Исследование адсорбции энантиомеров гистидина на углеродных нанотрубках в водном растворе на основе различных моделей адсорбции
Аннотация
Работа посвящена изучению адсорбции энантиомеров гистидина углеродными нанотрубками из водного раствора при 25°С. Для описания изотерм использованы модели Ленгмюра, БЭТ и кластерная модель адсорбции. В качестве аминокислот использованы энантиомеры гистидина производителя Sigma Aldrich, в качестве адсорбента – углеродные нанотрубки марки mkNANO MKN-SWCNT S1 (Канада). Построение изотерм осуществлено методом переменных концентраций. При этом использованы методы ультразвукового диспергирования, центрифугирования, спектрофотометрии. Изотермы имеют два плато и относятся к IV типу по классификации IUPAC. Модель Ленгмюра в области первого плато (0≤Ce≤0.018 моль/дм3) и модель БЭТ для всей области концентраций 0≤Ce≤0.04 моль/дм3) лишь приближенно согласуются с экспериментальной изотермой. Кластерная модель адсорбции обеспечивает очень хорошее согласование теории и эксперимента (R2=0.996 и R2=0.999). На основе модели кластерной адсорбции показано, что L- и D-гистидин сорбируются на поверхности нанотрубки в форме мономеров и кластеров размерности 13 (L-) и 9 (D-гистидин).
Скачивания
Литература
Rakov E.G. Carbon nanotubes in new materials. Russ. Chem. Rev. 2013; 82(1): 27-47. https://doi.org/10.1070/RC2013v082n01ABEH004227
Dai H., Hafner J.H., Rinzler A.G. et al. Nanotubes as nanoprobes in scanning probe microscopy. Nature. 1996; 384: 147-150. https://doi.org/10.1038/384147a0
Zhai P., Isaacs J.A., Eckelman M.J. Net energy benefits of carbon nanotube applications. Appl. Energy. 2016; 173: 624-634. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.04.001
Zhuang L., Chen K., Corrine D. et al. Drug Delivery with Carbon Nanotubes for In vivo Cancer Treatment. Cancer. Res. 2008; 68: 6652-6660. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-08-1468
Karimi M., Solati N., Ghasemi A. et al. Carbon nanotubes part II: a remarkable carrier for drug and gene delivery. Expert Opinion on Drug Delivery. 2015; 12(7): 1089-1105. https://doi.org/10.1517/17425247.2015.1004309
Hossen S., Hossain M.K., Basher M.K. et al. Smart nanocarrier-based drug delivery systems for cancer therapy and toxicity studies: A review. Journal of Advanced Research. 2019; 15: 1-18. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.06.005.
Foo K.Y., Hameed B.H., Insights into the modeling of adsorption isotherm systems. Chemical Engineering Journal. 2010; 156(1): 2-10. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.09.013
Ebadi A., Soltan Mohammadzadeh J.S., Khudiev A. What is the correct form of BET isotherm for modeling liquid phase adsorption? Adsorption. 2009; 15(1): 65-73. https://doi.org/10.1007/s10450-009-9151-3
Butyrskaya E.V., Zapryagaev S.A., Izmailova E.A. Cooperative model of the histidine and alanine adsorption on single-walled carbon nanotubes. Carbon. 2019; 143: 276-287. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.10.086
Le D.T., Butyrskaya E.V., Eliseeva T.V. Sorption Interaction between Carbon Nanotubes and Histidine Enantiomers in Aqueous Solutions. Russ. J. Phys. Chem. 2021; 95(11): 2280-2286. https://doi.org/10.31857/S004445372111011X.
Dalgliesh C. The synthesis of N′-formyl-DL-kynurenine, Nα-acetyl-DL-kynurenine and related compounds, and observations on the synthesis of kynurenine. J. Chem. Soc. 1952; 29: 137-141. https://doi.org/10.1039/jr9520000137.
Badamshina E.R., Gafurova M.P., Estrin Y.I. Modification of carbon nanotubes and synthesis of polymeric composites involving the nanotubes. Russ. Chem. Rev. 2010; 79(11): 1027-1064. https://doi.org/10.1070/RC2010v079n11ABEH004114
Seongjun P., Deepak S., Kyeongjae C. Generalized Chemical Reactivity of Curved Surfaces: Carbon Nanotubes. Nano Letters. 2003; 3(9): 1273-1277. https://doi.org/10.1021/nl0342747
Gulseren O., Yildirim T., Ciraci S. Tunable Adsorption on Carbon Nanotubes. Phys. Rev. Letters. 2001; 87(11): 1-4. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.116802
Schaefer D.W., Justice R.S. How Nano Are Nanocomposites? Macromolecules. 2007; 40(24): 8501-8517. https://doi.org/10.1021/ma070356w
Rakov E.G., Materials made of carbon nanotubes. The carbon nanotube forest. Russ. Chem. Rev. 2013; 82(6): 538-566. https://doi.org/10.1070/RC2013v082n06ABEH004340
Berthod A. Chiral Recognition Mechanisms. Anal. Chem. 2006; 78(7): 2093-2099. https://doi.org/10.1021/ac0693823
Butyrskaya E.V., Zapryagaev S.A., Izmailova E.A., Selemenev V.F. Mechanism of Sorption Interaction between L-Alanine and Carbon Nanotubes. Russ. J. Phys. Chem. 2019; 93(4): 710-716. https://doi.org/10.1134/S0036024419040071
Butyrskaya E.V., Izmailova E.A., Le D.T. Understanding structure of alanine enantiomers on carbon nanotubes in aqueous solutions. Journal of Molecular Structure. 2022; 1259(132616): 1-9. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2022.132616
Butyrskaya Е.V., Zapryagaev S.А., Cluster model of the step-shaped adsorption isotherm in metal-organic frameworks. Microporous and Mesoporous Materials. 2021; 322(111146): 1-10. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111146
