We apply pulsed-field-gradient NMR (PFG NMR) technique to measure the translational diffusion for both uncharged and charged polysaccharide (Ficoll70) in water. Analysis of the data indicates that the NMR signal attenuation above a certain packing fraction can be adequately fitted with a bi-exponential function. The self-diffusion measurements also show that the Ficoll70, an often-used compact, spherical polysucrose molecule, is itself nonideal, exhibiting signs of both softness and attractive interactions in the form of a stable suspension consisting of monomers and clusters. Further, we can quantify the fraction of monomers and clusters. This work strengthens the picture of the existence of a bound water layer within and around a porous Ficoll70 particle.

1.
S.
Palit
,
L.
He
,
W. A.
Hamilton
,
A.
Yethiraj
, and
A.
Yethiraj
,
Phys. Rev. Lett.
118
,
097801
(
2017
).
2.
Y.
Wang
,
M.
Sarkar
,
A. E.
Smith
,
A. S.
Krois
, and
G. J.
Pielak
,
J. Am. Chem. Soc.
134
,
16614
(
2012
).
3.
K. H.
Wong
,
R. D.
Sandlin
,
T. R.
Carey
,
K. L.
Miller
,
A. T.
Shank
,
R.
Oklu
,
S.
Maheswaran
,
D. A.
Haber
,
D.
Irimia
,
S. L.
Stott
 et al,
Sci. Rep.
6
,
21023
(
2016
).
4.
J.
Groszek
,
L.
Li
,
N.
Ferrell
,
R.
Smith
,
C. A.
Zorman
,
C. L.
Hofmann
,
S.
Roy
, and
W. H.
Fissell
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
299
,
F752
(
2010
).
5.
W. H.
Fissell
,
S.
Manley
,
A.
Dubnisheva
,
J.
Glass
,
J.
Magistrelli
,
A. N.
Eldridge
,
A. J.
Fleischman
,
A. L.
Zydney
, and
S.
Roy
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
293
,
F1209
(
2007
).
6.
D.
Venturoli
and
B.
Rippe
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
288
,
F605
(
2005
).
7.
A.
Dhar
,
A.
Samiotakis
,
S.
Ebbinghaus
,
L.
Nienhaus
,
D.
Homouz
,
M.
Gruebele
, and
M. S.
Cheung
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
107
,
17586
(
2010
).
8.
J. R.
Wenner
and
V. A.
Bloomfield
,
Biophys. J.
77
,
3234–3241
(
1999
).
9.
A.
Galan
,
B.
Sot
,
O.
Llorca
,
J. L.
Carrascosa
,
J.
Valpuesta
, and
A.
Muga
,
J. Biol. Chem.
276
,
957
(
2001
).
10.
P. N.
Lavrenko
,
O. I.
Mikriukova
, and
O. V.
Okatova
,
Anal. Biochem.
166
,
287
(
1987
).
11.
N.
Tokuriki
,
M.
Kinjo
,
S.
Negi
,
M.
Hoshino
,
Y.
Goto
,
I.
Urabe
, and
T.
Yomo
,
Protein Sci.
13
,
125
(
2004
).
12.
Y.
Wang
,
L. A.
Benton
,
V.
Singh
, and
G. J.
Pielak
,
J. Phys. Chem. Lett.
3
,
2703
(
2012
).
13.
S. B.
Zimmerman
and
A. P.
Minton
,
Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct.
22
,
27
(
1993
).
14.
M.
Bohrer
,
G. D.
Patterson
, and
P.
Carroll
,
Macromolecules
17
,
1170
(
1984
).
15.
W.
Deen
,
M.
Bohrer
, and
N.
Epstein
,
AIChE J.
27
,
952
(
1981
).
16.
J. D.
Oliver
,
S.
Anderson
,
J. L.
Troy
,
B. M.
Brenner
, and
W.
Deen
,
J. Am. Soc. Nephrol.
3
,
214
(
1992
).
17.
J.
Axelsson
,
K.
Sverrisson
,
A.
Rippe
,
W.
Fissell
, and
B.
Rippe
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
301
,
F708
(
2011
).
18.
D.
Asgeirsson
,
D.
Venturoli
,
E.
Fries
,
B.
Rippe
, and
C.
Rippe
,
Acta Physiol.
191
,
237
(
2007
).
19.
C.
Rippe
,
D.
Asgeirsson
,
D.
Venturoli
,
A.
Rippe
, and
B.
Rippe
,
Kidney Int.
69
,
1326
(
2006
).
20.
M.
Ohlson
,
J.
Sörensson
, and
B.
Haraldsson
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
279
,
F84
(
2000
).
21.
D.
Asgeirsson
,
D.
Venturoli
,
B.
Rippe
, and
C.
Rippe
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
291
,
F1083
(
2006
).
22.
C. M.
Öberg
and
B.
Rippe
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
306
,
F844
(
2014
).
23.
W. H.
Fissell
,
C. L.
Hofmann
,
R.
Smith
, and
M. H.
Chen
,
Am. J. Physiol.: Renal Physiol.
298
,
F205
(
2010
).
24.
P.
Lavrenko
,
O.
Mikryukova
, and
S.
Didenko
,
Polym. Sci. U.S.S.R.
28
,
576
(
1986
).
25.
Y.
Georgalis
,
M.
Philipp
,
R.
Aleksandrova
, and
J.
Krüger
,
J. Colloid Interface Sci.
386
,
141
(
2012
).
26.
S.
Palit
,
L.
He
,
W. A.
Hamilton
,
A.
Yethiraj
, and
A.
Yethiraj
, “
The effect of crowder charge in a model polymer–colloid system for macromolecular crowding: polymer structure and dynamics
,”
J. Chem. Phys.
(submitted).
27.
J.
Groenewold
and
W. K.
Kegel
,
J. Phys. Chem. B
105
,
11702
(
2001
).
28.
A.
Stradner
,
H.
Sedgwick
,
F.
Cardinaux
,
W.
Poon
,
S.
Egelhaaf
, and
P.
Schurtenberger
,
Nature
432
,
492
(
2004
).
29.
S.
Barhoum
and
A.
Yethiraj
,
J. Phys. Chem. B
114
,
17062
(
2010
).
30.
L.
Porcar
,
P.
Falus
,
W.-R.
Chen
,
A.
Faraone
,
E.
Fratini
,
K.
Hong
,
P.
Baglioni
, and
Y.
Liu
,
J. Phys. Chem. Lett.
1
,
126
(
2010
).
31.
S.
Barhoum
,
A.
Agarwal
, and
A.
Yethiraj
, in
New Challenges in Electrostatics of Soft and Disordered Matter
, edited by
D.
Dean
,
J.
Dobnikar
,
A.
Naji
, and
R.
Podgornik
(
Pan Stanford
,
2013
).
32.
M. B.
Sweatman
,
R.
Fartaria
, and
L.
Lue
,
J. Chem. Phys.
140
,
124508
(
2014
).
33.
J.
Sörensson
,
M.
Ohlson
,
K.
Lindström
, and
B.
Haraldsson
,
Acta Physiol. Scand.
163
,
83
(
1998
).
34.
C.
Le Coeur
, “
Influence de l’encombrement cytoplasmique sur la stabilité et la diffusion des protéines
,” Ph.D. thesis,
L’Université Pierre et Marie Curie
,
2010
.
35.
K.
Luby-Phelps
,
P. E.
Castle
,
D. L.
Taylor
, and
F.
Lanni
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
84
,
4910
(
1987
).
37.
S.
Barhoum
,
S.
Palit
, and
A.
Yethiraj
,
Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc.
94-95
,
1
(
2016
).
38.
C. C.
Han
and
Z. A.
Akcasu
,
Scattering and Dynamics of Polymers
(
Wiley
,
Singapore
,
2011
).
39.
Y.
Rosenfeld
,
Phys. Rev. A
15
,
2545
(
1977
).
40.
M.
Dzugutov
,
Nature
381
,
137
(
1996
).
41.
A. L.
Thorneywork
,
R. E.
Rozas
,
R. P. A.
Dullens
, and
J.
Horbach
,
Phys. Rev. Lett.
115
,
268301
(
2015
).
42.
A.
Yethiraj
,
D.
Capitani
,
N. E.
Burlinson
, and
E. E.
Burnell
,
Langmuir
21
,
3311
(
2005
).
43.
A. B.
Goins
,
H.
Sanabria
, and
M. N.
Waxham
,
Biophys. J.
95
,
5362
(
2008
).
44.
M.
Holmberg
,
J.
Berg
,
S.
Stemme
,
L.
Ödberg
,
J.
Rasmusson
, and
P.
Claesson
,
J. Colloid Interface Sci.
186
,
369
(
1997
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.