Влияние гидростатического давления и экстремально низких температур на молекулярные кристаллы

Цель: исследование влияния варьирования температуры и давления на полиморфизм молекулярных кристаллов на основе малых органических молекул (аминокислоты и их производные, лекарственные вещества), а также на сложные белковые агрегаты, образованные за счет нековалентных взаимодействий, в том числе водородных связей. Предложена классификация твердофазных полиморфных превращений в хлорпропамиде и толбутамиде. Проанализированы структурные превращения с изменением конформации молекулы в указанных соединениях. Показано, что температура изоструктурных переходов со сменой конформации только части молекул гораздо ниже, чем для переходов со сменой конформации всех молекул кооперативно. Исследованы два сокристалла глицина с DL-винной и ортофталевой кислотами в условиях гидростатического давления до 6 ГПа. В обеих системах обнаружены обратимые фазовые переходы. Расшифрована структура фазы высокого давления сокристалла глицина с DL-винной кислотой. Показано сходство указанного фазового перехода с тем, что наблюдался ранее для смешанного кристалла глицина с глутаровой кислотой. Выявлено, что при понижении температуры кислый малеат L-сериния остается стабильным, а при повышении давления - претерпевает фазовый переход, который сопровождается поворотом ОН-группы цвиттериона L-серина. Сокристалл L-серина с L-аскорбиновой кислотой при проведенных исследованиях не претерпевал фазовых переходов. В то же время при повышении давления наблюдался фазовый переход, при котором происходил разворот СН(ОН)СН₂(ОН)-фрагмента L-аскорбиновой кислоты. Изучено разрушение сложных белковых агрегатов, образованных за счет нековалентных взаимодействий, в том числе водородных связей. Подобраны параметры механической и ультразвуковой обработки растворов амилазных ферментов, приводящие предположительно к разрушению агрегатов, но сохранению и даже повышению каталитической активности ферментов. Найдены параметры обработки кукурузного и картофельного крахмалов, при которых крахмальные зерна разрушаются преимущественно по хрупкому механизму или не разрушаются совсем. Хрупкое разрушение крахмала приводит к кратному увеличению скорости ферментативного гидролиза крахмала. Показано, что для активации ферментативного гидролиза хрупкое разрушение при свободном ударе примерно в 5 - 6 раз более эффективно и требует меньших энергетических затрат, чем пластическая обработка в шаровых мельницах в условиях стесненного удара.