Адсорбция биологических частиц(вирусов) на функционализированной поверхности полимерных сорбентов монолитного типа

• Автор: Калашникова, Ирина Васильевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Высокомолекулярные соединения и их разнообразие

1.1.1. Вирусы структура, функции, применение.

1.1.2. Конструирование модельных биосистем на основе синтетических и природных по

лимеров.

1.1.2.1. Формирование конъюгатов

1.1.2.2. Липосомальные структуры

1.1.2.3. Полимерные частицы как субстрат для конструирования модельных биосистем

1.2. Хроматография как эффективный метод выделения и исследования вирусов.

1.2.1. Особенности хроматографии вирусов

1.2.2. Основные типы хроматографии, используемые для разделения вирусов.
1.2.2.1. Гельпроникающая хроматография.
1.2.2.2. Ионообменная хроматография.
1.2.2.3. Аффинная и пссвдоаффинная хроматография.
1.3. Монолитные маркопористые сорбенты и особенности хроматографического разделения с их использованием.
1.3.1. Синтез и морфология монолитных ГМАЭДМА сорбентов
1.3.2. Гидродинамика и массоперснос в проточных монолитах.
1.4. Практическое приложение принципа биологической комплементарности.
1.4.1. Аффинная хроматография.
1.4.1.1. Высокоэффективная аффинная хроматография на ультракоротких монолитных ко
лонках дисках
1.4.1.2. Выбор аффинного лиганда
1.4.1.3. Роль промежуточных спейсеров.
1.4.1.4. Способы ковалентного введения в структуру поверхности носителя биоаффинных
лигандов.
1.4.1.4.1. Модификация и активация и поверхностных групп сорбентов
1.4.2. Биологические тестсистемы.
1.4.2.1. Планшетные диагностикумы.
1.4.2.2. Многоканальные диагностические линейки биочипы.
1.4.2.2.1. Материалы, используемые для создания непроточных матриц двумерные и
трехмерные биочипы
1.4.2.2.2. Методы количественного детектирования зон анализируемых веществ
Глава 2. Результаты и обсуждение
2.1. Конструирование физикохимических моделей вирусов
2.2. Исследование динамической адсорбции модельных частиц методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на ультракоротких монолитных колонках.
2.2.1. Ионообменная хроматография модельных частиц
2.2.2. Поведение вирусоподобных частиц в условиях биоаффинной адсорбции на поверхности монолитных фаз.
2.2.3. I vi моделирование взаимодействий вирусклетка.
2.2.4. Разработка стратегии эффективного метода выделения и очистки вируса гриппа А с использованием псевдоаффинного варианта хроматографии на монолитах
2.2.5. Диагностика вирусов гриппа А и В с использованием ГМАЭДМЛ монолитного сорбента в виде непроточных слоев биочипов
2.2.5.1. Разработка алгоритма диагностики на чипе на примере молельных частиц
2.2.5.2. Обнаружение вирусов гриппа в биологических образцах с использованием разра
ботанной тестсистемы на основе биочипов.
Глава 3. Экспериментальная часть.
3.1. Материалы.
3.2. Оборудование
3.3. Методы
3.3.1. Конструирование моделей вирусов.
3.3.2. Высокоэффективная монолитная дисковая хроматография ВЭМДХ.
3.3.2.1. Ионообменная хроматография
3.3.2.2. Высокоэффективная монолитная дисковая аффинная хроматография ВЭМДАХ
3.3.2.2.1. Подготовка аффинных сорбентов на основе монолитных дисков.
3.3.2.2.2. ВЭМДАХ модельных вирусоподобных частиц
3.3.2.3. Псевдоаффинный вариант ВЭМДХ.
3.3.3. Тестсистемы на основе ГМЛЭМА непроточных слоев
3.3.3.1. Количественный анализ содержания белка и вирусоподобных частиц в модельных растворах
3.3.3.2. Диагностика вирусов гриппа А и В
Выводы.
Список литературы


Подобно полимерам, построенным из мономерных единиц, вирус представляет собой совокупность блоков различных макромолекулярных биологически активных соединений. Вирусы, являясь супрамолекулярным ансамблем 4, подобно самопроизвольной сборке сложнейших пространственных структур в живой клетке, самопроизвольно организуются в структуру из фрагментов, имеющих геометрическое и химическое соответствие 6. Вирусы являются мельчайшими возбудителями инфекционных болезней. Типичная вирусная частица Рис. Вирусы представляют собой мультиуровневую структуру, состоящую из нескольких слоев биополимеров различной природы. Нуклеокапсид окружен либо белковой, либо, подобно клеточной мембране, липидной оболочкой, в которую встроены вирусспецифические белки 6. Рис. Схематическое изображение строения вируса. Вирусы как нанотехнологические субъекты начинают активно использовать в новых целях, а именно, в качестве онколитических препаратов, временных продуцентов физиологически активных веществ в организме людей и, наконец, генноинженерных векторов для введения в организм человека генов, корректирующих нарушения в геноме. Вирусотсрапия, представляющая собой новый способ лечения онкологических заболеваний, основана на применении вирусов, избирательно инфицирующих и уничтожающих раковые клетки, и приходит на замену химиотерапии 7, 8. Экспериментальная работа современного уровня с участием биологических объектов, например, вирусов, имеющих лабильную структуру и обладающих патогенными свойствами, первоначально ставит своей задачей физикохимическое моделирование данных объектов с последующим изучением процессов, протекающих с их участием. Оптимальная биологическая модель, в первую очередь, должна наиболее полно воспроизводить тс физикохимические характеристики объекта, которые будут существенно влиять на результаты экспериментов. В соответствии со строением вирусной частицы, можно выделить основные параметры, которые необходимо учитывать при посгроении модели вирусов, а именно, форма, размеры, структура внешней оболочки, в состав которой входят белки, липиды и углеводы. Имеющийся на сегодняшний день опыт конструирования различных структур может быть полезен при выборе подходов для создания наиболее адекватной модели вирусов. В последние годы появилось много работ, в которых продемонстрирована возможность образования из различных полимеров обособленных структурных единиц в виде конъюгатов, везикул, липосом, различных наночастиц и микросфер . Химические превращения полимеров предоставляют практически безграничные возможности по созданию многочисленных структур различной сложности. Использование способности полимеров к самоорганизации , т. Конъюгаты биомолекул с полимерными субстратами, полученные с использованием разнообразных химических реакций, позволяют моделировать корпускулярные биоло гические объекты. В качестве полимерного субстрата для создания конъюгата могут использоваться природные декстран, гепарин, крахмал, коллаген, желатин 9 и синтетические нейлон, полиМвинилпирролидон, полиЫ2гидроксипропилметакриламид, полиметилметакрилат, полиакриламид, полистирол полимеры 9, , изначально имеющие собственные функциональные группы, а также сополимеры с введенными реакционноспособными мономерами, используемые для ковалентного связывания БАВ. Существует два основных способа модификации полимерной цепи биомолекулами, а именно, нековалентное и ковалентное связывание БАВ с полимерным субстратом. Примером нековалентного конъюгирования является получение структур, в которых биологически активные молекулы оказываются инкапсулированными внутри полимерной оболочки, представляющей собой трехмерную сетку , . Такую агрегацию определяет специфика макромолекул, а именно способность полимеров в водных системах к структурообразованню за счет гидрофобных и электростатических взаимодействий, а также в результате возникновения межмолекулярных водородных связей, комплексов с переносом заряда, координационных комплексов . Например, комплексы белков с синтетическими полиэлектролитами ПЭ спонтанно образуются, главным образом, за счет нековалентных электростатических взаимодействий.