CC BY
2ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ХЛОПКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, ЛЬНЯНЫХ ВОЛОКОН, НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ В ТАДЖИКИСТАНЕ
ИСЛОМОВ С.
Бохтарский государственный университет имени Носира Хусрава
Исследования по молекулярной динамике хлопковой целлюлозы, шелка, шерсти, льняных волокон, нитратов целлюлозы проводились в Физико-техническом институте имени С.У. Умарова АН Таджикистана в 1970-1990 гг. под руководством академика АН Таджикистана Марупова Р.
После распада Советского союза в новых условиях академик Марупов Р. упорным трудом наладил изучения молекулярных свойств дикорастущих лекарственных растений республики. Следует отметить, что работы, выполненные под руководством акад. Марупова Р. привлекали большое внимание ведущих ученых Советского союза и зарубежных стран. Об этих работах писали неоднократно в журнале «Новости науки и техники» (напр. см. Бучаченко А.Л. Органические парамагнетики: настоящее и будущее // Новое в жизни науке и технике. Серия «Химия», М., «Наука», 1988, №3).
Основным методом среди спектроскопических методов исследования структуры целлюлозы, с помощью которого, были получены важные информация о физической структуре наименее упорядоченных областей целлюлозы и её эфиров является метод ЭПР спиновых меток. Физическая структура определяет реакционную способность, кинетику процессов пластификации и стабилизации, вязкоупругие свойства полимера. В связи с этим, считаем целесообразным излагать по данным [1-8,12] сведения, которые необходимы для понимания сущности метода спиновых меток.
Метод спиновых меток основан на анализе изменений ширины линий спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), введенных в полимерную матрицу свободных радикалов, вызванных вращением и их поступательным движением [1-3]. Сущность эффекта ЭПР состоит в том, что парамагнитные вещества, помещенные в постоянное магнитное поле, поглощают энергию электромагнитных волн сверхвысоких частот.
Теория и форма спектров ЭПР свободных радикалов подробно изложена в ряде монографических работ [6-8] и специальных статей [9-13].
К настоящему времени синтезировано огромное количество стабильных свободных радикалов, но только иминоксильные радикалы общей формы
Rl R2
НзС^ | . | СН С— N — С"
X I х н3с 0 сн3
нашли наиболее широкое применение [4,5]. Боковые группы Ri и R2 могут быт алифатическими или ароматическими. Они придают спин-метке способность вступать в специфические реакции с определенными группами исследуемой системы.
Анализ формы линий спектров ЭПР иминоксильных радикалов в растворе при комнатной температуре показывает, что она состоит из трех компонент (сверхтонкая структура) [4]. Константа изотропного сверхтонкого взаимодействия аы незначительно изменяется в зависимости от структуры радикала и от природы растворителя. Фактор
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
спектроскопического расщепления, g-фактор, сравнительно слабо зависит от структуры радикала и уменьшается с увеличением полярности растворителя. Все это позволяет анализировать форму линий спектра ЭПР, исходя из влияния локального окружения на подвижность радикала [13]. Действительно, в жидкостях или в системах с малой вязкостью (вода, этиловый спирт, ацетон) радикал вращается быстро и его спектр состоит из трех линий с хорошо разрешенной сверхтонкой структурой. При повышении вязкости (например, в глицерине) вращение радикала замедляется, и линии ЭПР уширяются. Анализируя эти уширения, можно вычислить частоты вращения радикала или соответствующие им обратные величины-времена, или периоды вращения тс. Они связаны с коэффициентом вращательной диффузии Двр соотношением.
1
тс = д- ш
|Чвр
Величина тс связана с микровязкостью исследуемой системы соотношением Стокса-Эйнштейна
тс = 4пц а3|3КТ (2) где ^-вязкость растворителя, а0-эффективный гидродинамический радиус спин-меченой макромолекулы. Таким образом, спиновые метки играют роль датчика информации о молекулярной структуре и динамике в полимерах [14].
Увеличение концентрации жидких и твердых растворов иминоксилов, добавление посторонних парамагнетиков также приводит к изменению спектра ЭПР иминоксилов [1].
Взаимодействие между магнитным моментом рассматриваемого свободного электрона и магнитными моментами других свободных электронов (спин-спиновое взаимодействие) видоизменяет спектр ЭПР [13]. Спин-спиновое взаимодействие состоит из двух качественно разнородных составляющих: диполь-дипольного и обменного. Диполь-дипольное взаимодействие состоит в том, что магнитный диполь одного парамагнетика создает в точке нахождения другого локальное магнитное поле. Диполь-дипольное взаимодействие приводит к уширению линии ЭПР [6]. Согласно [15] можно оценить величину уширения. Индукция
Гер от него по порядку величины равна дод^лт^.
^ср,
соответствующее уширение составляет
магнитного поля диполя на расстоянии Гср от него по порядку величины равна дод^пг^. Энергия диполь-дипольного взаимодействия равна, следовательно, дод^лт™, и
« б^А - (3)
В этой формуле гср-среднее расстояние между электронами, участвующими в ЭПР, до-
о
магнитная постоянная. Полагая д равным магнетону Бора, а гср « 2А получим, что уширение линии ЭПР, связанное с диполь-дипольным взаимодействием, равно:
^109 рад/с или ^108Гц
В работе [16] применительно к иминоксильным радикалам анализировалось влияние диполь-дипольного взаимодействия на ширину линий по формуле:
5н = Д(1 - Зсоя2^)2
где Д = т^время корреляции диполь-дипольного взаимодействия.
Полученные теоретические кривые позволяют оценить гср, если другие параметры в уравнении (4) известны.
Обменное межмолекулярное взаимодействие неспаренных электронов, которое модулируется встречами радикалов, дает информацию об их трансляционной динамике.
Обменное уширение определяется соотношением [5,14,17]:
2
^=73^ (5)
где 7е = 17,6106Гц/Э; множитель 2 | 73 характеризует лоренцеву форму линии ЭПР; Ё-концентрация радикалов; Ке-константа скорости спинового обмена, которая пропорциональна скорости диффузии радикалов Ко:
Ке = 2/3РКо
Здесь, Р-вероятность обменного уширения при встрече радикалов, множитель 2/3 учитывает ядерно-статистический фактор.
В начале 60-х годов в Советском союзе Лихтенштейн Г.И. и зарубежом американский физик Макконелл Х.М. независимо друг от друга пришли к выводу о возможности использования парамагнитных соединений - спиновых меток для решения структурных и динамических задач.
Обзору литературы по применению спиновых меток и их физико-химических свойств посвящено много работ [1-5,13,18-21].
Исследования полимеров методом спинового зонда ограничены температурной областью 150-180°С. В чистых растворителях нитроксильные радикалы стабильны до температуры 200-220°С [21].
Вид спектра ЭПР зависит не только от частоты вращения радикала, но и от характера его вращения. Характер вращения определяется природой среды, в которой находится радикал, его формой и размерами. Изотропное вращение характерно для радикалов, имеющих хотя бы приближенно сферическую форму.
В этом случае, частота вращения радикала вокруг каждой из его осей одинакова. Если радикал имеет форму эллипсоида, то частоты вращения вокруг его трёх главных осей симметрии различны [22]. В [12] рассматриваются три механизма движения спин-метки: модель непрерывного броуновского движения (броуновская диффузия); модель «скачка» (скачкообразная диффузия); модель инерционного движения (свободная диффузия).
В модели броуновской диффузии переориентации оси молекулы совершается беспрерывно и хаотически. Случайные переориентации молекулы, участвующей в броуновском движении, описываются уравнением вращательной диффузии, введенным Дебаем. Согласно Дебаю, время корреляции вращательной диффузии можно вычислить как функцию молекулярных размеров, температуры и вязкости среды, если молекулы аппроксимировать сферами радиусайо:
Тс = (6Двр)-1, Двр = КТ/8пЛй03 (6)
где Двр-коэффициент вращательной диффузии, ^-вязкость. Типичные значения тс для обычных молекул в растворителях с низкой вязкостью лежат в интервале 10"10-10"пс [12].
Модель «скачка» предполагает, что радикал пребывает в какой-либо ориентации в среднем одно и то же время тс (время корреляции вращения), а затем мгновенно (скачком) меняет ее на новую. При этом радикал с равной вероятностью принимает любую ориентацию независимо от предыдущей, т.е. не существует корреляции между двумя последовательными значениями ориентаций [22].
В модели свободной диффузии предполагается, что молекула между двумя последовательными скачкообразными изменениями ориентаций в течение среднего времени свободно вращается (совершает инерциальное движение) [23].
Согласно представлениям Я.И. Френкеля [24] характер хаотических вращений частицы в жидкости зависит от ее относительных размеров. Если размеры радикала велики по сравнению с размерами молекул растворителя, то применима модель непрерывной вращательной диффузии. С уменьшением размеров изучаемого радикала, возрастает вероятность переориентации его скачком на большой угол. Поэтому для частицы в окружении сравнимых с нею или больших по размерам молекул, скорее всего реализуется модель скачкообразных изменений ориентации [22].
Анализ спектров ЭПР спиновых зондов позволяет различать экспериментально модели броуновской диффузии и скачкообразного движения зонда [2]. Исследование различных зондов в различных полимерах [25] показало, что в тех полимерах, в которых зонд вращается быстро, вращение его происходит скачкообразно (крупноамплитудные движения); если вращения зонда происходит медленно, оно лучше описывается моделью непрерывной (броуновской) диффузии [14].
По мнению [26] модель скачкообразного вращения более приемлема для описания вращения спиновой метки в твердом полимере.
В трехсантиметровой ЭПР спектроскопии времена корреляции вращения попадают в интервал 10"11-10"7с [22].
Времена корреляции вращения радикалов в интервале 5-10"11<тс<1-10_9с (быстрые вращения) можно определять из соотношения [2].
Тс = 6,65 А Н(+1)(^-1)-10-10 (7)
где А Н(+1)-ширина компоненты спектра в слабом поле (в гауссах); Л(+1), -Л(_1), интенсивности компоненты спектра в слабом и сильном полях соответственно.
Времена корреляции в области быстрых вращений можно также определить по следующим формулам [1]:
ft(+D /
Л(-1) /
Ч+!) _ 2-108 4-1) - 3,6409
где А но -ширина центральной компоненты в гауссах; ^-интенсивность центральной компоненты спектра ЭПР.
В области медленных движений (110-9 < тс < 110-7с) времена корреляции определяются несколькими способами.
а) С использованием параметра X [2].
Н+(Тс)—Н+(Тс >0) 100 , (9)
здесь Н + (тс) значение напряженности поля, соответствующее максимуму
компоненты спектра в слабом поле; Н + (тс —» 0) и Н + (тс + от) -значения напряженности
поля, соответствующие максимуму той же компоненты в условиях предельно быстрого и
предельно медленного вращения радикала соответственно. Определив экспериментально
параметр X, по номограмме можно найти время корреляции. Теоретическая зависимость
Х(тс) получена в предположении изотропного скачкообразного вращения нитроксильного
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
радикала. Этот способ позволяет определять времена корреляции в интервале 8 10-10 < тс < 3 10-0 с . Для этого необходимо определить А н + (тс) с точностью до 0,1 Гс [2].
б) При тс > 7 10-9с времена корреляции можно определить с помощью следующей формулы [27]:
Тс = а(1-2А^ (10)
где 2А22-расстояние между внешними экстремумами в заданной температуре опыта; -расстояние между внешними экстремумами при 77 К; а и Ъ - параметры, зависящие от модели движения и вклада в ширину линии 8 от неразрешенного сверхтонкого взаимодействия с протонами.
В работе [27] описан и другой метод определения времени корреляции, основанный на анализе ширины крайних компонент спектра, лежащих в слабом (2 Аг) и сильном (2А^) полях.
Применение спиновых меток в исследовании биологических объектов привело к следующим важным результатам [1,2]: обнаружение трансглобулярных [28-31] и кооперативных [32-34] эффектов в белках; оценка жесткости и микровязкости различных слоев водно-белковой матрицы ферментов [35-38]; установление расположения активных центров нитрогеназы [39,40].
Основополагающим работой, после которого начались исследования молекулярной динамики хлопковой целлюлозы в Таджикистане является работа Бободжонова П.Х. и Лихтенштейн Г.И. [41], в котором они провели исследования по получению спин-меченых препаратов хлопка, шелка и шерсти с помощью новых иминоксильных радикалов на основе трихлортриазина. Авторы показали что, активные атомы хлора, связанные с триазиновым циклом в процессе модификации реагируют с гидроксильными или аминогруппами волокна. В соответствии с этим, в работе [42] предложена следующая схема модификации целлюлозы спиновой меткой:
сн3 сн3
С1 N
/иг , V-NH—N-0 целлюлоза —ОН \ [| \_/
G0—70° -►
N N Х\
V' СН3 СН3 I
CI
тг сн3 сн3
N " \/ целлюлоза — О—f N||—N—/ ^ N—б + HCl
NN
V^ СНз сн3 I
С1
Навеску образца (60 мг) помещают в пробирке, содержащую 1 мл спиртового раствора спин-метки с концентрацией 1,6 10-3 М. Смесь выдерживают в термошкафу с постоянной температуре (400С) в течение 2 суток. Модифицированные образцы отмывают от непрореагировавшего радикала в следующей последовательности: вода, этиловый спирт, вода до неизменного сигнала ЭПР.
В [43] исследованы структура и конформационные свойства волокна хлопка, выращенного из у -облученных семян. По спектрам ЭПР радикала - зонда показано, что в
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
ZZ
аморфной фазе хлопковой целлюлозы имеются две области: упорядоченные, соответствующие заторможенному и свободному вращению радикала.
Авторами [42] методом спиновых меток исследована молекулярная динамика хлопковых волокон, различающихся по степени кристалличности, доступности гидроксильных групп к дейтерообмену и ряду других физико-химических свойств. Детальный анализ формы линий спектров ЭПР в диапазоне температур 30-1000С позволил предположить, что экспериментальные спектры различных волокон являются наложением двух сигналов ЭПР, соответствующих радикалам с различной подвижностью. Для проверки этого предположения были выполнены расчеты парных суперпозиций спектров радикалов, характеризующихся значениями времен кореляции t-l и т2. Для разных пар значений t-l и т2 были построены теоретические зависимости параметра от величины n доли спектра
быстро вращающихся радикалов в суммарном спектре. С помощью этих зависимостей удалось подобрать теоретические спектры, наиболее соотвествующие экспериментальным.
Анализ полученных результатов позволил авторам [42], определить что доля «рыхлой фазы» (структурных дефектов) в тонковолокнистом хлопке сорта 5595-В составляет 2%, в то время как у средноволокнистого хлопка «Ташкент - 1» (здоровых волокон) эта величина равна 6%, а в «Ташкент - 1» (пораженный вилтом) составляет 28%.
В работе [44] метод спиновой метки применен для исследования молекулярной динамики целлюлозы в зависимости от времени ее накопления в коробочках, полученных из четвертых симподиальных ветвей хлопчатника с периодом зрелости 10, 15, 20, 25, 40 и 70 дней после цветения. Эти исследования позволили установить следующие стадии формирования физической структуры целлюлозы в процессе её биосинтеза: 1) формирование скелетно-конформационной основы хлопкового волокна (молекулярная стадия, менее 10 дней); 2) стадия скачкообразного уменьшения содержания низкоупорядоченных областей целлюлозы и формирования основных свойств ее физической структуры (структурная стадия, 15-25 дней); 3) стадия завершения формирования физической структуры низкоупорядоченных областей целлюлозы (завершающая стадия, 25-60 дней).
В работе [45] установлено, что метод спиновых меток позволяет количественно оценивать тонкие структурные различия неупорядоченных областей целлюлозы, что недоступно другим физическим методам. Например, льняная целлюлоза по сравнению с хлопковой характеризуется примерно 2-3 раза меньшим содержанием спинов на грамм образца и объемной доли спин - меченых участков и большой величиной времени корреляции. Это свидетельствует о меньшем содержании областей с пониженной степенью структурной упорядоченности, доступных для проникновения спин-меток. Возрастание времени корреляции дает основание к выводу о повышенной плотности упаковки макромолекул в местах локализации спин-меток.
В процессе нитрации время корреляции спин-меток возрастает и достигает насыщения в интервале 2-3 мин. нитрации. Увеличение времени корреляции более чем в 3 раза однозначно свидетельствует о более плотной упаковке макромолекул в наименее упорядоченных областях нитратов целлюлозы, по сравнению с природной льняной целлюлозой.
В работе [46] с целью выяснения механизма появления минимума в кривых температурной зависимости полуширины линий ЭПР образцов целлюлозы в низком поле Д^ = /(Т) в районе 00С изучали влияние пластификаторов на этот температурный переход. Некоторые исследователи наличие температурного перехода в этой области связывают с фазовым превращением вода-лед. Согласно этого предположения можно было ожидать появления такого же перехода в кривых Дг= /(Т), пластифицированной этиловым спиртом и хлороформом целлюлозы в точках замерзания этилового спирта и хлороформа (-117 и - 630С соответственно), чего не наблюдалось в проведенных опытах. Зависимость Дг= /(Т) образцов целлюлозы, пластифицированных этими пластификаторами имеет минимум в области -30^0°С. На этом основании, а также из результатов, изложенных в статье, авторами сделано
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
заключение, что температурный переход при 00С в кривых Дг= /(Т) целлюлозы связано с особенностью молекулярной структуры системы целлюлоза-пластификатор, а не является следствием изменения состояния воды, содержащейся в макромолекулах целлюлозы.
Работа [47] посвящена исследованию молекулярной динамики растворов спин-меченой нитроцеллюлозы с различным содержанием полимера методом спиновых меток. Авторами установлено, что температура перегибов Тп кривых температурной зависимости расстояния между внешними экстремумами спектров ЭПР 2А22 = /(Г) и временем корреляции вращения спин-меток тс = /(Г) ацетоновых растворов нитроцеллюлозы соответствуют их температуре стеклования.
Детальный анализ спектров ЭПР исследованных образцов нитроцеллюлозы позволил авторам установить, что в кривых зависимости расстояния внешних компонент спектров ЭПР от концентрации нитроцеллюлозы в растворе 2А22 = /(С) при различных температурах существует некоторая критическая концентрация, превышение которой приводить к резкому изменению подвижности спиновых меток. Авторами показано, что здесь критическая концентрация обусловлена не увеличением локальной плотности макромолекул - гостей, проникающих в клубок макромолекул хозяина, или плотной упаковки сфер (макромолекул), препятствующей быстрому вращению метки (как обычно объясняют эти данные в литературе), а вызвана зависимостью температуры стеклования раствора от концентрации полимера.
В работе [48] методом ЭПР спиновой метки исследована взаимодействия хлопковых волокон сорта 4-42 с водой и уксусной кислотой.
Исследование механических свойств волокон проводили при температуре 250С с постоянной скоростью возрастания нагрузки в образце на приборе Журкова.
Результаты механической прочности волокон показали, что при пластификации хлопковых волокон водой (в количестве 50% от сухой массы образцов) их прочность возрастает на 18% по сравнению с сухими волокнами. При пластификации волокон таким же количеством уксусной кислоты, наблюдается противоположный эффект, т.е. их прочность уменьшается на 29%.
Полученные в работе данные показывают, что хлопковые волокна, пластифицированные водой и уксусной кислотой во всем диапазоне изменения температуры от 60 до 1200С имеют практически равное количество долей «рыхлой фазы» (структурных дефектов). Этот факт свидетельствует о том, что уменьшение прочности хлопковых волокон при пластификации уксусной кислотой не связано с дефектами структуры, так как при одном и том же количестве «рыхлой фазы» прочность хлопковых волокон, пластифицированных водой повышается.
Детальный анализ спектров ЭПР исследованных образцов хлопковых волокон позволил заключить, что под воздействием уксусной кислоты происходит деструкция макромолекул хлопковых волокон, в результате которого образуются свободные радикалы й, вызывающие гибель спин-меток по следующей реакции [48]:
Таким образом, взаимодействие
хлопковых волокон с уксусной кислотой приводит к разрушению их надмолекулярной структуре с образованием свободных радикалов, что станет причиной уменьшения их механической прочности.
Бурное развитие химии синтетических лекарственных препаратов вытеснило на второй план вопрос изучения фармакологических свойств лекарственных растений, хотя определенное количество лечебных препаратов получают из них. В связи с этим работа [49] посвящена исследованию особенности формирования водородных связей в корнях одуванчика лекарственного в области частот валентных колебаний ОН-групп в зависимости
от места их произрастания. При этом показано, что в формировании системы водородных связей корней одуванчика вносит вклад экология места произрастания растения.
В работе [50] авторами исследованы спектральных свойств структуры корней одуванчика в области частот 1800-1200 см-1, где в основном проявляются характеристические частоты естественных примесей, валентных колебаний групп - С=О, и - С = С - , деформационных колебаний метильных и метиленовых групп, а также поглощение ОН -групп, входящих в брутто - состав одуванчика.
На основании полученных экспериментальных данных авторы [50] пришли к следующим заключениям:
- полоса 1720 см-1 в спектре корней одуванчика, собранных вблизи от дороги, связано с поглощением - С=О карбонильных, а вдали от дороги - с СООН - карбоксильными группами;
- в образцах корней одуванчика, собранных на различных высотах над уровнем моря, происходит накопление карбоксильных групп, что связано с экологическими условиями мест их произрастания.
В работе [51] представлены результаты спектроскопического исследования дикорастущего лекарственного растения цикория обыкновенного. Цикорий используется при заболеваниях печени, желудка, способствует очищению мочевых путей и почек, помогает при воспалениях глаз, болезнях селезенки, опухолях конечностей. Сок свежего растения принимают при малярии.
По результатам полученных данных авторы работы [51] пришли к следующим заключениям:
- химический состав структуры брутто - органических веществ цикория мало содержит карбоксильных групп;
- в листах цикория содержание сахаров, пигментов и других органических веществ больше, чем в корне и стебле.
Авторами [52] исследованы спектроскопические свойства составных частей мяты азиатской, собранных из растений Северного Таджикистана - окрестностей озера Искандеркула, горного района Шахристана и из окрестностей г. Истаравшан. Показано, что формирование биохимической структуры составных частей мяты зависит от места их произрастания, о чем свидетельствует положение максимума характеристических ИК - полос поглощения в области 3800 - 3000 и 1800 - 1500 см-1.
Методом ЭПР - спектроскопии исследовано содержание свободных радикалов в корневищах дикорастущей родиолы холодной в зависимости от места произрастания [53]. На основании полученных экспериментальных данных авторы пришли к следующим заключениям:
-количество свободных радикалов в структуре радиолы холодной зависит от места её произрастания и экологического состояния окружающей среды;
- свободные радикалы, содержащиеся в структуре родиолы холодной, относятся к алькильным радикалам;
-по содержанию свободных радикалов в структуре одного и того же вида лекарственных растений можно прогнозировать экологическое состояние местности.
В работе [54] методом ИК - спектроскопии исследовано влияние факторов окружающей среды места произрастания на физико-химические свойства вещества в корнях донника лекарственного, собранного в Согдийской области Республики Таджикистан. Рассчитанные величины энергии межмолекулярного взаимодействия свидетельствуют о существенным влиянием экологических условий места произрастания на процесс формирования молекулярной структуры веществ в корнях донника, в первую очередь, системы меж- и внутримолекулярных связей, а следовательно, на их лечебные свойства.
Авторами работы [55] исследовано влияние радиационного фона места произрастания на молекулярно-динамическую и физико-механическую характеристики лекарственного
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
репейника. Установлено, что механическая прочность листьев растения в значительной мере зависит от наличия дефектных «рыхлых областей», образованных в результате влияния радиации. При увеличении уровня радиационного фона наблюдается уменьшение механической прочности листьев репейника, энергии активации и энтропии. Сопоставление параметров ЭПР, отражающих подвижность метки в спин-меченых образцах репейника с механическими параметрами лекарственных растений, позволило установить их корреляцию.
Ежегодно возрастает потребность медицинской промышленности и органов здравоохранения Таджикистана в сырье на основе лекарственных растений. Из-за деградации растительного покрова, связанной с антропогенными факторами, последнее время в Таджикистане катастрофически снижается уровень природных ресурсов лекарственного сырья. Данная проблема является особенно актуально для нашей страны, которая расположена в глобальном пылевом поясе, на пути сопредельных государств, как пустыни Аралкум, Кызылкум, Каракум, Дашти Кабир, Дашти Лут, Сахара, а также Гоби и Такла Макан. Пылевые буры, образующиеся в этих пустынях, вторгаются на территорию Таджикистана через южные и западные границы. Явление, происходящие в запыленной атмосфере, критически важны для устойчивости климата и экологии. Например, таяние ледников под воздействием пылевого загрязнения сильно влияет на водные ресурсы Таджикистана и всей Центральной Азии в целом, поскольку трансрегиональные жизненно важные реки Амударья и Сырдарья питаются талой водой этих ледников. Пылевые вторжения несут с собой различные вредные вещества [56]. В связи с этим в работе [56] исследовали содержания тяжелых металлов в пробах некоторых лекарственных растений Таджикистана. Для изучения элементного состава проб использован метод рентгенофлуоресцентного анализа. Измерения проводились на волнодисперсионном рентгенофлуоресцентным спектрометре «Спектроскан Макс - G» (ООО «Спектрон», г. Санкт Петербург). Принцип действия спектрометра основан на облучении образца первичным излучением рентгеновской трубки, измерении интенсивности вторичного флуоресцентного излучения от образца на длинах волн, соответствующих определяемым элементам, и последующем расчете массовой доли этих элементов по предварительно построенной градуировочной характеристике, представляющей собой зависимость содержания определяемого элемента от измеренной интенсивности [56].
Анализ полученных экспериментальных данных позволил авторам [56] установить, что в исследованных пробах лекарственных растений ванадий не обнаружен, однако выявлены очень высокие концентрации цинка. По мнению авторов возможно, это связано со свойствами почв или способностью лекарственных растений поглощать цинк из почвы и атмосферы. Высокие значения показателя биогенности обнаружены по титану, меди и кобальту, этот показатель по стронцию, никелю, железу, марганцу и хрому составляет ниже 1.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Лихтенштейн Г.И. Метод спиновых меток в молекулярной биологии. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн. - М.: «Наука», 1974. - 255с.
2. Кузнецов А.Н. Метод спинового зонда. [Текст] / А.Н. Кузнецов. - М.: «Наука», 1976. - 209с.
3. Метод спиновых меток. Теория и применение. [Текст] / Под.ред. Л. Берлинера. -М.: «Мир»,1979. - 639с.
4. Розанцев Э.Г. Свободные иминоксильные радикалы. [Текст] / Э.Г. Розанцев. -М.: «Химия»,1970. - 216с.
5. Бучаченко А.А. Стабильные радикалы. [Текст] / А.А. Бучагенко, А.М. Вассерман. -М.: «Химия»,1973. - 407с.
6. Альтшуллер С.А. Электронный парамагнитный резонанс. [Текст] / С.А. Альтшуллер, Б.М. Козьрев. -М.: «Наука»,1972.
7. Сликтер Ч.П. Основы теории магнитного резонанса. [Текст] / Ч.П. Сликтер. - М.: «Мир», 1981. - 448с.
8. Вертц.Дж. Теория и практические приложения метода ЭПР. [Текст] / Дж. Вертц, Дж. Больтон. - М.: «Мир», 1975. - 548с.
9. Лихтенштейн Г.И. Изучение внутримолекулярной подвижности белков методом физических меток. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн, А.И. Котельников. - Молекулярная биология, 1983, Т.17, вып.3. - С.503-518.
10. Тимофеев В.П. Описание динамического поведения боковых групп глобулярных белков при помощи методов спин-метки, ЯМР и поляризации люминесценции. [Текст] / В.П. Тимофеев. -Молекулярная биология, 1983, Т.17, вып.3. - С.519-531.
11. Тимофеев В.П. Сегментальная подвижность поли (U) и метод спин-метки. [Текст] / В.П. Тимофеев. - Молек.биол, 1986, Т.20, вып.3. - С.697-711.
12. Нордио П.Л. Общая теория магнитного резонанса. [Текст] / П.Л. Нордио. -М.: «Мир», 1974. -С.13-63.
13. Гамильтон К.Л. Спиновне-метки. [Текст] / К.Л. Гамильтон, Г.М. Макконнелл. -Успехи химии, 1970, т.39, №3. - С.531-559.
14. Эммануэль Н.М. Химическая физика старения и стабилизации полимеров. [Текст] / Н.М. Эммануэль, А.А. Бучаченко. -М.: «Наука», 1982. -359с.
15. Гольдин Л.Л. Лабораторные занятия по физике. [Текст] / Л.Л. Гольдин, Ф.Ф. Игошин, С.М. Козел, В.В. Можаев, Л.В. Ногинова, Ю.А. Самарский, А.В. Францеион. -М.: «Наука », 1983. -С. 616-626.
16. Taylor J. C. Magnetic Resonance studies of Spin-Labeled creatine kinase system and interaction of two paramagnetic problems. [Text] / J. C. Taylor, I. S. Leigh, M. Cohn. - Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1969, v. 64, N1, p.Zis-zzb.
17. Вассерман А.М. Обменные и дипольные взаимодействия и локальные концентрации стабильных радикалов в полимерах. [Текст] / А.М. Вассериан, А.Л. Коварский, Л.Л. Ясина, А.Л. Бучаченко. - Теоретическая и экспер. химия, 1977, т.13, вып.1, - С.30-35.
18. Структурные исследования макромолекул спектроскопическими методами. [Текст] / Пер. с англ. Под ред. А.Л. Бучаченко. -М.: «Химия», 1980.
19. Бучаченко А.Л. Исследование полимеров методом парамагнитного зонда. [Текст] / А.Л. Бучаченко, А.Л. Коварский, А.М. Вассерман. В сб. "Успехи химии и физики полимеров". - М.: « Химия», 1973. - С.31-63.
20. Пармон В. Н. Стабильные бирадикалы. [Текст] / В.Н. Пармон, А.И. Кокорин, Г.М. Жидомиров.- М.: «Наука », 1980. - 240 с.
21. Вассерман А.М. Спиновые метки и зонды в физикохимии полимеров. [Текст] / А.М. Вассерман, А.Л. Коварский. - М.: «Наука», 1986.-245 с.
22. Анциферова Л.И. Атлас спектров электронного парамагнитного резонанса спиновых меток и зондов. [Текст] / Л.И. Анциферова, А.М. Вассерман, А.Н. Иванова, В.А., Лившиц, Н.С. Наземец. - М.: «Наука», 1977. - 159 с.
23. Корст Н.Н. Исследование медленных молекулярных движений методом ЭПР стабильных радикалов. [Текст] / Н.Н. Корст, Л.И. Анциферова. - Успехи физ. наук, 1978, т.126, вып.1. -С.67-99.
24. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. [Текст] / Я.И. Френкель. - Ленинград.: «Наука », 1975. - 592 с.
25. Вассерман А.М. Современные физические методы исследования полимеров. [Текст] / А.М. Вассерман, А.Л. Коварский, Т.А. Александрова, А.Л. Бучаченко. Под ред. Г.Л. Слонимского. -М.: «Химия», 1980, С.253-291.
26. Буллок А.Т. Исследование спин-меченых синтетических полимеров методом ЭПР. [Текст] / А.Т. Буллок, Г.Г. Камерон. В кн. Структурные исследование макромолекул спектроскопическими методами. Под ред. А.Л. Бучаченко. - М.: «Химия», 1980. - С.253-291.
27. Фрид Д.Ж. Теория спектров ЭПР нитроксильных радикалов в области их медленного вращения. [Текст] / Д.Ж. Фрид. В кн. Меток спиновых метод. Теория и применение. - М.: « Мир», 1979. - С.64-155.
28. Лихтенштейн Г.И. Физические метки в молекулярной биологии. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн.
- Природа, 1985, №3. - С.72-81.
29. Ахмедов Ю.Д. Исследование трансглобулярных эффектов в лизоциме методом спиновой метки. [Текст] / Ю.Д. Ахмедов, Г.И. Лихтенштейн, Л.В. Иванов, Ю.В. Коханов. - Докл. А.Н. СССР, 1972, т.205, №2. - С.372-374.
30. Гребенщиков Ю.Б. Исследование активного центра миозина методом парамагнитных меток. [Текст] / Ю.Б. Гребенщиков, Г.Г. Чарквиани, Н.А. Гачечиладзе, Ю.В. Коханова, Г.И. Лихтенштейн. - Биофизика, 1971, т.16, вып. 5. - С.794-801.
31. Лихтенштейн Г.И. Исследование макромолекулы лизоцима методом спиновой метки. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн, Ю.Д. Ахмедов, Л.В. Иванов, Л.А. Криницкая, Ю.В. Коханов. - Молекул. биол., 1974, т. 8, вып. 1. - С.48-58.
32. M^onnell H.M. Spin-labeled. Hemoglobin Derivatives in solution, polycrystalline suspensions, and single crystals. [Text] / H.M. M^onnell, W. Dеal, R.T. Ogata. - Biochemistry, 1969, v.8, №. 6, -P. 2580-2585.
33. Buckman T. Spin-labeling studies of Aspartate Transcarbamylase. [Text] / T. Buckman.-Biochemistry, 1970, v. 9, №16. - P. 3255-3265.
34. Asakura T. Evidence of Heme-Heme Interaction in Heme-Labeled Hemoglobin. [Text] / T. Asakura, H.R. Drott. - Biochem. and Biophys. Res. Communications,1971, v. 44, №. 5, - P.1199-1204.
35. Лихтенштейн Г.И. Кинетические особенности биологического катализа и динамическая структура ферментов. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн, Т.В. Авилова. - Успехи современ. биологии, 1973, т.75, вып. 1. - С.26-45.
36. Авилова Т.В. О природе компенсационного эффекта в жидкофазных процессах. Исследование вращательной диффузии иминоксильнных радикалов в водно-глицериновых системах. [Текст] / Т.В. Авилова, Г.И. Лихтенштейн, Б.Н. Власов. -Журн.физ.химии, 1972, т.46, вып. 2.
- С.281-285.
37. Лихтенштейн Г.И. Исследование микрорельефа и конформационной подвижности белков методом ЭПР. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн, Ю.Б. Гребенщиков, Т.В. Авилова. - Молекул. биол., 1972, т. 6, вып. 1. - С.67-76.
38. Лихтенштейн Г.И. Изучение подвижности свободных радикалов связанных с сывороточными альбуминами при 30-230К. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн, В.Р. Богатыренко, А.В. Куликов. -Биофизика, 1983, т. 28, вып. 4. - С.585-589.
39. Куликов А.В. Исследование нитрогеназы Azotobacter vinelandii методом спиновых меток. [Текст] / А.В. Куликов, Л.А. Сырцова Г.И. Лихтенштейн, Т.Н. Писарская. -Молекул. биол., 1975, т.9, вып. 2. - С. 203-212.
40. 112. Лихтенштейн Г.И. О роли аденозинтрифосфартазы в функционировании нитрогеназы. [Текст] / Г.И. Лихтенштейн, Н.С. Пантелеева, Е.Г. Скворцевич, Л.А. Сырцова, А.М. Узенская.
- Молекул. биол., 1980, т.14, вып.1. - С.147-156.
41. Бободжанов П.Х. Получение спин-меченых препаратов хлопка, шелка и шерсти с помощью новых иминоксильных радикалов на основе трихлортриазина [Текст] / П.Х. Бободжанов, Г.И. Лихтенштейн. - Докл. АН Тадж. ССР. - 1974. -Т.17, №10. - С.34-37.
42. Юсупов И.Х. Исследование молекулярной динамики хлопкового волокна методом спиновой метки. [Текст] / И.Х. Юсупов, П.Х. Бободжанов, Р.М. Марупов, С. Исломов, Л.И. Анциферова, В.К. Кольтовер, Г.И. Лихтенштейн. - Высокомол. соед., 1984, т.26(А), № 2. - С. 369-373.
43. Марупов Р.М. Исследование методом спиновых меток структуры и конформационных свойств хлопка, выращенного из у -облученных семян. [Текст] / Р.М. Марупов, П.Х. Бободжанов, Н.В. Костина, А.Б. Шапиро. -Биофизика, 1976, т.21, № 5. - С. 825-828.
44. Исломов С. Исследование структуры хлопковой целлюлозы в процессе её биосинтеза методом спиновых меток [Текст] / С. Исломов, П.Х. Бободжонов, Р. Марупов, Г.И. Лихтенштейн, Р.Г. Жбанков. - Cellulose Chem. and Technology 1986, V. 20, №3, pp.277-278.
45. Исломов С. Исследование структурных свойств нитратов на основе целлюлозы льняной костры методом спиновых меток [Текст] / С. Исломов, Р. Марупов, Р.Г. Жбанков, Л.В. Забелин, Г.Н. Марченко. Журнал прикладной спектроскопии, 1986, Т. 45, №4, - C.633-638.
46. Исломов С. Исследование температурных переходов пластифицированных целлюлоз методом спиновой метки [Текст] / С. Исломов, Р. Марупов, Г.И. Лихтенштейн. - Cellulose Chem. and Technology, 1989, V. 23, №1, pp. 13-21.
47. Исломов С. Исследование молекулярной динамики нитроцеллюлозы в растворе методом спиновых меток [Текст] / С. Исломов, Р. Марупов, Г.Н. Марченко. - Журнал прикладной спектроскопии, 1991, Т.55, №1, - С. 74-79.
48. Исломов С. Исследование молекулярной динамики хлопковых волокон при взаимодействии с жидкими средами методом ЭПР спиновых меток [Текст] / С. Исломов. - Вестник БГУ им. Н. Хусрава. 2022, №2/1, - С. 27-30.
49. Шукуров Т. Формирование водородных связей в одуванчике лекарственном в зависимости от места произрастания [Текст] / Т. Шукуров, З.М. Хаитова, Ан.А. Джураев, Р. Марупов. - ДАН РТ, 2007, Т. 50, №4, - С.334-339.
50. Шукуров Т. Спектроскопические свойства одуванчика лекарственного в средней ИК -областей частот [Текст] / Т. Шукуров, А.А. Джураев, З.М. Хаитова, Ан.А. Джураев. - ДАН РТ, 2007, т. 50, №7, - С. 607-612.
51. Шукуров Т. Спектроскопические свойства дикорастущего лекарственного растения цикория обыкновенного [Текст] / Т. Шукуров, З.М. Рахматова, Р. Марупов. - ДАН РТ, 2009, Т. 52, №6, - С. 449-455.
52. Марупов Р. Спектроскопические свойства мяты азиатской в зависимости от места произрастания [Текст] / Р. Марупов, Т. Шукуров, Д.А. Шукурова, С.Ш. Давлятмамадова. -Изв. АН РТ отд. физ.- мат., хим., геол. и тех. наук, 2011, №1 (142), С.39-45.
53. Юсупов И.Х. Изучение ЭПР - спектроскопических свойств дикорастущей родиолы холодной в зависимости от места произрастания [Текст] / И.Х. Юсупов, Т. Шукуров, С.Ш. Давлатмамадова, Р. Марупов. - ДАН РТ, 2011, Т.54, №5, С. 371-375.
54. Умаров Н. Влияние экологических факторов на молекулярное структурообразование корней донника лекарственного [Текст] / Н. Умаров, С.Ш. Давлатмамадова, Т. Шукуров, А. Усмонов, Р. Марупов. - ДАН РТ, 2014, Т.57, №3, С.32-36.
55. Юсупов И.Х. Молекулярно-динамические и физико-механические характеристики лекарственного репейника [Текст] / И.Х. Юсупов, Н.Н. Умаров, Р. Марупов. - ДАН РТ, 2017, Т.60, №5-6.
56. Марупов Р. Содержание тяжёлых металлов в пробах некоторых лекарственных растений Таджикистана [Текст] / Р. Марупов, С.Ф. Абдуллаев, К.Х. Хайдаров, Г.М. Бобизода, Т. Шукуров, Дж.Н. Джалилов. - ДАН РТ, 2018, Т.61, №6.
