Влияние макромолекулярной архитектуры амфифильных сополимеров на их взаимодействие с биологическими мембранами

• Автор: Павлов, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

1. Введение

2. Обзор литературы

2.1. Биологические мембраны

2.1.1. Мембранные липиды

2.1.2. Структура липидного бислоя.

2.1.2.1. Организация воднолипидных систем

2.1.2.2. Фазовые равновесия в биологических мембранах

2.1.2.3. Домены в липидных мембранах.

2.1.2.4. Латеральная диффузия липидных молекул.

2.1.2.5. Флипфлоп липидов.

2.1.2.6. Микровязкость мембран.

2.1.3. Модельные биологические мембраны
2.1.3.1. Лнпосомы
2.1.4. Спонтанная кривизна бислоя
2.2. Физнкохимнчсскнс свойства растворов амфифильных сополимеров .
2.2.1.1. Термодинамика мииеллообразования в растворах алкнлсноксидов.
2.2.1.2. Структурные параметры мннелл плюроников.
2.2.1.3. Теоретический подход к изучению структуры мицелл плюроников.
2.2.1.4. Влияние макромолекулярной архитектуры на образование и структуру мицелл амфнфильных сополимеров
2.2.2. Взаимодействие амфифильных сополимеров с мембранами.
2.2.3. Влияние сополимеров на проницаемость биологических мембран
2.2.3.1. Образование пор.
2.2.4. Взаимодействие амфифильных сополимеров с животными клетками.
2.2.4.1. Подавление множественной лекарственной устойчивости опухолевых клеток.
2.2А.2. Трансфекция клеток ДНК
3. Постановки задачи
4. Материалы и методы.
4.1. Материалы
4.2. Методы ЖМННМ1МИНИММ1М
4.2.1. Получение полиметакрилоилпроксанола.
4.2.1.1. Получение макромономера.
4.2.1.2. Проведение полимеризации
4.2.2. Анализ полимеров методом гельпроникаюшей хроматографии.
4.2.3. Определение ККМ полимеров.
4.2.4. Кинетика рНиндуцированного транспорта X
4.2.4.1. Получение малых рНграднснтных липосом
4.2.4.2. Исследование влияния плюроников на индуцированный транспорт X в липосомы
4.2.5. Влияние полимеров на барьерные свойства липосом.
4.2.5.1. Получение малых везикул, заполненных карбоксифлуорссцсином
4.2.5.2. Изучение кинетики вытекания карбокснфлуорссцсина нз липосом.
4.2.6. Изучение транебнелойного переноса липидов.
4.2.6.1. Получение НБД меченых липосом.
4.22. Измерение скорости флнпфлопа в лнпосомальных мембранах.
4.2.7. Изотермическая титрующая калориметрия.
4.2.7.1. Расчет термодинамических параметров связывания сополимеров с лнпосомальнымн
мембранами.
4.2.8. Воздействие полимеров на клетки.
4.2.8.1. Культивирование клеток
4.2.8.2. Анализ шгготоксичностн сополимеров и доксорубнцина
4.2.8.3. Анализ устойчивости клеток к доксорубнцину в присутствии полимеров
5. Результаты и их обсуждение
5.1. Связь между строением амфифильных сополимеров и их взаимодействием с молельными липидными мембранами.
5.1.1. Влияние сополимеров на мембранный транспорт ионного красителя карбоксифлуоресцеина
5.1.2. Влияние сополимеров на транспорт через липидную мембрану противоопухолевого антибиотика доксорубицина
5.2. Влияние структуры амфифильных полимеров на их взаимодействие с модельными мембранами, содержащими холестерин.
5.3. Взаимодействие с мембранами сополимеров этиленоксида и диметнлсилоксана
5.4. Связь между строением амфифильных сополимеров и их иитотоксичностъю по отношению к клеткам в культуре .
6. ВЫВОДЫ
Список литературы


Для нормального функционирования клеток всех живых организмов от одноклеточных протнстов и бактерий до высших млекопитающих и человека необходимо разграничение содержимого клетки и внешней среды. Наличие у клеток мембран, обладающих избирательной проницаемостью по отношению к различным веществам, является ключевым условием поддержания клеточного гомеостаза. Липидные мембраны представляют собой сложный белковолипидный ансамбль, обеспечивающий кроме барьерной функции решение ряда других немаловажных задач поддержание структуры клетки, трансформацию градиентов концентраций веществ в энергию химических связей и т. Общепринятой моделью строения мембран является жидкостномозаичная модель ЗингераНиколсона 7. В соответствии с ней мембрана состоит из липидного бислоя и, погруженных в него белковых молекул. Полярные части липидов обращены во внешнюю среду, а гидрофобные углеводородные цепи составляют внутренний слой мембраны, контактирующий с алифатическими радикалами гидрофобных аминокислот интегральных и поверхностных белков. Данная модель позволила объяснить зависимость активности ряда мембранных ферментов от фазового состояния и микровязкости мембраны. Характерной чертой всех мембранных липидов, за исключением триглицеридов, является их амфифильная природа наличие полярной головки из гидрофильных групп молекулы и гидрофобных радикалов, что позволяет этим соединениям образовывать в водных растворах стабильные агрегаты. Наиболее многочисленны как по своему содержанию в мембранах, так и по разнообразию глицерофосфолипиды, называемые также фосфолипидами 8. Каркасом молекул фосфолипидов служит глицерин по одной из гидроксильных групп этерифицированный остатком фосфорной кислоты, по двум другим жирными кислотами. Кроме фосфатной группы полярная головка липида обычно включает остаток спирта или сахара. Именно этот остаток обуславливает важнейшие физикохимические свойства молекулы липида форму молекулы и ее заряд при физиологических условиях. Рис. Разнообразие фосфолипидов. Еще одним важным типом мембранных липидов являются сфинголипиды. В отличие от глицерофосфолипидов, роль основы в них играет аминоспирт сфингозин. Наиболее распространенные представители этого класса липидов сфингомиелин и ганглиозиды. У сфингомиелина ярко выражена асимметрия распределения. В мембранах нейронов сфингомиелин скапливается на внешнем листке мембраны и участвует в передаче нервных импульсов. Рис. Основные представители сфинголипидов. Важную роль в формировании физикохимических свойств бислоя в клетках эукариот играет присутствие стсрипов, наиболее распространенными из них являются у животных холестерин, у грибов эргостерин и зимостерин, у растений рситостерин. Холестерин взаимодействует с фосфолипидами посредством образования водородных связей и ваидерваальсовых взаимодействий и благодаря своим небольшим размерам уменьшает свободный объем в бислое 9. Холестерин 2. С точки зрения термодинамики, основной силой, стабилизирующей липидные агрегаты в водной среде, являются гидрофобные взаимодействия, которые имеют энтропийную природу и связаны с ограничениями, налагаемыми на упаковку молекул воды вокруг неполярных углеводородов К другим, менее значимым стабилизирующим факторам, относятся вандерваальсовы взаимодействия между соседними гидрофобными цепями и водородные связи, которые образуются между полярными головками некоторых липидов например, между молекулами фосфагидилэтаноламина. В результате агрегации система принимает форму, при которой молекулы воды контактируют с полярными головками липида, а гидрофобные хвосты обращены друг к другу. Форма агрегатов, образуемых молекулами фосфолипидов мицеллы, коаксиальные цилиндрические с гексагональной симметрией или бислойные ламеллярные структуры, зависит от геометрических параметров молекулы липида. Рассмотрим взаимосвязь между геометрией молекулы АВ и структурой образующегося ассоциата. Для этого можно воспользоваться простыми геометрическими соображениями. Допустим, молекул ПАВ образуют надмолекулярный агрегат. Тогда объм данной структуры V будет равен произведению объма 1 молекулы уо на число молекул .