Многофункциональные магнитоуправляемые нано- и микроагенты и методы их регистрации in vivo для биомедицинских применений

• Автор: Никитин, Максим Петрович
• Шифр специальности: 03.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Разнообразие наночастиц и способов их самосборки

1.1.1. Наночастицы

1.1.2. Требования, предъявляемые к наноагентам для медицины

1.1.3. Мультифункциональные структуры в нано- и микромасштабах

1.1.3.1. «Капсулирование»

1.1.3.2. Реакция между компонентами

1.1.3.3. Одновременный синтез компонент на одном зародыше

1.1.3.4. Самосборка: теория и примеры
1.1.4. Самосборка с помощью биомолекулярных интерфейсов/адаптеров
1.1.4.1. Самосборка наночастиц, опосредованная нуклеиновыми кислотами
1.1.4.2. Белок-опосредованная самосборка: примеры
1.2. Система барназа-барстар
1.3. Денатурация белков
1.3.1. Общие положения
1.3.2. Термическая денатурация
1.3.3. Хаотропные агенты: гуанидин гидрохлорид и мочевина
1.3.4. Денатурация под действием экстремальных значений pH
1.3.5. Высокая ионная сила как денатурант
1.4. Особое место магнитных частиц в биомедицине
1.4.1. Различные типы магнитных частиц
1.4.2. Применения магнитных частиц
1.4.3. Способы детекции магнитных частиц
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Материалы и оборудование
2.2. Методы исследования
2.2.1. Ковалентная конъюгация биомолекул с магнитными наночастицами..
2.2.2. Определение ферментативной активности барназы
2.2.3. Биотинилирование белков
2.2.4. Детекция магнитных частиц

ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
АГЕНТОВ
3 Л. Самосборка многофункциональных частиц
3 Л Л. Конъюгация белков барназы и барстара с наночастицами
3 Л .2. Соотношение количества белков и МЧ при конъюгации
ЗЛ .3. Определение количества активного белка на поверхности частицы
ЗЛ .2. Магнитно-флуоресцентные частицы на основе белков барназа и барстар
ЗЛ.2Л. Бифункциональные частицы: одновременно магнитные и флуоресцентные
ЗЛ.2.2. Трифункциональные частицы (магнитные, флуоресцентные, противораковонаправленные) в качестве диагностического агента
ЗЛ.2.3. Демонстрация трифункциональности полученных комплексов
ЗЛ.2.4. Разнообразие строения суперструктур
3.2. Прочность самособранных частиц
3.2.1. Оптимизация протокола конъюгации частиц с белками
3.2.2. Самосборка конъюгатов
3.2.3. Оптическая и сканирующая электронная микроскопия образцов: результаты самосборки в оптимальных условиях
3.2.4. Временная зависимость эффективности самосборки
3.2.5. Исследование результатов самосборки с помощью катодолюминесценции
3.2.6. Выбор метода визуализации для дальнейшего (полу)количественного анализа самосборки в различных условиях
3.2.7. Самосборка в экстремальных условиях
3.2.7.1. Влияние низких pH
3.2.7.2. Хаотропные агенты: мочевина и гуанидин гидрохлорид
3.2.7.3. Высокая ионная сила (NaCl)
3.2.7.4. Влияние добавления свободных белков в системе при самосборке
3.2.8 Стабильность предварительно собранных структур в экстремальных условиях
3.2.8.1. Изучение влияния наиболее жестких денатурирующих условий
3.2.8.2. Влияние на целостность предварительно собранных структур более мягких денатурирующих условий
3.2.8.3. Температурная устойчивость собранных структур
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДЕТЕКЦИИ МАГНИТНЫХ АГЕНТОВ В
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
4.1. Разработка метода детекции магнитных структур in vivo

4.1.1. In vitro модель динамического потока
4.1.2. Инвазивные измерения in vivo в реальном времени
4.1.3. Сравнение с методом регистрации на основе радиоактивных меток
4.2. Синтез магнитных частиц
4.2.1. Синтез магнетита
4.2.2. Стабилизация МЧ оболочкой
4.2.3. Влияние соотношения железа II и III на магнитный сигнал
4.3. Детекция магнитных частиц в кровотоке
4.3.1. Методика измерения динамики концентрации магнитных наночастиц в кровотоке мышей
4.3.2. Динамика концентрации магнитных наночастиц в кровотоке мышей
4.3.2.1. Влияние анестезии
4.3.2.2. Влияние введенного количества наночастиц
4.3.2.3. Влияние размера
4.3.2.4. Влияние поверхности
4.3.2.5. Влияние повторного введения
4.3.2.6. Увеличение времени циркуляции наночастиц
4.4. Разработка метода неинвазивной детекции магнитных частиц в органах экспериментальных животных
4.4.1. Калибровка детектора
4.4.2. Измерения биораспределения наночастиц в организме крыс
4.4.3. Динамика биораспределения наночастиц в крысах
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ БИОДЕГРАДАЦИИ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ
5.1. Исследование долговременной динамики магнитного материала в печени мышей на протяжении нескольких месяцев
5.2. Изучение биодеградации магнитных наночастиц с помощью Мёссбауэровской
спектроскопии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

selectin-IgG, а вторые, более крупные частицы, были покрыты слоем стрептавидина, с которым» связывался биотинилированный полиакриламид (ПАА), химически конъюгированный с несколькими олигосахаридными единицами sLex (рисунок 1.17).
(А) (В)
жомшшш

K-sckctin
Sialyl Lewis* (sLe1)
Л Lectin Binding Domain (D EGF Binding Domain ^ Short Consensus Repeat Binding Domain
region of Human IgGI Biotin - PAA - Sialyl Lewis*
Sialyl Lewis' (sLc*) E-seleclin-IgG Chimera V4 Polyacrylamide
(C) Biotin-PAA-sLc* (fl)

Strcptavidm
Рисунок 1.17 — Структуры комплементарных функциональных элементов, иммобилизованных на поверхности полистирольных частиц: (А) химерный белок Е-веЫсйп-^С и (В) биотинилированный полиакриламид, конъюгированный с вЬе*. (С) Частицы, функционализированные (А) и (В). [ШААезяеп е1 а!., 2000]
Также была показана зависимость результатов самосборки таких структур от соотношения числа больших и малых частиц (рисунок 1.18).
Рисунок 1.18 — Эффект уменьшения численного соотношения 0,94-мкм и 5,5-мкм полистирольных частиц: (А) - 100, (В) - 10, (С) - 2 [ШААеззеп е1 а!., 2000]