Гистерезис самосборки / разборки наночастиц, состоящих из малорастворимых коротких эластиноподобных полипептидов | Journal of Nanobiotechnology

Как объяснено в разделе «Методы», массовая концентрация использовалась для нормализации количества ELP в каждом образце отчасти из-за технических ограничений.Хотя это позволяло эквивалентные количества пентамеров ELP присутствовать в образцах с одинаковой массовой концентрацией, это не учитывает влияние молярности. Таким образом, соображения молярности могут быть использованы для объяснения некоторых наблюдаемых поведений, когда массовая концентрация не может.

Имея всего 20 повторов аминокислотной последовательности VPGLG, L20 ELP является самой короткой конструкцией, исследованной с относительно гидрофобным лейцином в положении гостевой аминокислоты. Вообще говоря, концентрация L20 действительно влияла на размер частиц, образующихся выше температур перехода.При концентрации 0,05 или 0,10 мг / мл размер частиц достигал максимума примерно 650 нм во время нагревания перед уменьшением до примерно 500 нм в диаметре. Было обнаружено, что при 0,10 мг / мл это уменьшение диаметра частиц при нагревании, а также обратное при охлаждении было статистически значимым (p <0,0001). Увеличение концентрации L20 до 0,50 или 1,0 мг / мл приводило к образованию агрегатов микронного размера, которые не были стабильными в растворе и не реолюбилизировались при охлаждении.Концентрация ELP может иметь некоторое влияние на температуру перехода, поскольку она варьируется от 15 до 20 ° C в зависимости от условий образца, но четкой тенденции с этим набором данных не было, возможно, из-за температурного разрешения программы DLS 5 ° C . Растворение частиц L20 не наблюдалось ни при одной из протестированных концентраций, что означает, что система демонстрирует некоторый значительный гистерезис в диапазоне 15–20 ° C, хотя его нельзя полностью количественно определить. Диаметр этих частиц был одинаковым для образцов DLS и TEM.То, что L20, независимо от концентрации, размера частиц или стабильности, не подвергалось разборке, серьезно ставит под сомнение фундаментальное предположение, что все фазовые изменения ELP обратимы и что они полностью разбираются при охлаждении. Необратимое осаждение L20 также наблюдалось при исследовании стабильности разбавления, поэтому начальное осаждение на основе концентрации не отменяется разбавлением образца. Это отличается от наблюдений, сделанных в этом исследовании для V40 при идентичной обработке разбавлением, а также не согласуется с турбидиметрическим анализом разбавлений, выполненным на частицах, состоящих из повторов экзонов эластина 20–24 [28].Это свойство необратимого осаждения также наблюдалось во время обычных очисток L20. Очистка L20 на основе обратного температурного цикла с использованием стандартных процедур приводила к постоянно осажденным образцам, когда концентрации ELP были> 0,40 мг / мл. Кроме того, было обнаружено, что исходные растворы L20 при этих высоких концентрациях содержат агрегаты микронного размера сразу после оттаивания (данные не показаны). Эти необратимые осадки могут быть успешно реолюбилизированы только путем минимизации времени, в течение которого они нагреваются выше их Tt во время очистки, и обработки образцов ультразвуковой обработкой на льду.Нет никаких доказательств того, что поверхностный заряд играет роль в образовании крупных агрегатов L20, поскольку значения дзета-потенциала для системы выше температуры ее перехода находились в диапазоне -10,5 мВ.

Увеличение длины ELP с 20 до 40 повторов приводит к некоторым различиям в температурном отклике ELP и поведении сборки. Было показано, что концентрация L40 влияет на размер частиц как в фазе нагрева, так и в фазе охлаждения. Во время фазы нагрева средний размер частиц увеличивался с ~ 350 до 650 нм по мере увеличения концентрации ELP, в то время как во время охлаждения средний размер оставался в диапазоне 400-450 нм в диапазоне тестируемых концентраций.Ни разу не наблюдались частицы микронного размера. Об этом также можно судить, сравнивая измерения размера частиц при 50 ° C. Для L40 диаметры для нагрева и охлаждения хорошо согласуются, в отличие от случаев, когда образец подвергался осаждению (то есть L20 и V40). На Tt также влияла концентрация ELP. При 0,05 мг / мл L40 претерпел переход при 20 ° C, но при 0,10–1,0 мг / мл ELP переходил при 15 ° C. Для всех образцов наблюдался гистерезис температуры перехода сборки / разборки.Поскольку образцы 0,50 и 1,0 мг / мл не полностью разобрались при охлаждении, численное значение не может быть определено. Для образцов 0,05 и 0,10 мг / мл значения гистерезиса составили ~ 15 и 10 ° C соответственно. Поскольку более концентрированные образцы не разбирались, может существовать зависимость растворения системы L40 от концентрации. Диаметры частиц, измеренные с помощью ПЭМ, согласуются с результатами DLS для идентичных условий. Дзета-потенциал L40 при нагревании выше его Tt обнаруживал некоторую концентрационную зависимость, при этом образцы с более низкой концентрацией имели более сильные заряды.Тестирование стабильности разведения не показало однозначно дробление частиц, хотя увеличение значений PDI при разведении 0,05 и 0,10 мг / мл предполагает, что возможна нестабильность при дальнейшем разбавлении. Эта нестабильность при разбавлении не согласуется с поведением любого из других протестированных здесь ELP. В то время как исследования стабильности частиц ELP при разбавлении сильно отсутствуют в литературе, Osborne et al. сообщили, что конструкция ELP, состоящая из повторов 20–24 экзонов эластина, демонстрирует растворение частиц при разбавлении с использованием турбидиметрических методов, хотя степень разбавления не сообщается [28].Поведение ELP L40 при разбавлении, по-видимому, находится между результатами, сообщенными Осборном, и результатами, полученными здесь с использованием родственных конструкций L-серии.

Конструкции L80 самоорганизуются при нагревании до 10–15 ° C с образованием частиц диаметром от 200 до 600 нм, причем как Tt, так и размер частиц зависят от концентрации ELP. Более низкие концентрации обычно приводили к более мелким частицам, хотя нагревание раствора 1,0 мг / мл до температуры выше 35 ° C приводило к статистически значимому (p <0,0001) уменьшению размера частиц с ~ 500 до ~ 320 нм.После охлаждения диаметр частиц имел тенденцию оставаться постоянным, и при достижении 5 ° C каждая испытанная концентрация L80 демонстрировала полную разборку. Концентрационная зависимость наблюдалась для температуры перехода L80 во время сборки, но не разборки. При 0,05 и 0,10 мг / мл Tt составляла 15 ° C, а при более высоких концентрациях Tt снижалась до 10 ° C. Гистерезис наблюдали при всех условиях образца, за исключением 1,0 мг / мл, со значением в диапазоне от 5 до 10 ° C. Данные о поверхностном заряде и стабильности при разбавлении предполагают, что в целом это была стабильная конструкция без тенденции к выпадению в осадок или дестабилизации при разбавлении.Результаты ПЭМ подтверждают размеры, определенные с использованием других методов, в том, что L80 представляет собой сферическую, электронно-плотную частицу, которая была хорошо диспергирована и не склонна к агрегации.

ELP L160 был самой большой протестированной конструкцией (77 кДа), и в целом концентрация L160, по-видимому, оказывает некоторое влияние на диаметр частиц, образующихся при нагревании. Образцы с более низкими концентрациями ELP образовывали частицы меньшего диаметра при нагревании со средним диаметром в диапазоне 250–300 нм для 0.05 и 0,10 мг / мл и диаметры в диапазоне 500–600 нм для более концентрированных образцов. Эту же тенденцию можно наблюдать для размеров частиц при охлаждении образцов. Как и в случае с другими конструкциями, некоторое статистически значимое (p <0,0001) уменьшение диаметра частиц наблюдалось для образца 1,0 мг / мл при нагревании выше 35 ° C. При концентрации 0,50 мг / мл L160 образовывал частицы при нагревании до 10 ° C. Диаметр частиц оставался постоянным и составлял ~ 200 нм, пока температура образца не достигла 25 ° C, после чего диаметр частиц постоянно увеличивался до максимального значения ~ 625 нм.Охлаждение образцов L160 до 5 ° C привело к очень небольшому изменению диаметра частиц до тех пор, пока разборка не наблюдалась при 5 ° C для всех концентраций ELP. В отличие от других конструкций ELP, каждый из образцов L160 действительно демонстрировал полную разборку при охлаждении независимо от концентрации. Концентрация явно повлияла на сборку Tt для этой системы. Температуры перехода составляли от 10 до 20 ° C, причем более концентрированные образцы имели более низкие температуры перехода. Гистерезис наблюдался при 0,05 и 0.10 мг / мл, а величина гистерезиса находилась в диапазоне от 5 до 10 ° C. Значения дзета-потенциала для этой конструкции выше ее Tt находились в диапазоне от -10 до -16 мВ, что предполагает, что эти частицы должны быть коллоидно стабильными. Это была единственная конструкция, которая показывала большее значение дзета-потенциала при 37 ° C по мере увеличения концентрации L160. Кроме того, разбавление образца частиц L160 от 1,0 до 0,05 мг / мл не привело к каким-либо значимым колебаниям диаметра или большим стандартным отклонениям, указывающим на снижение стабильности частиц.Электронная микроскопия соответствовала наблюдениям, сделанным с помощью других методов, в том, что частицы при 35 ° C и 0,10 мг / мл примерно соответствовали наблюдениям DLS и приводили к образованию сферических, электронно-плотных и хорошо диспергированных структур. Предыдущие исследования показали, что однородная интенсивность, наблюдаемая для всех ELP L-серии, указывает на формирование мицеллоподобной структуры [37].

ELP V40 претерпевает фазовый переход при нагревании до 30–35 ° C, при этом образцы с более высокой концентрацией требуют меньшего нагрева для получения отклика.При превышении температуры перехода V40 образовывал частицы размером от 200 нм до микрон в диаметре. Изображения ПЭМ показали, что V40 не был таким электронно-плотным, как лейцин-содержащие ELP, что может указывать на то, что гидрофобность гостевой аминокислоты влияет на плотность упаковки. Предыдущие исследования показали, что плотность упаковки собранных ELP выше их Tt может зависеть от фазового перехода отдельных блоков в блок-сополимере ELP, концентрации соли в растворе и распределения гидрофильных и гидрофобных гостевых аминокислот в мультиблок-сополимере [27, 38, 39].Приведенные здесь результаты предполагают, что роль гидрофобности гостевой аминокислоты в гомополимерах ELP может быть еще одним направлением, с помощью которого можно конструировать плотность упаковки частиц ELP для нужд конкретных приложений. Хотя для этой системы не было четкой взаимосвязи между концентрацией ELP и диаметром, было очевидно, что при концентрациях 0,50 и 1,0 мг / мл очень быстро образовывались очень большие агрегаты, и осаждение наблюдалось после того, как образцы были нагреты до 50 ° C. Это согласуется с несоответствием диаметров образцов при 50 ° C во время нагрева и охлаждения.Хотя это осаждение соответствует поведению L20, в отличие от L20 осадки V40 повторно растворяются при охлаждении до 5 ° C, и видимое осаждение больше не наблюдается. То, что эта конструкция легко реолюбилизируется, согласуется с ее наблюдаемым поведением во время очистки. Процедуры обратного температурного цикла позволили осаждать и повторно растворять V40, как и L40, L80 и L160. При 0,05 мг / мл размер частиц V40, по-видимому, непрерывно увеличивался при нагревании образца, и при охлаждении наблюдали обратное.Из всех протестированных образцов V40 0,10 мг / мл больше всего напоминали лейцин-содержащие ELP во время его температурного тренда. При сборке этот образец образовывал структуры диаметром 400–500 нм, которые значительно (p <0,0001) уменьшались в размерах до ~ 175 нм при нагревании до 45 ° C. Как также наблюдалось при 0,05 мг / мл, это поведение было обратным во время охлаждения образца. Оказалось, что независимо от концентрации образца или размера частиц и растворимости, охлаждение V40 до 5 ° C привело к полной ресолюбилизации ELP, хотя большие значения гистерезиса наблюдались для 0.10 мг / мл и особенно 0,05 мг / мл V40. По сравнению с лейцин-содержащими ELP, V40 имел более низкие общие значения дзета-потенциала. Выше температуры перехода V40 имел только дзета-потенциал около -6,5 мВ, который не изменялся в зависимости от концентрации образца. Это значение заряда достаточно низкое, чтобы осаждение пробы не было неожиданным, хотя осаждение наблюдалось только для более концентрированных проб в течение периодов тестирования проб до 3 часов. Как и в случае с L20, кажется, что поверхностный заряд - не единственный фактор, который способствует развитию агрегатов микронного размера и последующему осаждению ELP.V40 также продемонстрировал дальнейшее необычное поведение по сравнению с другими тестируемыми конструкциями, когда исследовали его стабильность при разведении. Эта конструкция изначально имела диаметр чуть более 1 мкм при 1,0 мг / мл и постепенно уменьшалась в размере с разбавлением до конечного размера около 300 нм при 0,05 мг / мл, причем первое разведение приводило к значительному уменьшению диаметра частиц ( р <0,0001). Дальнейшее разбавление может привести к наблюдениям, согласующимся с ранее исследованными ELP [28]. Ни одна другая конструкция не продемонстрировала такого большого уменьшения диаметра.Интересно, что в отличие от L20, который выпадал в осадок во время этой процедуры, разбавление V40, по-видимому, обращало вспять рост агрегатов и предотвращало их осаждение, поскольку для этой конструкции не наблюдалось видимого осаждения. Это может быть связано с легкостью, с которой осажденный V40 может реолюбилизироваться простым охлаждением, а L20 - нет.

Систематический анализ ELP при различных концентрациях позволяет выполнить деконволюцию влияния различных параметров на поведение ELP в более широком контексте.Было показано, что концентрация влияет на образование и разборку частиц в ответ на изменения температуры. Например, степень гистерезиса, наблюдаемая для тестируемых ELP, становится больше по мере уменьшения концентрации ELP (таблица 1). Дзета-потенциал ELP при 5 ° C, что ниже их температур перехода, проявлял некоторую тенденцию к увеличению величины по мере увеличения концентрации образца, и это было особенно очевидно при 1,0 мг / мл. Эта закономерность не наблюдалась для тех же ELP при температурах выше их точек сборки.При 37 ° C три конструкции не проявляли никаких изменений в заряде (L20, L80 и V40), L160 увеличивался с концентрацией, а L40 уменьшался в дзета-потенциале по мере увеличения концентрации. Исследование пяти протестированных конструкций ELP на основе концентрации раствора привело к двум различным группам поведения: ELP, которые были склонны к преципитации (L20 и V40), и ELP, которые не преципитировали (L40, L80 и L160). ELP, которые действительно выпали в осадок, продемонстрировали ранее описанный сдвиг температуры перехода в связи с концентрацией, где более высокая концентрация приводила к более низкой Tt.Эта группа ELP также показала зависящее от концентрации осаждение, когда при концентрациях ELP ниже 0,50 мг / мл не образовывались частицы диаметром более 1 мкм, и осаждение не наблюдалось ни визуально, ни предполагалось по результатам DLS. Результаты ПЭМ использовали для подтверждения образования агрегатов микронного размера для образцов с концентрацией 1,0 мг / мл и субмикронных частиц с концентрацией 0,10 мг / мл, когда образцы нагревали выше их Tt. Независимо от подготовки образца все частицы имели примерно сферическую форму.L20 был электронно-плотным и хорошо диспергированным, в то время как V40 казался менее плотным. Не наблюдалось, чтобы концентрация независимо влияла ни на тенденцию, ни на температуру, при которой L20 и V40 разбирались, а также, по-видимому, не было зависящего от концентрации размера частиц при концентрациях, при которых не происходило осаждение. Подмножество конструкций ELP, которые не осаждались (L40, L80 и L160), имели различные ответы, зависящие от концентрации. Как отмечалось ранее, по мере увеличения концентрации образца Tt этого подмножества ELP снижается [5, 30, 32].Разборка этих конструкций, по-видимому, не зависела от концентрации образца и наблюдалась при 5 ° C для всех образцов. Вообще говоря, более концентрированные образцы имели тенденцию формировать конструкции большего диаметра, и эта взаимосвязь была более выражена при нагревании образцов, а не при их охлаждении. Концентрированные растворы ELP также имели тенденцию демонстрировать профили размеров при нагревании с более динамичным поведением: области, где размер плато или увеличивался с различной скоростью. Для L80 и L160 это даже привело к статистически значимому уменьшению диаметра частиц при концентрации 1.0 мг / мл. ПЭМ подтвердил измерения DLS при 0,10 мг / мл и 35 ° C, и для всех неосаждающихся конструкций наблюдались сферические, хорошо диспергированные и электронно-плотные частицы.

Путем сравнения откликов L20, L40, L80 и L160 при эквивалентной массе концентрациях, было выяснено влияние длины цепи для гидрофобных коротких ELP.В соответствии с предыдущими сообщениями в литературе, температуры перехода уменьшались с увеличением длины цепи, при этом все остальные параметры оставались постоянными [5]. Один из наиболее интересных результатов заключался в том, что длина цепи может влиять на размер и стабильность частиц, образующихся в растворе, и что зависимость между длиной цепи и размером частиц является обратной. Было обнаружено, что более длинные ELP образуют частицы меньшего диаметра, когда при одинаковых массовых концентрациях между образцами имеется равное количество пентапептидных последовательностей ELP.Связь между длиной цепи ELP и диаметром частиц и ролью количества пентапептидов ELP по сравнению с количеством молекул ELP ранее никогда не исследовалась в литературе. Более длинные ELP, по-видимому, легче разбираются при охлаждении по сравнению с более короткими конструкциями, при этом ресолюбилизация L20 не наблюдается ни в одном из текущих тестируемых условий, что ограничивается более низкой чувствительностью к массе прибора DLS. Отсутствие наблюдаемой ресолюбилизации L20 здесь можно объяснить относительно высокой молярностью образцов L20 по сравнению с более длинными конструкциями ELP.Некоторый гистерезис присутствовал во время охлаждения образца с большими расхождениями между температурами сборки и разборки для более коротких ELP. Результаты стабильности разведения предполагают, что более длинные ELP имеют тенденцию сохранять свой размер лучше, чем более короткие, хотя осаждение L20 во время теста на разведение ограничивает диапазон длин, которые могут быть успешно протестированы таким образом. Не было заметной взаимосвязи между длиной цепи ELP и поверхностным зарядом, независимо от температуры образца, а также не было корреляции между длиной и поведением ELP в ответ на охлаждение.Все диаметры конструкции оставались стабильными до охлаждения до 5 ° C. Было обнаружено, что L20 обычно образует более крупные частицы и, при высоких концентрациях, структуры микронного размера, которые осаждаются из раствора. L40, L80 и L160, состоящие из идентичных, но более длинных последовательностей, стабильно образовывали частицы субмикронного диаметра без каких-либо проблем со стабильностью раствора в течение 3-х часовых измерений. Наблюдения с помощью ПЭМ согласуются с размерами, измеренными с помощью DLS, и подтверждают мнение о том, что длина цепи показывает обратную зависимость от размера частиц для лейцин-содержащих ELP.

Сравнение ответов L40 и V40 может быть использовано для экстраполяции обобщений относительно влияния гостевых аминокислотных остатков. Очевидно, что более гидрофильный V40 имел более высокий Tt, чем L40. В целом это согласуется с предсказаниями, описанными в предыдущей литературе, хотя есть некоторые вариации из-за разной длины тестируемых ELP [31]. Также наблюдалось, что V40 образует значительно более крупные частицы при нагревании по сравнению с L40. Настолько, что V40 даже упал на 0.50 и 1,0 мг / мл, в то время как L40 образовывал субмикронные частицы без наблюдаемых проблем со стабильностью во время ~ 3-часового тестирования температурного тренда. При концентрациях, при которых осадки не вызывали беспокойства, L40, как правило, при нагревании представлял собой частицы более постоянного размера. При охлаждении размеры V40 напоминали размеры, измеренные во время соответствующих тенденций размеров нагрева, в то время как частицы L40 имели относительно постоянный диаметр с резким изменением размера при ~ 5 ° C. V40 также имел большие значения гистерезиса, чем L40, когда осадки не наблюдались, с разницей до 25 ° C для V40 и только 15 ° C для L40.Не наблюдалось четкой взаимосвязи между размером частиц и гостевым аминокислотным остатком. На дзета-потенциал собранных частиц, который находится при 37 ° C, действительно влияет аминокислота-гость, причем более гидрофобный L40 демонстрирует более сильный отрицательный заряд при всех концентрациях по сравнению с V40. Анализ ПЭМ показал, что конструкция V40 была менее электронно-плотной, чем L40, что означает, что большая гидрофобность может приводить к более плотной упаковке цепей ELP [27].

Систематический анализ семейства ELP с изменяющейся гидрофобностью гостевой аминокислоты и / или длиной цепи при нескольких эквивалентных концентрациях в диапазоне температур позволил провести деконволюцию влияния этих различных параметров образца на поведение и характеристики сборки частиц.Эта информация может быть широко применена к разработке всех будущих материалов на основе ELP, а также может быть использована для расширения возможностей существующих конструкций ELP. Это новое семейство гидрофобных ELP вело себя в соответствии с ранее опубликованными наблюдениями относительно эффектов химии гостевых аминокислот, длины цепи и концентрации на температуры перехода сборки ELP. Разборка и гистерезисное поведение этого семейства ELP бросают вызов обобщению, что ELP типа VPGXG разбираются и повторно растворяются при охлаждении.Систематические эксперименты показали, что длина цепи, концентрация и гидрофобность гостевой аминокислоты могут влиять на эту необратимую сборку. Было показано, что на поверхностный заряд систем влияет состояние растворимости ELP, которое контролируется температурой, а также гидрофобностью гостевой аминокислоты. Более гидрофобное гостевое месторасположение может привести к большей плотности молекул ELP на частицу, о чем свидетельствуют плотности электронов, наблюдаемые в ПЭМ. На размер частиц ELP влияла концентрация образца, причем более высокие концентрации связаны с более крупными частицами и, в некоторых случаях, с образованием и осаждением агрегатов микронного размера.Более концентрированные образцы также показали больший динамический диаметр при нагревании, а образцы с концентрацией 1,0 мг / мл показали значительное уменьшение диаметра при нагревании. Длина цепи также играла роль: более короткие цепи приводили к более крупным частицам в целом и большей склонности к осаждению. Осаждение ELP наблюдали для двух отдельных конструкций и потенциально зависело как от гидрофобности гостевой аминокислоты, так и от длины цепи. Более гидрофобные гостевые аминокислоты могут обеспечить большую стабильность более коротких последовательностей ELP и также могут привести к менее обратимому образованию частиц и / или осаждению в зависимости от концентрации образца.Гистерезис наблюдался во всех образцах и, из-за его связи с Tt, варьировался в зависимости от концентрации ELP. Кроме того, было обнаружено, что гистерезис более выражен в целом для конструкций с более короткой длиной цепи. Было обнаружено, что эти короткие ELP не разбираются так же надежно, как их более длинные аналоги, при этом концентрация образца также влияет на измеримую ресолюбилизацию. Гистерезис редко наблюдался в других системах ELP, с конструкциями, состоящими из эластиновых экзонов 20-24 или из поперечно сшитых валинсодержащих микрогелей ELP, оба проявляющих незначительный гистерезис (<Δ10 ° C) поведение [28, 40].Выраженный гистерезис ~ 15 ° C наблюдался для полученного из VPAVG ELP при 32,1 мг / мл, при этом структурные исследования показали, что дополнительная метильная группа на третьей аминокислоте вызвала меньшее связывание воды с белком при нагревании выше его перехода. температура, которая стабилизировала частицы и препятствовала их повторному растворению [41,42,43]. Возможно, что аналогичный механизм ответственен за гистерезис, наблюдаемый для некоторых лейцин-содержащих ELP, о которых сообщается здесь, поскольку эти конструкции также содержат дополнительную метильную группу и приводят к более гидрофобной последовательности в целом, хотя для демонстрации этого потребуются дальнейшие исследования.Этот механизм также может быть ответственным за необратимую сборку, наблюдаемую здесь, поскольку выраженный гистерезис 15–20 ° C наряду с низкими температурами перехода к нагреву мог привести к температуре перехода разборки ниже точки замерзания воды и рабочей температуры прибора DLS. Новые испытания стабильности при разбавлении показали, что предварительно сформированные частицы ELP, состоящие из более длинных цепей, были более стабильными при изотермическом и изотоническом разбавлении. Химический состав гостевых аминокислот также может влиять на стабильность разведения, поскольку большее количество гидрофобных остатков демонстрирует меньшие вариации в диаметре.

Роли температуры и концентрации на поведение ELP систематически не анализировались, и результаты, представленные здесь, в дополнение к руководящим принципам проектирования, представленным выше, предполагают, что существующие конструкции ELP могут использоваться для образования частиц различного диаметра, в зависимости от условий раствора. и температурные процедуры. Это может быть находчивый и рентабельный способ расширения использования отдельных конструкций ELP без обращения к дальнейшим модификациям последовательности.

don% 27t разобрать — итальянский перевод — Linguee

Техническое обслуживание и ремонт архитектурного чугуна

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

Деталь из чугуна, нуждающаяся в очистке и покраске.Фото: любезно предоставлено организацией New York Landmarks Conservancy.

Джон Г. Уэйт, AIA, Исторический обзор Марго Гейл

Сохранение чугунных архитектурных элементов, в том числе целых фасадов, в последние годы привлекает все большее внимание, поскольку коммерческие районы признаны за их историческое значение и оживлены. В данном справочнике представлены общие рекомендации по подходам к сохранению и реставрации исторического чугуна.

Это фрагмент полихромного чугунного фасада в Петалуме, Калифорния, 1886 год (О’Коннелл и Льюис, Architectural Iron Works, Сан-Франциско). Фото: Дон Мичем.

Чугун сыграл выдающуюся роль в промышленном развитии нашей страны в XIX веке. Чугунное оборудование заполнило американские фабрики и сделало возможным рост железнодорожных перевозок. Чугун широко использовался в наших городах для систем водоснабжения и уличного освещения.Как архитектурный металл, он сделал возможными новые смелые достижения в архитектурном дизайне и строительных технологиях, обеспечивая при этом богатство орнамента.

Этот древний металл, железный сплав с высоким содержанием углерода, был слишком дорогим, чтобы производить его в больших количествах до середины 18 века, когда новая технология печей в Англии сделала его более экономичным для использования в строительстве. Известный своей большой прочностью на сжатие, чугун в форме тонких негорючих столбов был использован в 1790-х годах на английских хлопчатобумажных фабриках, где пожары были обычным явлением.В Соединенных Штатах подобные тонкие колонны впервые были использованы в 1820-х годах в театрах и церквях для поддержки балконов.

К середине 1820-х годов в Нью-Йорке рекламировались одноэтажные железные витрины. Дэниел Бэджер, бостонский литейщик, который позже переехал в Нью-Йорк, утверждал, что в 1842 году он изготовил и установил первые железные ставни для железных витрин, которые обеспечивали защиту от краж и внешнего пожара. В грядущие годы и в 20-е годы практичная чугунная витрина станет популярной в городах от побережья до побережья.Это не только помогло выдержать нагрузку на верхние этажи, но и обеспечило большие витрины для демонстрации товаров и позволило естественному свету заливать интерьеры магазинов. Что наиболее важно, чугунные фасады стоили недорого и требовали небольшого труда на месте.

Неутомимым сторонником использования чугуна в зданиях был изобретательный житель Нью-Йорка, архитектор-самоучка Джеймс Богардус. Начиная с 1840 года, Bogardus превозносил свои достоинства: прочность, структурную стабильность, долговечность, относительную легкость, способность принимать практически любую форму и, прежде всего, огнестойкие качества, столь востребованные в эпоху серьезных городских пожаров.Он также подчеркнул, что процессы литья под давлением, с помощью которых из чугуна изготавливали элементы здания, полностью совместимы с новыми концепциями заводского изготовления, массового производства и использования идентичных взаимозаменяемых деталей.

В 1849 году Богардус создал нечто уникальное по-американски, построив первое здание с самонесущими многоэтажными железными стенами. Известный как Edgar Laing Stores, этот угловой ряд небольших четырехэтажных складов, которые выглядели как одно здание, был построен в нижнем Манхэттене всего за два месяца.Его задняя, ​​боковые и внутренние несущие стены были из кирпича; Каркас перекрытия состоял из деревянных балок и балок. Одна из чугунных стен была несущей, поддерживая деревянные балки перекрытия. Новшеством стали два уличных фасада из самонесущего чугуна, состоящие из нескольких частей — колонн, панелей, подоконников и пластин в дорическом стиле, а также некоторых накладных орнаментов. Каждый компонент фасадов был отлит индивидуально в песчаной форме в литейном цехе, обработан до гладкости, испытан на соответствие и, наконец, доставлен на запряженных лошадьми телегах на строительную площадку.Там их подняли на место, затем скрепили болтами и прикрепили к обычной конструкции из дерева и кирпича с помощью железных шипов и ремней.

Гробница семьи Слаттер в Мобиле, штат Алабама, состоящая из чугунного мавзолея и ограды, демонстрирует широкий спектр использования этого материала в XIX веке. Фото: Джек Э. Баучер, Коллекция HABS.

Второе возведенное здание с железным фасадом стало большим шагом вперед по сравнению с магазинами Laing Stores по размеру и сложности.Пятиэтажное здание газеты Sun в Балтиморе, начатое в апреле 1850 года Богардусом при участии архитектора Роберта Хэтфилда, было как с чугунным фасадом, так и с чугунным каркасом. В Филадельфии в 1850 году было начато строительство нескольких железных фасадов: здание Inquirer Building, Brock Stores и здание Penn Mutuai (все три были снесены). Отель «Св. Чарльз» 1851 года на Третьей улице, 60 с. Обрамление с чугунными колоннами, балками и фермами из кованого железа было широко видно в Нью-Йоркском Хрустальном дворце 1853 года.

Во второй половине XIX века Соединенные Штаты находились в эпоху огромного экономического и территориального роста. Использование железа в коммерческих и общественных зданиях быстро распространилось, и с 1849 года до начала века в городах по всей стране были возведены сотни зданий с железными фасадами. Выдающиеся примеры железных фасадов существуют в Балтиморе, Галвестоне, Луисвилле, Милуоки, Новом Орлеане, Филадельфии, Ричмонде, Рочестере (Нью-Йорк) и особенно в Нью-Йорке, где в одном только историческом районе Сохо Чугун есть 139 зданий с железными фасадами.К сожалению, большая часть железных фасадов по всей стране была снесена в ходе проектов реконструкции центра города, особенно после Второй мировой войны.

В дополнение к этому внешнему виду, многие общественные здания демонстрируют великолепные открытые внутренние изделия из железа, одновременно декоративные и структурные. Замечательные примеры сохранились по всей стране, в том числе Библиотека Пибоди в Балтиморе; Старое административное здание в Вашингтоне, округ Колумбия; здание Брэдбери в Лос-Анджелесе; бывший Капитолий штата Луизиана; бывшая ратуша в Ричмонде; Твидовое здание суда в Нью-Йорке; и столицы штатов Калифорния, Джорджия, Мичиган, Теннесси и Техас.И, конечно же, железо образует огромный купол Капитолия Соединенных Штатов, построенный во время Гражданской войны. Декоративный чугун также был популярным материалом в пейзаже: заборы, фонтаны со скульптурами, фонарные столбы, мебель, урны, беседки, ворота и ограды для кладбищенских участков. При таком широком спросе многие американские литейные заводы, которые занимались литьем деталей машин, банковских сейфов, железных труб или кухонных плит, добавили отделы архитектурного железа. Это потребовало от создателей моделей со сложными конструкторскими возможностями, а также со знанием усадки металла и других технических аспектов литья.Крупные компании включали Hayward Bartlett Co. в Балтиморе; Джеймс Л. Джексон, Cornell Brothers, J. L. Mott и Daniel D. Badger’s Architectural Iron Works на Манхэттене; Hecla Ironworks в Бруклине; Вуд и Перо из Филадельфии; Лидс и Ко, Литейный завод Шекспира и Мильтенбергер в Новом Орлеане; Братья Уинслоу в Чикаго; и Джеймс МакКинни в Олбани, штат Нью-Йорк.

Чугун был предпочтительным металлом во второй половине XIX века. Это был не только огнестойкий материал в период крупных городских пожаров, но и большие фасады из чугуна можно было изготавливать с меньшими затратами, чем сопоставимые каменные фасады, а железные здания можно было возводить быстро и эффективно.Самый большой стоящий образец обрамления с чугунными колоннами и коваными балками — шестнадцатиэтажное здание Манхэттен в Чикаго, самый высокий небоскреб в мире, построенный в 1890 году Уильямом ЛеБароном Дженни. К этому времени, однако, сталь стала доступна на национальном уровне, стала более универсальной в структурном отношении и конкурентоспособной по цене. Его более широкое использование — одна из причин, почему строительство из чугуна уменьшилось на рубеже веков после того, как было так активно принято всего лишь пятьдесят лет назад. Тем не менее, чугун продолжал использоваться в значительных количествах для многих других структурных и декоративных целей даже в 20 веке: витрины; шатры; пролеты и большие оконные рамы для каркасных и кирпичных домов; уличная и ландшафтная обстановка, в том числе киоски метро.

XIX век оставил нам богатое наследие новых методов строительства, особенно строительства в совершенно новом масштабе, которое стало возможным благодаря использованию металлов. Первым из них был чугун, хотя период его интенсивного использования длился всего полвека. Теперь сохранившееся наследие чугунной архитектуры, большая часть которой продолжает находиться под угрозой, заслуживает новой оценки и соответствующих мер по сохранению и реставрации.

Что такое чугун?

Чугун — это сплав с высоким содержанием углерода (не менее 1.7% и обычно от 3,0 до 3,7%), что делает его более устойчивым к коррозии, чем кованое железо или сталь. Помимо углерода, чугун содержит различные количества кремния, серы, марганца и фосфора.

В расплавленном виде чугун легко разливается в формы, что позволяет создавать практически неограниченные декоративные и структурные формы. В отличие от кованого железа и стали, чугун слишком твердый и хрупкий, чтобы его можно было придавать молотком, прокаткой или прессованием. Однако, поскольку он более жесткий и более устойчивый к короблению, чем другие виды железа, он может выдерживать большие сжимающие нагрузки.Чугун относительно слаб при растяжении, однако не выдерживает растягивающей нагрузки без предварительного предупреждения.

Подступенки на этих чугунных ступенях украшены декоративным узором. Фото: файлы NPS.

Характеристики различных типов чугуна определяются их составом и методами плавки, литья и термообработки. Металлургические компоненты чугуна, влияющие на его хрупкость, ударную вязкость и прочность, включают феррит, цементит, перлит и графитовый углерод.Чугун с чешуйками углерода называется серым чугуном. «Серый излом», связанный с чугуном, вероятно, получил свое название из-за серого зернистого вида его сломанной кромки, вызванного наличием чешуек свободного графита, которые объясняют хрупкость чугуна. Эта хрупкость является важной отличительной характеристикой чугуна и мягкой стали.

По сравнению с чугуном кованое железо относительно мягкое, податливое, прочное, устойчивое к усталости и легко обрабатывается ковкой, гибкой и волочением.Это почти чистое железо с содержанием углерода менее 1% (обычно от 0,02 до 0,03%). Шлак варьируется от 1% до 4% и существует в чисто физической ассоциации, то есть не легирован. Это придает кованому железу характерную слоистую (слоистую) или волокнистую структуру.

Кованое железо можно отличить от чугуна несколькими способами. Кованые элементы обычно проще по форме и менее однородны по внешнему виду, чем чугунные элементы, и содержат следы прокатки или ручной работы.Чугун часто содержит линии кристаллизатора, оклады, дефекты отливки и отверстия для воздуха. Чугунные элементы очень однородны по внешнему виду и часто используются повторно. Чугунные элементы часто скрепляются болтами или винтами, тогда как детали из кованого железа склепываются или свариваются (термическая сварка) вместе.

Низкоуглеродистая сталь теперь используется для изготовления новых металлических изделий ручной работы и ремонта старых кованых элементов. Низкоуглеродистая сталь — это сплав железа с содержанием углерода не более 2%, который является прочным, но легко обрабатывается в виде блоков или слитков.Низкоуглеродистая сталь не так устойчива к коррозии, как кованое или чугунное.

Многие методы технического обслуживания и ремонта, описанные в Кратком описании, особенно относящиеся к очистке и покраске, потенциально опасны и должны выполняться только опытными и квалифицированными рабочими с использованием средств защиты, подходящих для данной задачи. Во всех случаях ремонта, кроме самого простого, лучше всего привлекать архитектора по консервации или реставратора зданий, чтобы он оценил состояние утюга и подготовил контрактную документацию на его обработку.

Как и любому проекту консервации, работе должен предшествовать обзор местных строительных норм и правил и норм по охране окружающей среды, чтобы определить, существуют ли какие-либо конфликты с предлагаемыми обработками. В случае возникновения противоречий, особенно в отношении методов очистки или лакокрасочных материалов, необходимо обсудить исключения или отклонения, либо принять альтернативные методы обработки или материалы.

Общие проблемы, с которыми сегодня сталкиваются чугунные конструкции, включают сильно заржавевшие или отсутствующие элементы, ударные повреждения, структурные разрушения, сломанные соединения, повреждение соединений и потерю анкеровки в кладке.

Окисление или ржавление происходит быстро, когда чугун подвергается воздействию влаги и воздуха. Минимальная относительная влажность, необходимая для стимулирования ржавления, составляет 65%, но этот показатель может быть ниже в присутствии коррозионных агентов, таких как морская вода, соленый воздух, кислоты, кислотные осадки, почвы и некоторые соединения серы, присутствующие в атмосфере, которые действуют как катализаторы в процессе окисления. Ржавчина ускоряется в тех случаях, когда архитектурные детали имеют карманы или щели для улавливания и удержания жидких коррозионных агентов.Кроме того, как только образуется пленка ржавчины, ее пористая поверхность действует как резервуар для жидкости, что, в свою очередь, вызывает дальнейшую коррозию. Если этот процесс не остановить, он будет продолжаться до тех пор, пока железо не будет полностью поглощено коррозией, не оставив ничего, кроме ржавчины.

Структурная трещина, зазоры в стыках между компонентами и большое отверстие, в котором отсутствует часть кронштейна консоли, — вот проблемы, очевидные в этом чугунном узле. Фотография: Ford, Powell & Carson.

Гальваническая коррозия — это электрохимическое действие, которое возникает, когда два разнородных металла взаимодействуют вместе в присутствии электролита, такого как вода, содержащая соли или ионы водорода.Тяжесть гальванической коррозии зависит от разницы потенциалов между двумя металлами, их относительной площади поверхности и времени. Если более благородный металл (более высокое положение в электрохимическом ряду) намного больше по площади, чем базовый или менее благородный металл, износ основного металла будет более быстрым и серьезным. Если более благородный металл намного меньше по площади, чем основной металл, ухудшение основного металла будет гораздо менее значительным. Чугун подвергается атакам и коррозии, когда он находится рядом с более благородными металлами, такими как свинец или медь.

Графитизация чугуна, менее распространенная проблема, происходит в присутствии кислотных осадков или морской воды. По мере коррозии железа остатки коррозии пористого графита (мягкого углерода) пропитываются нерастворимыми продуктами коррозии. В результате чугунный элемент сохраняет свой внешний вид и форму, но имеет более слабую конструкцию. Графитизация происходит там, где чугун долгое время оставался неокрашенным, или когда герметичные швы не выдерживали, а кислотная дождевая вода разъедала части с тыльной стороны.Проверка и идентификация графитизации осуществляется путем соскабливания ножом по поверхности, чтобы выявить крошку железа под ней. Когда происходит обширная графитизация, обычно единственным выходом является замена поврежденного элемента.

Отливки также могут иметь трещины или дефекты в результате недостатков исходного производственного процесса, таких как воздушные дыры, трещины и золы, или холодное закрытие (вызванное «замерзанием» поверхности расплавленного чугуна во время литья из-за неправильного или прерывистая заливка).Хрупкость — еще одна проблема, которая иногда встречается в старых чугунных элементах. Это может быть результатом чрезмерного содержания фосфора в чугуне или охлаждения во время процесса литья.

Прежде чем устанавливать надлежащую обработку чугунных элементов в здании или сооружении, необходимо оценить историческое и архитектурное значение и изменения собственности, а также ее нынешнее состояние. Если работа включает в себя нечто большее, чем обычное обслуживание, необходимо привлечь квалифицированного специалиста для разработки отчета об исторической структуре, в котором излагается историческое развитие объекта, документируется его существующее состояние, определяются проблемы ремонта и предоставляется подробный список рекомендуемых рабочих элементов. с приоритетами.С помощью этого процесса можно оценить значение и состояние чугуна и предложить соответствующие методы обработки. Для ограждений или отдельных компонентов здания, таких как фасад, следует придерживаться аналогичной, но менее обширной аналитической процедуры.

Прежде чем приступить к работе, необходимо хорошо понять природу и масштабы проблем с чугунными элементами. Если проблемы незначительны, например, коррозия поверхности, отслаивание краски или неудачная герметизация, владелец собственности может провести ремонт, работая напрямую со знающим подрядчиком.Если есть серьезные проблемы или серьезные повреждения чугуна, лучше всего заручиться услугами архитектора или консерватора, который специализируется на консервации исторических зданий. В зависимости от объема работ контрактные документы могут варьироваться от общих спецификаций до полных рабочих чертежей с аннотированными фотографиями и спецификациями.

Чтобы тщательно оценить состояние металлоконструкций, необходимо провести тщательный физический осмотр каждой секции железной конструкции, включая болты, крепежные детали и кронштейны.Обычно строительные леса или механический подъемник используются для тщательного осмотра чугунного фасада или других крупных сооружений. Удаление отдельных участков краски может быть единственным способом определения точного состояния соединений, металлических креплений, а также пересечений или щелей, в которых может скапливаться вода.

Исследование несущих элементов, таких как колонны и балки, позволит установить, работают ли эти компоненты так, как они были изначально спроектированы, или же картины напряжений были перераспределены.Области, которые подвергаются чрезмерной нагрузке, должны быть обследованы, чтобы установить, были ли они повреждены или были перемещены. Очевидно, что повреждение основного элемента конструкции необходимо идентифицировать и оценить; внимание не следует уделять только декоративным особенностям.

Состояние здания, строения или объекта; диагностика его проблем; и рекомендации по его ремонту должны быть записаны в виде чертежей, фотографий и письменных описаний, чтобы помочь тем, кто будет нести ответственность за его сохранение в будущем.

Независимо от того, требуются ли мелкие или серьезные работы, сохранение и ремонт исторических металлических конструкций является рекомендуемым подходом к консервации вместо замены. По возможности, все ремонтные и реставрационные работы должны быть обратимыми, чтобы модификации или обработки, которые могут оказаться вредными для долговременной сохранности утюга, можно было исправить с наименьшим повреждением исторических металлических конструкций.

Если речь идет о химическом удалении краски, важно тщательно спланировать последовательность работ и инспектировать архитектор или реставратор для обеспечения строгого соблюдения контрактных документов, чтобы свести к минимуму риск возникновения проблем.Фото: Раймонд М. Пепи, Building Conservation Associates.

В случае серьезного разрушения защитного покрытия и / или при сильной коррозии ржавчину и большую часть или всю краску необходимо удалить, чтобы подготовить поверхности для новых защитных покрытий. Доступные методы варьируются от физических процессов, таких как чистка проволочной щеткой и пескоструйная очистка, до очистки пламенем и химических методов. Выбор подходящей техники зависит от степени разрушения краски и коррозии, степени детализации поверхности и типа наносимого нового защитного покрытия.Местные законы по охране окружающей среды могут ограничивать выбор методов очистки и удаления краски, а также утилизации материалов.

Многие из этих методов потенциально опасны и должны выполняться только опытными и квалифицированными рабочими, использующими надлежащие средства защиты глаз, защитную одежду и другие условия безопасности на рабочем месте. Перед выбором процесса следует подготовить испытательные панели на очищаемом утюге, чтобы определить относительную эффективность различных методов.В процессе очистки, скорее всего, будут обнаружены дополнительные дефекты покрытия, трещины и коррозия, которые раньше не были очевидны.

Существует ряд методов, которые можно использовать для удаления краски и коррозии с чугуна: Ручное соскабливание, скалывание и чистка проволочной щеткой — наиболее распространенные и наименее дорогие методы удаления краски и легкой ржавчины с чугуна. Однако они не удаляют всю коррозию или краску так же эффективно, как другие методы.Опытные мастера должны выполнить работы, чтобы снизить вероятность того, что поверхности могут быть поцарапаны или повреждены хрупкие детали.

Пескоструйная очистка под низким давлением (обычно называемая абразивной очисткой или пескоструйной очисткой) часто является наиболее эффективным методом удаления чрезмерных отложений краски или значительной коррозии. Пескоструйная очистка является быстрой, тщательной и экономичной, и она позволяет очистить утюг на месте. Заполнитель может быть железным шлаком или песком; Медный шлак не следует использовать для обработки железа из-за возможности электролитических реакций.Некоторая резкость в совокупности выгодна тем, что придает металлической поверхности «зуб», что приводит к лучшей адгезии краски. Использование очень острого или твердого заполнителя и / или чрезмерно высокого давления (более 100 фунтов на квадратный дюйм) не требуется, и его следует избегать. Смежные материалы, такие как кирпич, камень, дерево и стекло, должны быть защищены от повреждений. Некоторые местные строительные нормы и правила и органы охраны окружающей среды запрещают или ограничивают сухую пескоструйную очистку из-за проблемы с переносом пыли по воздуху.

Влажная пескоструйная очистка более проблематична, чем сухая пескоструйная очистка чугуна, потому что вода мгновенно вызывает ржавчину поверхности и проникает глубоко в открытые швы. Поэтому, как правило, это не считается эффективным методом. Влажная пескоструйная очистка снижает количество переносимой по воздуху пыли при удалении сильных отложений краски, но удаление сточных вод, содержащих свинец или другие токсичные вещества, ограничивается экологическими нормативами в большинстве регионов.

Пламенная очистка металла от ржавчины с помощью специальной кислородно-ацетиленовой горелки с многопламенной головкой требует наличия специальных квалифицированных операторов, а также является дорогостоящей и потенциально опасной.Тем не менее, он может быть очень эффективным на железе со слабой и средней степенью коррозии. Обработка поверхности проволочной щеткой обычно необходима после очистки пламенем.

Химическое удаление ржавчины путем травления кислотой — это эффективный метод удаления ржавчины с металлических элементов, который можно легко удалить и отправить в цех для погружения в чаны с разбавленной фосфорной или серной кислотой. Этот метод не повреждает поверхность утюга при условии, что утюг нейтрализуется до уровня pH 7 после очистки.К другим химическим средствам удаления ржавчины относятся продукты на основе цитрата аммония, щавелевой кислоты или соляной кислоты.

Химическое удаление краски с использованием щелочных соединений, таких как хлористый метилен или гидроксид калия, может быть эффективной альтернативой абразивно-струйной очистке для удаления сильных отложений краски. Эти агенты часто доступны в виде гелей или паст замедленного действия. Поскольку они могут вызвать ожоги, необходимо надевать защитную одежду и очки. Химические вещества, нанесенные на негерметичный фасад, могут просочиться через щели и отверстия, что приведет к повреждению внутренней отделки здания и коррозии тыльной стороны железных компонентов.Остаточные следы чистящих составов на поверхности утюга, если их не нейтрализовать тщательно, могут в будущем привести к потере лакокрасочного покрытия. По этим причинам применение щелочных смывок для краски и кислотных очистителей в полевых условиях обычно не рекомендуется.

После любого из этих методов очистки и удаления краски только что очищенное железо следует немедленно покрасить антикоррозийной грунтовкой, прежде чем начнется образование новой ржавчины. Этот период времени может варьироваться от минут до часов в зависимости от условий окружающей среды.Если грунтование откладывается, любую образовавшуюся ржавчину на поверхности следует удалить чистой проволочной щеткой непосредственно перед грунтованием, потому что ржавчина препятствует хорошему сцеплению грунтовки с чугунной поверхностью и не позволяет грунтовке полностью заполнить поры металла. .

Самый распространенный и эффективный способ сохранить архитектурный чугун — сохранить защитное лакокрасочное покрытие на металле. Краска также может быть декоративной, если это исторически целесообразно.

Перед удалением краски с исторического архитектурного чугуна рекомендуется микроскопический анализ образцов исторической последовательности окраски. Этот процесс, называемый анализом серии красок, должен выполняться опытным реставратором архитектуры. Анализ позволит определить исторические цвета краски и другие условия, например, была ли краска матовой или глянцевой, был ли добавлен песок в краску для текстуры и было ли здание полихромным или мраморным.Традиционно многие чугунные элементы окрашивались под другие материалы, например, известняк или песчаник. Иногда элементы были искусственно окрашены, так что железо выглядело как мрамор с прожилками.

В этом здании использовалось сильное щелочное средство для удаления краски, которое, по всей видимости, не было должным образом промыто или нейтрализовано. Через несколько месяцев вновь нанесенная краска начала отслаиваться, и на утюге появились полосы ржавчины. Фото: Ким Лавджой.

Для приклеивания новых защитных покрытий необходима тщательная подготовка поверхности.С утюга необходимо удалить всю отслаивающуюся, отслаивающуюся и поврежденную краску, а также грязь и грязь, водорастворимые соли, масло и жир. На поверхности утюга может остаться старая, плотно приставшая краска, если она совместима с предлагаемыми покрытиями. Сохранение старой краски также сохраняет историческую последовательность окраски здания и позволяет избежать опасностей, связанных с удалением и утилизацией старой свинцовой краски.

Рекомендуется проконсультироваться со спецификациями производителя или у технических представителей, чтобы убедиться в совместимости между условиями поверхности, грунтовкой и финишным слоем, а также методами нанесения.

Чтобы краска прилипла должным образом, металлические поверхности перед покраской должны быть абсолютно сухими. Если выбранная краска не предназначена специально для исключительных условий, окраску не следует проводить, если ожидается, что температура упадет ниже 50 градусов по Фаренгейту в течение 24 часов или когда относительная влажность превышает 80 процентов; Краску нельзя наносить, когда в воздухе туман, туман или дождь. Плохо подготовленные поверхности приведут к выходу из строя даже самых лучших красок, в то время как краски даже по умеренной цене могут быть эффективными, если их наносить на хорошо подготовленные поверхности.

Подбор красок и покрытий

Типы красок, доступных для защиты железа, резко изменились за последние годы из-за федеральных, государственных и местных нормативных актов, запрещающих или ограничивающих производство и использование продуктов, содержащих токсичные вещества, такие как хромат свинца и цинка, а также летучие органические соединения и вещества (ЛОС или ЛОС). Доступность типов красок варьируется от штата к штату, и производители продолжают изменять составы продуктов в соответствии с новыми правилами.

Традиционно красный свинец использовался в качестве антикоррозионного пигмента для грунтовки железа. Красный свинец имеет сильное сродство к льняному маслу и образует свинцовое мыло, которое становится прочной и эластичной пленкой, непроницаемой для воды, которая очень эффективна в качестве защитного покрытия для железа. По крайней мере, два медленно сохнущих финишных слоя на основе льняного масла традиционно использовались поверх красной свинцовой грунтовки, и эта комбинация эффективна на старых или частично изношенных поверхностях. Сегодня в большинстве регионов использование красок, содержащих свинец, запрещено, за исключением некоторых коммерческих и промышленных целей.

Сегодня алкидные краски очень широко используются и в значительной степени вытеснили содержащие свинец краски на основе льняного масла. Они сохнут быстрее масляной краски, имеют более тонкую пленку, но не так долго защищают металл. Алкидные антикоррозионные грунтовки содержат пигменты, такие как оксид железа, оксид цинка и фосфат цинка. Эти грунтовки подходят для ранее окрашенных поверхностей, очищенных ручным инструментом. Необходимо нанести не менее двух слоев грунтовки, а затем финишных слоев алкидной эмали.

Латексные и другие краски на водной основе не рекомендуется использовать в качестве грунтовки для чугуна, поскольку они вызывают немедленное окисление при нанесении на чистый металл.Краски из винил-акрилового латекса или акрилового латекса могут использоваться в качестве финишных покрытий поверх алкидных антикоррозионных грунтовок, но если грунтовочные покрытия нанесены неидеально или повреждены, латексная краска вызовет окисление железа. Поэтому рекомендуется использовать финишные алкидные покрытия.

На чугун можно наносить высокоэффективные покрытия, такие как грунтовки с высоким содержанием цинка, содержащие цинковую пыль, и современные эпоксидные покрытия, чтобы обеспечить более длительную защиту. Для этих покрытий обычно требуются очень чистые поверхности и особые условия нанесения, которые могут быть трудно достижимыми в полевых условиях на больших зданиях.Эти покрытия наиболее эффективно используются на элементах, которые были вывезены в магазин или недавно отлиты.

Одна из особенно эффективных систем заключалась в первом покрытии коммерчески очищенного пескоструйной очисткой железа грунтовкой с высоким содержанием цинка, затем нанесением эпоксидного основного покрытия и двумя финишными слоями уретана. Некоторые эпоксидные покрытия можно использовать в качестве грунтовки на чистом металле или наносить на ранее окрашенные поверхности в хорошем состоянии. Эпоксидные смолы особенно подвержены разложению под воздействием ультрафиолетового излучения и должны быть защищены более стойкими финишными покрытиями.Были проблемы с эпоксидными красками, которые наносились на железо в заводских условиях, где покрытия были порезаны перед установкой. Подкрашивание эпоксидных красок в полевых условиях очень сложно, если вообще возможно. Это вызывает беспокойство, поскольку железо, обнаженное дефектами основного покрытия, с большей вероятностью ржавеет, и потребуется более частое обслуживание.

Ключевым фактором, который следует учитывать при выборе покрытий, является разнообразие условий существующих и новых материалов в конкретном здании или сооружении.Для поверхностей с уже нанесенной краской может потребоваться одна грунтовка; другой — для недавно отлитого, подвергнутого химической очистке или пескоструйной очистки чугуна; и третий для окладов или материалов-заменителей; все три сопровождаются совместимыми финишными покрытиями.

Способы применения

Кисть — это традиционный и наиболее эффективный метод нанесения краски на чугун. Он обеспечивает хороший контакт краски с железом, а также эффективное заполнение ямок, трещин и других дефектов на металле.Использование краскопультов для нанесения краски экономично, но не всегда обеспечивает адекватное и равномерное покрытие. Для достижения наилучших результатов безвоздушные распылители должны использоваться опытными операторами. Чтобы полностью закрыть мелкие детали и добраться до углублений, может быть эффективным распыление грунтовочного слоя, используемое в сочетании с нанесением кистью.

Валики никогда не следует использовать для нанесения грунтовочного покрытия на металл, они эффективны для последующих слоев только на больших плоских участках. Внешний вид отделочных покрытий, наносимых распылением или валиком, не является исторически приемлемым, и его следует избегать на таких участках, как витрины магазинов, которые находятся под рукой.

При ремонте перил лестницы деревянную прокладку внутри перил потолка залили бетоном. Вода проникала через перила и вступала в реакцию с бетоном, ускоряя коррозию железа. Фотография: Джон Г. Уэйт.

Большинство архитектурных чугунов состоит из множества небольших отливок, собранных с помощью болтов или винтов. Стыки между частями были заделаны, чтобы вода не просачивалась внутрь и не вызывала ржавчину изнутри. Исторически швы часто заделывались белой свинцовой пастой и иногда подкладывались хлопковой или пеньковой веревкой; даже головки болтов и винтов были заделаны, чтобы защитить их от элементов и скрыть их от взгляда.Хотя иногда бывает, что старая конопатка находится в хорошем состоянии, она обычно крошится от выветривания, растрескивается в результате оседания конструкции или разрушается при механической очистке. Очень важно заменить поврежденную герметизацию, чтобы предотвратить проникновение воды. Для хорошей адгезии и рабочих характеристик предпочтительнее полиуретановый герметик архитектурного класса или традиционная белая свинцовая паста.

Вода, которая проникает в полые части чугунного архитектурного элемента, вызывает ржавчину, которая может стекать по другим архитектурным элементам.Вода может замерзнуть, что приведет к растрескиванию чугуна льдом. Трещины снижают прочность всего литейного узла и обеспечивают еще одну точку входа воды. Таким образом, важно, чтобы трещины были водонепроницаемыми, используя герметики или наполнители, в зависимости от ширины трещины.

Колонны из стекловолокна и алюминиевые капители были установлены, чтобы воспроизвести элементы орнамента на восточном фасаде театра Нью-Маркет в Портленде, штат Орегон. Фото: Уильям Дж. Хокинс, III.

Наполнители, содержащие частицы железа в связующем на основе эпоксидной смолы, могут использоваться для заделки поверхностных, неструктурных трещин и мелких дефектов в чугуне. Скорость теплового расширения одной только эпоксидной смолы отличается от скорости расширения железа, что требует добавления частиц железа для обеспечения совместимости и контроля усадки. Хотя отремонтированный кусок металла не имеет такой же прочности, как однородный кусок железа, отремонтированные эпоксидной смолой элементы все же обладают некоторой прочностью. Шпатлевки на основе полиэстера, такие как те, что используются для кузовов автомобилей, также являются приемлемыми заполнителями для небольших отверстий.

В редких случаях крупные трещины можно отремонтировать пайкой или сваркой специальными сварочными стержнями из никелевого сплава. Пайка или сварка чугуна в полевых условиях очень сложна и должна выполняться только очень опытными сварщиками.

В некоторых случаях можно произвести механический ремонт чугуна с помощью стальных стержней и винтов или болтов. В крайних случаях можно вырезать изношенный чугун и установить новый чугун с помощью сварки или пайки.Однако зачастую дешевле заменить изношенную чугунную секцию новой отливкой, чем сращивать или укреплять ее. Вышедшие из строя чугунные элементы конструкции необходимо либо укрепить железом и сталью, либо полностью заменить.

Западный фасад театра «Новый рынок» сохранил свои оригинальные черты из чугуна. Фото: Джордж Макмат.

Шаткую чугунную балюстраду или перила часто можно зафиксировать, затянув все болты и винты.Винты с зачищенной резьбой и сильно заржавевшие болты подлежат замене. Чтобы компенсировать коррозию металла вокруг отверстий для болтов или винтов, необходимо использовать новые болты из нержавеющей стали или винты большего диаметра. В крайних случаях может потребоваться нарезание резьбы в новых отверстиях.

Внутренние пустоты балясин, стоек, скульптур и других элементов не следует заполнять бетоном; это неправильное лечение, которое вызывает дополнительные проблемы. По мере затвердевания бетон дает усадку, оставляя пространство между бетоном и чугуном.Вода, попадающая в это пространство, не испаряется быстро, что способствует дальнейшей коррозии. Коррозия железа еще больше ускоряется щелочной природой бетона. Если чугунные элементы ранее были заполнены бетоном, их необходимо разобрать, удалить бетон и ржавчину, а внутренние поверхности загрунтовать и покрасить перед повторной сборкой элементов.

Замена чугунных компонентов часто является единственным практическим решением, когда такие элементы отсутствуют, сильно корродированы или повреждены, не подлежащие ремонту, или когда ремонт будет лишь незначительно полезен для продления срока службы железного элемента.

Иногда можно заменить мелкие декоративные, неструктурные элементы, используя целые участки оригинала в качестве шаблона отливки. Для больших секций необходимо будет изготовить новые образцы из дерева или пластика, размер которых немного больше исходного, чтобы компенсировать усадку чугуна во время литья (чугун сжимается примерно на 1/8 дюйма на фут по мере охлаждения жидкость в твердое тело). Иногда подходящую замену можно получить из существующих каталогов чугунолитейных заводов.Небольшие элементы можно отливать из чугуна по индивидуальному заказу на небольших местных литейных заводах, часто по стоимости, сопоставимой с аналогичными материалами. Крупные элементы и сложные модели обычно требуют навыков и оборудования более крупной фирмы, специализирующейся на копировании.

Процесс кастинга

Архитектурные элементы традиционно отливались в песчаных формах. Качество специальных песков, используемых на литейных заводах, чрезвычайно важно; в отличие от большинства песков они должны быть влажными.В литейных цехах есть свои формулы для песка и его примесей, таких как глина, которая делает песок связным даже при переворачивании формы.

Форма, состоящая из двух частей (с верхом и низом, или заглушка и тяга), используется для изготовления отливки с рельефом с обеих сторон, тогда как форма с открытым верхом дает плоскую поверхность с одной стороны. Для полых элементов требуется третий шаблон и форма для пустоты. Многие полые отливки состоят из двух или более частей, которые позже скрепляются болтами, привинчиваются или свариваются из-за трудности поддержания внутреннего сердечника между верхней и нижней песчаными формами во время процесса литья.

Формовочный песок уплотняется в колбы или формы вокруг рисунка. Затем колпачок поднимается, и рисунок удаляется, оставляя отпечаток рисунка в небольшой форме. Расплавленное железо, нагретое до температуры примерно 2700 градусов по Фаренгейту, выливается в форму и затем охлаждается. Затем формы снимают с отливки; перекрываются туннели к форме (литники) и стояки, позволяющие выпуск воздуха; а неровные края (называемые «заусенцами») на отливке шлифуются до гладкости.

Отливки загрунтованы заводской грунтовкой для предотвращения ржавчины, а затем раскладываются и предварительно собираются в литейном производстве для обеспечения надлежащего выравнивания и подгонки. Когда детали не подходят друг к другу, детали подвергаются механической обработке для удаления неровностей, вызванных заусенцами, или отбраковываются и повторно обрабатываются до тех пор, пока все литые элементы не будут соответствовать друг другу должным образом. Затем перед отправкой на строительную площадку наиболее крупные детали разбираются, а некоторые мелкие декоративные детали можно оставить в собранном виде.

Иногда бывает необходимо полностью или частично демонтировать чугунную конструкцию во время реставрации, если ремонт невозможно успешно провести на месте.Демонтаж должен производиться только под руководством архитектора-реставратора или реставратора архитектуры, имеющего опыт работы с историческим чугуном. Следует проявлять особую осторожность, поскольку чугун очень хрупкий, особенно в холодную погоду.

Демонтаж должен производиться в порядке, обратном порядку сборки, а повторный монтаж должен производиться, насколько это возможно, в точном порядке первоначальной сборки. Каждая часть должна быть пронумерована и снабжена ключами для записи рисунков. Когда работа должна выполняться в погодных условиях, связанных с шнуром, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать разрушения металлических элементов из-за их неравномерного нагрева.

Как новые отливки, так и повторно использованные детали следует покрасить заводской грунтовкой на всех поверхностях. Все компоненты должны быть разложены и предварительно собраны, чтобы обеспечить правильное выравнивание и посадку. Многие оригинальные болты, гайки и винты, возможно, придется заменить аналогичными крепежными элементами из нержавеющей стали.

После сборки на месте стыки, которые исторически были заделаны, следует заполнить полиуретановым герметиком архитектурного качества или традиционной белой свинцовой пастой.Преимущество белого свинца в том, что он долговечен, хотя во многих областях его использование ограничено.

Обшивки

В некоторых случаях может потребоваться спроектировать и установить гидроизоляцию для защиты участков, уязвимых для проникновения воды. Облицовки необходимо проектировать и изготавливать с осторожностью, чтобы они были эффективными и ненавязчивыми по внешнему виду. Самый прочный материал для оклейки чугуна — нержавеющая сталь с терновым покрытием. Другие совместимые материалы: сталь с терновым покрытием и оцинкованная сталь; однако они требуют более частого обслуживания и менее долговечны.Медь и медь с свинцовым покрытием не рекомендуется использовать в качестве отливов при контакте с чугуном из-за проблем с гальванической коррозией. Гальванические проблемы также могут возникнуть при использовании алюминия, если присутствуют определенные типы электролитов.

В последние годы ряд металлических и неметаллических материалов использовался в качестве заменителей чугуна, хотя исторически они не использовались с чугуном. Наиболее распространены алюминий, эпоксидные смолы, армированный полиэстер (стекловолокно) и бетон, армированный стекловолокном (GFRC).Факторы, которые следует учитывать при использовании материалов-заменителей, рассматриваются в Записках по консервации 16, в которых подчеркивается, что «все средства ремонта изношенных исторических материалов или замены их идентичными материалами должны быть проверены, прежде чем переходить к материалам-заменителям».

Литой алюминий в последнее время используется вместо чугуна, особенно для декоративных элементов декора. Алюминий легче по весу, более устойчив к коррозии и менее хрупок, чем чугун.Однако, поскольку он не похож на чугун, его размещение в контакте с чугуном или рядом с ним может привести к гальванической коррозии, и поэтому его следует избегать. Особое внимание следует уделять нанесению лакокрасочных покрытий, особенно в полевых условиях. Часто бывает трудно добиться прочного покрытия после того, как исходная отделка не удалась. Поскольку алюминий слабее железа, требуется тщательный анализ всякий раз, когда алюминий рассматривается в качестве материала для замены конструкционных чугунных элементов.

Эта легкая колонна из стекловолокна на уровне улицы была повреждена в результате удара в течение нескольких лет после установки. Фотография: Building Conservation Associates.

Эпоксидные смолы представляют собой двухкомпонентные термоотверждающиеся смолистые материалы, которым можно придать практически любую форму. При формовании эпоксидная смола обычно смешивается с наполнителями, такими как песок, стеклянные шары или каменная крошка. Поскольку это не металл, гальванической коррозии не происходит. При смешивании с песком или камнем его часто называют эпоксидным бетоном или полимербетоном, что неверно, потому что в него не входят вяжущие материалы.Эпоксидные смолы особенно эффективны для воспроизведения небольших декоративных частей чугуна. Поскольку это не металл, гальванического воздействия не происходит. Эпоксидные элементы должны иметь защитное покрытие, защищающее их от разрушения ультрафиолетом. Они также горючие и не могут использоваться в качестве замены конструкционных чугунных элементов.

Армированный полиэстер, широко известный как стекловолокно, часто используется в качестве легкого заменителя исторических материалов, включая чугун, дерево и камень.В своей наиболее распространенной форме стекловолокно представляет собой тонкую жесткую многослойную оболочку, образованную путем заливки полиэфирной смолы в форму с последующим добавлением стекловолокна для армирования. Как и эпоксидные смолы, стекловолокно не вызывает коррозии, но подвержено разрушению под действием ультрафиолета. Из-за своего довольно хрупкого характера он не может использоваться в качестве замены конструктивных элементов, не может быть собран, как чугун, и обычно требует отдельной системы крепления. Он не подходит для мест, где он подвержен ударам, а также воспламеняется.

Бетон, армированный стекловолокном, известный как GFRC, похож на стекловолокно, за исключением того, что смолу заменяет легкий бетон. Элементы GFRC обычно изготавливаются в виде тонких панелей оболочки путем распыления бетона на формы. Обычно требуется отдельная система каркаса и крепления. Элементы GFRC легкие, недорогие и устойчивые к атмосферным воздействиям. Поскольку GFRC имеет низкий коэффициент усадки, формы можно изготавливать непосредственно из исторических элементов. Однако GFRC физически и химически сильно отличается от железа.Если он используется рядом с железом, он вызывает коррозию железа и будет иметь другую скорость поглощения влаги. Кроме того, невозможно добиться четкости деталей, характерной для чугуна.

Успешная программа техобслуживания — залог долговременной консервации архитектурного чугуна. Важны регулярные проверки и точный учет. Проверки, проводимые раз в два года, в идеале весной и осенью, включают выявление основных проблем, таких как недостающие элементы и трещины, а также мелких деталей, таких как неудачное уплотнение, поврежденная краска и поверхностная грязь.

Записи должны вестись в форме постоянного журнала технического обслуживания, в котором описываются текущие задачи технического обслуживания и указывается дата первого обнаружения проблемы, время ее устранения и метод лечения. Записи о покраске важны для выбора совместимых красок для подкраски и последующей перекраски. В журнале следует указать место проведения работ, а также тип, производителя и цвет краски. Та же самая информация должна быть собрана и записана для конопатки.

Поверхностные загрязнения можно смыть с хорошо окрашенного и заделанного чугуна водой под низким давлением. Неионные моющие средства можно использовать для удаления сильных или стойких загрязнений или пятен после тестирования, чтобы определить, что они не оказывают вредного воздействия на окрашенные поверхности. Густые отложения и остатки смазки можно удалить вручную. Для смывания остатков можно использовать воду и моющие средства или обезжиривающие средства, не содержащие едкого натра. Перед перекрашиванием необходимо удалить масло и смазку, чтобы новые покрытия прилипли должным образом.

Основная цель программы технического обслуживания — борьба с коррозией. Как только заметна ржавчина, ее следует аккуратно удалить и обновить защитное покрытие утюга на пораженном участке. Замена испорченной герметизации и ремонт или замена вышедших из строя окладов также являются важными профилактическими мерами технического обслуживания.

Успешная консервация чугунных архитектурных элементов и объектов зависит от точной диагностики их состояния и проблем, с которыми они связаны, а также от выбора соответствующих процедур ремонта, очистки и покраски.Часто возникает необходимость в капитальном ремонте отдельных элементов и узлов; в некоторых случаях необходимо тиражировать сильно поврежденные или отсутствующие компоненты. Долговременная консервация архитектурного чугуна зависит как от своевременного надлежащего ремонта, так и от соблюдения регулярного графика технического обслуживания.

Благодарности

Этот краткий обзор был разработан Центром технических услуг по сохранению New York Landmarks Conservancy в соответствии с соглашением о сотрудничестве со Службой технической сохранности Службы национальных парков и при частичном заключении Совета по искусству штата Нью-Йорк.За техническую помощь следует поблагодарить следующих лиц: Роберт Бэрд, компания «Историческое искусство и кастинг»; Уиллкокс Данн, архитектор и консультант по чугуну; Уильям Фоулкс, компания Mesick Cohen Waite Architects; Элизабет Фрош, Комиссия по сохранению достопримечательностей Нью-Йорка; Уильям Хокинс, III, FAIA, Макмат Хокинс Дортиньяк; Дж. Скотт Хауэлл, Робинсон Айрон Компани; Морис Шикер, Facade Consultants International; Джоэл Шварц, Металлургический завод Шварца и Шварца; и Дайана Уэйт, Mount Ida Press. Ким Лавджой был координатором проекта и редактором Conservancy; Чарльз Фишер был координатором проекта и редактором Службы национальных парков.

Настоящая публикация подготовлена ​​в соответствии с Законом о сохранении национального исторического наследия 1966 года с внесенными в него поправками, который предписывает министру внутренних дел разрабатывать и предоставлять информацию об исторических объектах. Служба технической сохранности (TPS), Служба национальных парков, готовит стандарты, руководства и другие образовательные материалы по ответственным методам сохранения исторических памятников для широкой общественности.

Октябрь 1991

Ашерст, Джон и Никола Ашерст с Джеффом Уоллисом и Деннисом Тонером. Практическая консервация зданий: English Heritage Technical Handbook: Volume 4 Металла. Олдершот, Хантс: Gower Technical Press, 1988.

Барсук, Дэниел Д., с новым вступлением Марго Гейл. Барсука Иллюстрированный каталог литой архитектуры . Нью-Йорк: Dover Publications, Inc., 1981; переиздание издания 1865 года, опубликованного Baker and Godwin, Printers, Нью-Йорк.

Гейл, Марго и Эдмунд В. Гиллон-младший. Литая архитектура в новом стиле. Йорк: фотографический обзор . Нью-Йорк: Dover Publications Inc., 1974.

Гейл, Марго, Дэвид В. Лук, AIA и Джон Г. Уэйт. Металлов в Америке Исторические здания: Часть I. Исторический обзор металлов : Часть II. Ухудшение и методы консервации металлов . Вашингтон.; Отдел помощи по сохранению, Служба национальных парков, Министерство внутренних дел США, 1980 год.

Хокинс, Уильям Джон III. Великая эра чугунной архитектуры в Портленд . Портленд, Орегон: Бинфорд и Морт, 1976.

Хауэлл, Дж. Скотт. «Архитектурный чугун: дизайн и реставрация». Журнал Ассоциации консервационных технологий . Том XIX, номер 3 (1987), стр. 5155.

Парк, Шарон С., AIA. Записки по консервации 16: Использование заменителя Материалы по экстерьерам исторических зданий .Вашингтон Д. К .: Сохранение Отдел помощи, Служба национальных парков, U. 5. Департамент внутренних дел, 1988.

Робертсон, Э. Грэм и Джоан Робертсон. Чугунное украшение: мир Обзор . Нью-Йорк: Watson-Guptill Publications, 1977.

Саутворт, Сьюзен и Майкл. Декоративные изделия из металла: иллюстрированное руководство к его дизайну, истории и использованию в американской архитектуре . Бостон: Дэвид Р. Годин, 1978.

Уэйт, Диана С. Декоративные изделия из металла: два века мастерства в Олбани и Трое, Нью-Йорк, . Олбани, Нью-Йорк: Mount Ida Press, 1990.

Антиапоптотические белки семейства Bcl-2 разбирают церамидные каналы — Университет Джона Хопкинса

TY — JOUR

T1 — Антиапоптотические белки семейства Bcl-2 разбирают церамидные каналы

AU — Siskind, Leah J.

AU — Feinstein , Лоуренс

AU — Yu, Tingxi

AU — Дэвис, Джозеф С.

AU — Jones, David

AU — Choi, Jinna

AU — Zuckerman, Jonathan E.

AU — Tan, Wenzhi

AU — Hill, R. Blake

AU — Hardwick, J. Marie

AU — Colombini, Marco

PY — 2008/3/14

Y1 — 2008/3/14

N2 — На ранней стадии митохондриально-опосредованного апоптоза внешняя мембрана митохондрий становится проницаемой для белков, которые при попадании в цитозоль, инициировать фазу выполнения апоптоза.Белки семейства Bcl-2 регулируют эту проницаемость, но молекулярный состав поры внешней мембраны митохондрий является предметом дискуссий. Ранее мы сообщали, что на физиологически значимых уровнях церамиды образуют стабильные каналы во внешних мембранах митохондрий, способные пропускать крупнейшие белки, которые, как известно, выходят из митохондрий во время апоптоза (Siskind, LJ, Kolesnick, RN, and Colombini, M. (2006) Mitochondrion 6, 118 -125). Здесь мы показываем, что белки Bcl-2 не требуются для церамида для формирования проницаемых для белков каналов во внешних мембранах митохондрий.Однако как рекомбинантный человеческий Bcl-xL, так и CED-9, гомолог Bcl-2 Caenorhabditis elegans, разбирают церамидные каналы во внешних мембранах митохондрий изолированных митохондрий из печени и дрожжей крысы. Важно отметить, что Bcl-xL и CED-9 разбирают церамидные каналы в определенной системе плоских фосфолипидных мембран без растворителей. Таким образом, разборка церамидных каналов, вероятно, является результатом прямого взаимодействия с этими антиапоптотическими белками. Мутанты Bcl-xL действуют на церамидные каналы, как и ожидалось, исходя из их способности быть антиапоптотическими.Таким образом, церамидные каналы могут быть одним из механизмов высвобождения проапоптотических белков из митохондрий во время фазы индукции апоптоза.

AB — На ранних стадиях апоптоза, опосредованного митохондриями, внешняя мембрана митохондрий становится проницаемой для белков, которые при попадании в цитозоль инициируют фазу выполнения апоптоза. Белки семейства Bcl-2 регулируют эту проницаемость, но молекулярный состав поры внешней мембраны митохондрий является предметом дискуссий. Ранее мы сообщали, что на физиологически значимых уровнях церамиды образуют стабильные каналы во внешних мембранах митохондрий, способные пропускать крупнейшие белки, которые, как известно, покидают митохондрии во время апоптоза (Siskind, L.J., Kolesnick, R. N., and Colombini, M. (2006) Mitochondrion 6, 118-125). Здесь мы показываем, что белки Bcl-2 не требуются для церамида для формирования проницаемых для белков каналов во внешних мембранах митохондрий. Однако как рекомбинантный человеческий Bcl-xL, так и CED-9, гомолог Bcl-2 Caenorhabditis elegans, разбирают церамидные каналы во внешних мембранах митохондрий изолированных митохондрий из печени и дрожжей крысы. Важно отметить, что Bcl-xL и CED-9 разбирают церамидные каналы в определенной системе плоских фосфолипидных мембран без растворителей.Таким образом, разборка церамидных каналов, вероятно, является результатом прямого взаимодействия с этими антиапоптотическими белками.