Диффузия глобулярных белков и их адсорбция на поверхности гидрофобных полимеров медицинского назначения

• Автор: Полищук, Александр Яковлевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . .

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ И ТР0МББРАВАНИЯ НА ПОЛИМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ .
1.2. СОСТАВ И СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АДСОРБЦИОННОГО БЕЛКОВОГО СЛОЯ НА ПОЛИМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

1.3. КИНЕТИКА АДСОРБЦИИ ПЛАЗМЕННЫХ БЕЛКОВ НА ПОЛИМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ . .

1.3.1. Определение равновесной концентрации белка

на поверхности.

1.3.2. Исследование влияния различных факторов на скорость адсорбции для качественного

описания процесса . .

1.3.3. Моделирование адсорбционного процесса в

системах полимер белок
ГЛАВА П. ДИФФУЗШННОКИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АДСОРБЦИИ
БЕЖОВ НА ГИДРОФОБНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ . .
2.1. КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ БЕЖОВОГО
СЛОЯ НА ГИДРОФОБНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ .
2.1.1. Кинетика необратимой адсорбции .
2.1.2. Обратимая адсорбция непосредственно на поверхность
2.1.3. Обратимая адсорбция в результате белок белковых взаимодействий
2.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В ЖИДКОЙ ФАЗЕ . .
Стр.
2.3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КИНЕТИКИ АДСОРБЦИИ,
КАК СЛЕДСТВИЯ ИЗ ДОФУЗИ0Ш0КИНЕТИЧЕСК0Й
МОДЕЛИ.
2.3.1. Влияние начальной концентрации белка в растворе на скорость адсорбционного
процесса.
2.3.2. Зависимость скорости адсорбции от коэффициента диффузии
2.3.3.Влияние толщины диффузионного слоя па
скорость адсорбции плазменных белков .
2.3.4. Влияние константы скорости конформационных превращений макромолекулы на скорость образования адсорбционного слоя .
2.3.5. Зависимость кинетики накопления бедка на полимерной поверхности от констант
скоростей адсорбции и десорбции обоих слоев . .
2.3.6. Моделирование процесса десорбции
обратимого слоя
2.4. МОДИФИКАЦИИ МОДЕЛИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ АДСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
2.4.1. Адсорбция ка поверхности сополимера
2.4.2. Адсорбция из смеси белков
2.4.3. Моделирование кинетики конформационных превращений
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АДСОРБЦИОННЫХ СИСТЕМ
ПОЛИМЕР БЕЛОК
Стр.
3.1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .
3.1.1. Биологические объекты .
3.1.2. Полимерные материалы, использованные
в работе . .
3.1.3. Буферные растворители .
3.1.4. Рабочий диапазон концентраций
белковых растворов
3.1.5. Приборы, используемые в работе
3.1.6. Приставки МНПВО .
3.1.7. ЭПР метка.
3.1.8. Установка для проведения адсорбции
3.1.9. Калибровочные эксперименты
3.1 Полосы внутреннего стандарта в ИК
спектрах полимерных материалов .
3.1 Синтез спинмеченого глобулина .
3.1 Адсорбция спинмеченого глобулина
на полиэтилене.III
3.1 Получение ЭПР спектров глобулина III
3.1 Подготовка и ход кинетического
эксперимента III
3.1 Ошибка в определении концентрации белка
на полимерной поверхности
3.2. ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ . ИЗ
3.2.1. Цель экспериментальной работы ИЗ
3.2.2. Выбор биологических объектов
3.2.3. Выбор экспериментальных методов
исследования
Стр.
3.2.4. Порядок проведения эксперимента . .
3.3. РАССЧЕТ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
АДСОРБЦИИ
3.3.1. Определение предельной концентрации необратимого слоя и параметров
обратимой адсорбции
3.3.2. Определение констант скоростей необратимого адсорбционного процесса
3.3.3. Проверка полученных значений параметров, общая характеристика полимер белковой
системы
ГЛАВА 1У. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ БЕЛКОВ ПЛАЗМЫ КРОВИ ПА ПОЛИМЕРНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
4.1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АДСОРБЦИИ РАЗЛИЧНЫХ БЕЛКОВ КА ПОВЕРХНОСТИ
ГИДРОФОБНЫХ ПОЛК,ЕРОВ
4.2. ЗАВИСИМОСТЬ КИНЕТИКИ АДСОРБЦИИ ОТ СРЕДЫ .
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ БЕЛКА, АДСОРБИРОВАННОГО
НА ГИДРОФОБНОЙ ПОВЕРХНОСТИ .
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ ПОЛИМЕРА НА
КИНЕТИКУ АДСОРБЦИИ БЕЛКОВ ПЛАЗМЫ КРОВИ .
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Из полученных данных следует, что адгезионная способность альбуминизированных поверхностей не только наименьшая, но, также, слабо зависит от модификаций белка, практически, не имеющего олигосахаридных цепей. В пользу данной модели свидетельствуют
эксперименты, в которых показано влияние солей Са на адгезию
тромбоцитов и некоторые другие с2, . В нормальных условиях ферментативной реакции фврментсубстратный комплекс неустойчив и сразу же распадается с образованием продуктов реакции. Возрастание устойчивости комплекса обусловлено недостатком концентрации одного из субстратов или является результатом конформационных изменений гликопротеинов за счет адсорбции белка на полимерную поверхность . Отсутствие подобных изменений в нормальных физиологических условиях, возможно, объясняет обратимый характер адгезии и агрегации тромбоцитов, соответственно, на и вблизи естественной стенки сосуда. Ферментативная модель Кит и оставляет открытым ряд важных вопросов. Вопервых, альбуминизированные поверхности, пусть в меньшей степени, чем другие, но адгезируют тромбоциты. Не очень убедительным выглядит доказательство антагонизма в адсорбции альбумина и адгезии клеток, представленное авторами 7 на основании асинхронности кинетических кривых этих процессов. Вовторых,
согласно схеме на рис. Наконец, втретьих, различия между белками плазмы крови не исчерпываются их химическим составом, а включают в себя такие параметры, как концентрация в плазме, коэффициент диффузии,изоэлектрическая точка и другие, которые могут оказывать влияние на взаимодействие между клетками и макромолекулами белка. Поэтому, большой интерес представляет поиск не отличительных, а общих закономерностей, связанных с адсорбцией белков и адгезией тромбоцитов на полимерной поверхности. В основе такого подхода могут лежать известные представления о поверхностной денатурации белков, в том числе, плазмы крови 7. Авторы 3 в качестве рабочей гипотезы, предполагают, что в естественных условиях в русле сосуда плазменные белки находятся в нативном состоянии и обратимо сорбируются на эндотелиальной стенке. При замене естественной стенки на полимерную адсорбция белков сопровождается значительными конформационными изменениями, протекающими вплоть до необратимой денатурации. Конформационно измененные белки могут являться центрами адгезии тромбоцитов. В работах , 4мс указал на возможную взаимосвязь структуры и электропроводности белков в процессе свертывания крови. Переход от механизма электронной проводимости к ионному переносу в белках осуществляется в результате его взаимодействия с водой. Вследствие этого, белок изменяет свою структуру Конформационные изменения макромолекул позволяют в наиболее полной мере образовывать адгезионные связи тромбоцит белок, которые по природе являются электрическими. Такие взаимодействия, характеризуемые фи
зичедсими силами, можно отнести к случаю пассивной адгезии 7 в отличие от активной адгезии, протекающей с комплексообразованием типа антиген антитело, фермент субстрат С. Следовательно, вслучае пассивной адгезии, также как и в случае активной модель КСп щ А ее. Различия в степени этих изменений у каждого белка на том или ином полимере и возможность денатурированных молекул вступить в контакт с клетками могут определять скорость последующих адгезионных процессов и гемосовместимые свойства материалов. Наличие у белка олигосахаридных цепей, его способность вступать в пассивноадгезионные взаимодействия следует отнести к достаточным условиям протекания указанных процессов. Таким образом, решение комплекса вопросов, связанных непосредственно с адсорбцией, таких как состав белкового слоя на поверхности, кинетика возможных стадий его накопления в зависимости от вида высокомолекулярного изделия, позволит заложить необходимую теоретическую основу поиска гемосовместимнх материалов. Как отмечено выше, состав и структура белкового слоя,сформировавшегося в результате адсорбции, играет важнейшую роль в свертывании крови на поверхности полимерного материала. В связи с этим, особую ценность приобретает изучение их зависимости от природы высокомолекулярного соединения, комплекса его физикохимических свойств.