that the increase the concentration of nisin in the solutions leads to the formation of dimers, while with the increase of temperature the self-aggregation is more difficult to take place. Furthermore, the change of volume for the self-aggregation mechanism was theoretically calculated and found equal to 𝛥𝑉2 = 165.69 𝑐𝑚3⁄𝑚𝑜𝑙, a value comparable to the experimental results. The change of volume for the first mechanism was not possible to calculate theoretically, since there are too many different isomers, and the possible isomerization in each of them is affected by many factors. Finally, the intermolecular free length was calculated for Nisin solutions and observed a monotonous decrease with increasing concentration, which is attributed to the reduction of the distance between neighboring molecules, resulting in the molecular aggregation. On the other hand, with increasing temperature, the intermolecular free length decreased, which shows that the intermolecular interactions become weaker as the temperature increases.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Νισίνη, Πολυπεπτίδια, Raman, Φασματοσκοπία Αποκατάστασης Υπερήχων, Αυτο-συσσωμάτωση
Θεματική κατηγορία
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Καλαμπούνιας, Άγγελος
Εξεταστική επιτροπή
Καλαμπούνιας, Άγγελος
Βλάχος, Κωνσταντίνος
Σκαρμούτσος, Ιωάννης
Βλάχος, Κωνσταντίνος
Σκαρμούτσος, Ιωάννης
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
144 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States