Interfacial behaviour of surfactants and enzymes: studies at model surfaces

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Denna avhandling presenterar resultat från experimentella studier av tensiders och enzymers beteenden vid modellytor. Ellipsometri var den i huvudsak använda tekniken i dessa undersökningar. Studier av tensidadsorption i statiska och dynamiska vätningssituationer initierades för att undersöka adsorptionsbeteenden i närheten av trefaslinjen under dynamisk vätning. I fallet hydrofob yta och nonjontensid visades att det dynamiska vätningsbeteendet var starkt beroende av tensidtransport, från luft/vätska gränsytan till substratet, via den framskridande trefaslinjen. Denna transportväg föreföll avgöra tensidadsorptionen till gränsytorna vid trefaslinjen och därmed också det dynamiska vätningsbeteendet. Till skillnad från fallet med hydrofob yta, så föreföll adsorptionen till hydrofila ytor inte vara dominerad av transport via trefaslinjen. Uppenbarligen så är formation av bilager eller ytaggregat vid en hydrofil yta långsammare än formation av monolager vid en hydrofob yta. Även binära tensidsystem bestående av katjontensid och nonjontensid vid hydrofoba ytor studerades. Adsorptionsisotermer indikerade att under den kritiska micellkoncentrationen så består det adsorberade lagret i huvudsak av den låglösliga nonjontensiden. Vid högre tensidkoncentrationer sker en inblandning av katjontensid i det adsorberade lagret. Vidare så avspeglades adsorptionsbeteendet vid jämvikt i desorptionskinetiken då tensidkoncentrationen i mätcellen sänktes genom sköljning. De uppmätta desorptionskurvorna indikerade en förändring av ytkompositionen genom diffusion av nonjontensid till ytlagret. Detta som en följd av förändring i koncentrationsgradienterna i diffusionszonen vid ytan för de två tensiderna. Mätning av adsorption och vätningskraft under dynamisk vätning visade överensstämmelse med adsorptionsbeteendet vid jämvikt. I en jämförande mätning av tensidadsorption med kvartskristallmikrovåg (QCM) och ellipsometri, undersöktes om de två teknikerna ger samma resultat. Resultaten visade att QCM-mätningar överskattar den adsorberade massan på grund av att tekniken inkluderar vatten bundet till den adsorberade tensidfilmen. Denna effekt var större för den hydrofila ytan än för den hydrofoba ytan. En modellyta av cellulosa tillverkades med avsikt att användas i undersökningar av cellulosaaktiva enzymers gränsytebeteende. Ytan som tillverkades genom att spinna ut en cellulosafilm på ett kiselsubstrat, uppfyllde kraven på kemisk renhet, stabilitet i vattenlösning och användbarhet i ellipsometristudier. Cellulosaytans möjligheter demonstrerades genom mätning av tensid- och polymeradsorption så väl som enzymatisk nedbrytning av ytan. En kommersiell enzymblandnings beteende vid cellulosaytan undersöktes. Vid tillsats av enzym skedde initialt adsorption av enzym följt av nedbrytning av ytan. Nedbrytningshastigheten visade ett starkt beroende av enzymkoncentrationen, med snabbare nedbrytning vid högre enzymkoncentration. I en studie av ett enzym i olika varianter, visades att enzymets kolhydratbindande modul (CBM) spelar en viktig roll i enzymets inbindning till cellulosaytan och den påföljande nedbrytningen. Enzymet utan CBM visade an lägre adsorption till ytan samt lägre nedbrytningshastighet. Även nedbrytningens pH beroende, observerat för det ursprungliga enzymet, eliminerades för enzymet utan CBM.