Разработка и исследование термочувствительных биоматериалов на основе поли-N-изопропилакриламида

• Автор: Селезнева, Ирина Ивановна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Глава I. Термочувствительные субстраты, модификации свойств поверхности дли целей тканевой инженерии.
1.1. Природа кооперативных фазовых переходов, термочувствительность полимеров и способы ее модификации.
1.2. Методы приготовления субстратов на основе полиЫизопропилакриламида и анализ физикохимических характеристик их поверхности.
1.3 Взаимодействие термочувствительных субстратов на основе полиЫизопропнлакриламида с клетками и белками сыворотки.

Глава 2. Материалы и методы исследования.

2.1. Методы исследования фазовых переходов в растворах термочувствительных полимеров и полимерных субстратах.
2.2. Методы формирования субстратов и исследования физико химических характеристик их поверхности.
2.3. Культура клеток экспериментальные среды, методы культивирования, подсчета, определения адгезионной, пролиферативной активности и жизнеспособности клеток.
Глава 3. Исследование кооперативных фазовых переходов в растворах термочувствительных полимеров и полимерных субстратах на основе сополимеров Чизопропилакриламида и 1Чтрстбутилакрнламида.
3.1. Исследование объемных фазовых переходов в разбавленных растворах термочувствительных полимеров методом спектрофотометрии.
3.2. Определение параметров фазового перехода методом микрокалориметрии, выявление возможных механизмов модуляции термочувствительности в сополимерах ПНИПАНТБА.
3.3. Исследование объемных фазовых переходов в термочувствительных субстратах ПНИПАНТБА
Глава 4. Разработка техники приготовления полимерных субстратов ПНИПАНТБА и анализ физикохимических характеристик их поверхности.
4.1. Разработка техники приготовления полимерных субстратов ПНИПАНТБА.
4.2. Исследование эластических свойств субстратов ПНИПЛНТБА.
4.3. Анализ химической композиции субстратов ПНИПАНТБА
4.4.Исследованис смачиваемости поверхности субстратов ПНИПАНТБА.
Глава 5. Исследование взаимодействия термочувствительных субстратов ПНИПАНТБА с клетками, оптимизация свойств субстратов для целей тканевой инженерии.
5.1. Исследование особенностей взаимодействия клеток с термочувствительными субстратами ПНИПАНТБА.
5.2. Разработка методики фотоиндуцируемого связывания полимеров, исследование объемных фазовых переходов в субстратах ПНИПАНТБАААБФ
5.3 Исследование особенностей взаимодействия клеток с термочувствительной поверхностью субстрата ПНИПАНТБАААБФ.
Заключение
Выводы
Список работ, опубликованных по материалам диссертации
Список цитируемой литературы


Такое свойство функциональных полимеров определяется высокой кооперативностью физикохимических взаимодействий полимерных звеньев. Понимание механизма кооперативных взаимодействий в биополимерах явилось толчком к созданию так называемых умных или восприимчивых синтетических полимерных материалов. Эти материалы способны обратимо и сильно реагировать на небольшие изменения параметров среды , температура, ионная сила, присутствие определенных веществ и т. Ответ такой системы носит макроскопический характер, например образование новой фазы в гомогенном до того растворе полимеров, резкое набухание и коллапс гидрогеля. Благодаря этому свойству, данные материалы стали называть восприимчивыми iv или умными ii. При этом имеется в виду воспримчивость к тем внешним воздействиям, которые способны вызвать коллапс полимера. Коллапс относится к тем явлениям, которые были сначала открыты на кончике пера, а лишь затем обнаружены экспериментально. Возможность коллапса гелей впервые предсказали в году и , , . Они предположили возможность скачкообразного изменения объема геля, когда к нему приложено внешнее напряжение. Используя уравнение состояния ФлориХиггинса, они показали, что в присутствии внешней силы на изобаре геля появляется петля Максвелла. Аналогичное явление в одиночной полимерной цепи в растворе, известное как переход клубокглобула, было теоретически исследовано в работах Птицына Птицын, Эйзнер, и Лифшица с сотрудниками ii . Было сделано предположение о том, что коллапс гелей является макроскопическим проявлением перехода клубокглобула в субцепях сетки и может рассматриваться как фазовый переход первого рода между двумя фазами с различной конформацией субцепсй геля и различной концентрацией сетчатого полимера, одна из которых соответствует набухшему гелю, а другая сколлапснрованному. Переход между сильно набухшим и сколлапсированным состояниями геля, разделенными высоким потенциальным барьером, может осуществляться только скачком. Полимерные гели, находящиеся вблизи порога коллапса, могут чрезвычайно резко и обратимо изменять свой объем в ответ на небольшие изменения среды, способные вызвать коллапс. Чувствительность гелей к тому или иному внешнему воздействию определяется их химическим составом, а именно, наличием групп атомов, реагирующих на данный фактор. В зависимости от воздействия, которое вызывает фазовый переход, восприимчивые гели подразделяются на термочувствительные,. И Т. Термочувствительные полимеры и гели на их основе способны к значительным термоиндуцируемым обратимым изменениям своего объема степени набухания вследствие обратимого изменения конформации полимеров при переходе через определенную критическую температуру. Термочувствительные полимеры бывают трех типов набухающие при повышении температуры, коллапсируюише при повышении температуры, и объединяющие оба типа поведения. Различный характер зависимости набухания от температуры определяется различием в природе взаимодействий, вызывающих фазовый переход. Если за коллапс геля ответственны силы ВандерВаальса или водородные связи, то гель набухает при повышении температуры, поскольку нагревание ведет к ослаблению ВандсрВаальсова притяжения и водородных связей. Напротив, если коллапс геля вызывают гидрофобные взаимодействия, то наблюдается обратная температурная зависимость, гель сжимается при повышении температуры, ибо нагревание усиливает гидрофобное притяжение. Объемный фазовый переход термочувствительного геля был впервые обнаружен с сотрудниками iv, для полиЫизопропилакриламидного геля ПНИПА в воде. В настоящее время этот гель является одним из наиболее исследованных термочувствительных гелей с нижней критической температурой сольватации. При низких температурах водородные связи между гидрофильными С0 и группами и водой вызывают растворение данного полимера в воде. С возрастанием температуры водородные связи ослабевают, в то же время происходит возрастание взаимодействия между гидрофобными боковыми группами полимера, которое становится доминирующими при температурах выше критической.