Исследование липосом, иммунных комплексов и биоконъюгантов золотых наночастиц методами оптической спектроскопии и динамического светорассеяния

• Автор: Хлебцов, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 182 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Методы определения параметров частиц дисперсных систем

1.1.1. Классификация методов

1.1.1.1. Микроскопические методы

1.1.1.2. Методы рассеяния воли и частиц

1.1.1.2. Другие методы

1.1.2. Динамическое рассеяние света

1.1.3. Статическое рассеяние света, рентгеновского излучения и нейтронов

1.1.4. Спектротурбидиметрия
1.1.5. Электронная микроскопия
1.2. Получение, свойства и применение липосом
1.2.1. Строение и свойства липосом
1.2.2. Получение липосом
1.2.2.1. Мулыниламеллярные везикулы .
1.2.2.2. Малые одноламеллярные везикулы
1.2.3. Применение липосом
1.2.3.1. Фундаментальные научные исследования
1.2.3.2. Фармакология и медицина
1.2.3.3. Косметические и другие применения
1.2.4. Мицеллярные системы и их применение
1.3. Иммунные комплексы
1.3.1. Растворимые и нерастворимые комплексы
1.3.2. Применение реакций с образованием иммунных комплексов
1.3.3. Методы исследования иммунных комплексов
1.4. Синтез, оптические свойства и применение биоконъюгатов золотых наночастиц
1.4.1. Синтез коллоидных наночастиц золота. Получение конъюгатов наночастиц с макромолекулами
1.4.2. Оптические свойства наночастиц золота и биоконъюгатов
1.4.3. Применение конъюгатов коллоидного золота с биополимерами
1.5. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ТЕСТИРОВАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОГО СВЕТОРАССЕЯНИЯ
2.1. Принципы метода и варианты его реализации
2.2. Реализация метода ДРС в аналоговом режиме
2.2.1. Схема установки
2.2.2. Программное обеспечение для обработки данных в аналоговом режиме и его тестирование
2.2.3. Измерение размеров тестовых латексных образцов
2.2.4. Сравнение с данными спектротурбидиметрии
2.2.5. Влияние концентрации рассеивателей, температуры и вязкости дисперсионной среды на результаты измерения тестовых образцов
2.2.6. Анализ бимодальной взвеси и солевой агрегации
2.2.7. Тестирование установки с помощью наночастиц коллоидного золота
2.2.7. 1. Синтез и характеристика образцов
2.2.7.2. Результаты измерений и их обработка
2.3. Реализация метода в режиме счета фотонов
2.3.1. Схема установки
2.3.2. Принципы работы программного комплекса ОупаГБ
2.3.3. Тестирование установки с помощью латексных образцов
2.3.4. Исследование полидисперсности золотых золей
2.4. Определение параметров мицеллярных растворов ПАВ с помощью созданной установки
2.5. Заключение и выводы по Главе 2
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛИПОСОМ МЕТОДАМИ СПЕКТРОТУРБИДИМЕТРИИ И ДИНАМИЧЕСКОГО СВЕТОРАССЕЯНИЯ
3.1. Теория спектротурбидиметрического метода определения размера и толщины оболочки липосом
3.1.1.Основные соотношения для монодисперсной взвеси
3.1.2. Учет спектральной зависимости оптических констант
3.1.4. Результаты расчетов и их обсуждение
3.2. Экспериментальная часть
3.2.1. Материалы и методы. Приготовление образцов
3.2.2. Результаты спектротурбидиметрии
3.2.3. Сравнение с данными динамического светорассеяния
3.3. Заключение и выводы по Главе 3
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТИЦ НЕРАСТВОРИМЫХ
. ИММУННЫХ КОМПЛЕКСОВ
4.1. Теория метода
4.1.1. Основные соотношения для монодисперсной взвеси
4.1.2. Учет спектральной дисперсии оптических констант и полидисперсности частиц
4.1.3. Расчет калибровок для определения состава частиц иммунных комплексов по измерениям гидродинамического размера, волнового экспонента и удельной мутности
4.2. Экспериментальная часть
4.2.1. Материалы и методы .
4.2.2. Кривые преципитации и кинетические измерения светорассеяния
4.2.3. Определение состава частиц из измерений гидродинамического
размера и удельной мутности
4.2.4. Определение состава частиц из измерений волнового экспонента и удельной мутности
б
4.3. Заключение и выводы по Главе 4
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ БИОКОНЪЮГАТОВ КОЛЛОИДНОГО
ЗОЛОТА
5.1. Новая модель биоконъюгатов золотых наночастиц оптимизация наносенсоров
5.1.1. Многослойная модель биоконъюгатов
5.1.2. Методика расчетов спектров экстинкции и рассеяния для новой модели биоконъюгатов
5.1.3. Изменение спектров экстинкции и рассеяния при формировании первичного и вторичного полимерного слоя. Оптимизация наносенсоров
5.2. Экспериментальное исследование адсорбции биополимеров на золотых наночастицах с пользованием спектров статического рассеяния и поглощения света и метода динамического светорассеяния
5.2.1. Препараты и реактивы. Приготовление конъюгатов
5.2.2. Приборы и методики измерений
5.2.3. Результаты экспериментов и их обсуждение
5.2.4. Неоднородная модель адсорбции желатина на частицах золота
5.3. Заключение и выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Адсорбция трипсина и человека на частицах коллоидного золота моделируется двухслойной моделью с золотым ядром и толщиной слоя полимера нм. Адсорбция желатина на частицах коллоидного золота моделируется неоднородной многослойной моделью с общей толщиной нм. В иммунохимических экспериментах использовались антитела, полученные к. Шварцбурдом Б. И. и к. Матора I. I., а также препарат ЛПБК, полученный д. Конновой С. А. Эксперименты по определению состава частиц нерастворимых иммунных комплексов выполнены совместно с аспирантом Бурыгиным Г. Л. Теоретические расчеты оптических свойств конъюгатов коллоидного золота выполнены совместно с д. Н.Г. Мельниковым Л. Г. Экспериментальные исследования адсорбции биополимеров на золотых наночастицах и оптических свойств биоконыогатов коллоидного золота выполнены совместно с к. Дыкманом Л. А и к. Богатыревым В. Работа выполнена в Лаборатории физической химии клеточных структур и Лаборатории биосснсоров на основе наноразмерных структур ИБФРМ РАН в рамках плановых госбюджетных тем НИР. Гранты. Данные исследования поддерживались грантами РФФИ проекты 0, 6, 5 , совместным грантом фонда и Минобразования РФ 6 студенческий грант , два аспирантских гранта , и грант для молодых ученых , грантом Президента РФ НШ4, а так же грантом для поддержки научноисследовательской работы аспирантов вузов Минобразования РФ АОЗ2. Региональная конференция Молодежь и наука па пороге века, Саратов, . Российская школаконференция Молекулярное моделирование в химии, биологии и медицине, Саратов, . Всероссийская конференция молодых ученых Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии, Саратов, . Международная конференция, посвященная 0лстию со дня рождения Р. В. Мерцлина Физикохимический анализ эсидкофазных систем, Саратов, . Ii i i i, , i, . I. . II, I , i, . I. i i i x i v i , i, i, . Публикации По теме диссертации опубликовано работы, в том числе б статей в рецензируемых журналах и 9 статей в зарубежных изданиях из них 3 приняты в печать. Структура диссертации такова. В первой главе дан анализ литературных данных, включая методы определения размера частиц в дисперсных средах, получение, свойства и применение липосом, свойства иммунных комплексов, синтез, оптические свойства и применение биоконъюгатов золотых наночастиц. Вторая глава посвящена разработке и тестированию установки для реализации метода динамического рассеяния света. В третьей главе представлена теоретическая разработка и практическая апробация нового метода исследования структуры лнпосомальпых частиц. Пятая глава посвящена теоретическому анализу оптических свойств и экспериментальной проверке многослойной модели биоконъюгатов коллоидного золота на примере шести систем три типа биополимеров и два золя с различным размером частиц. Диссертационная работа изложена на 2 страницах, содержит рисунков, 4 таблицы, и 1 литературный источник. Глава 1. Дисперсные системы, состоящие из частиц размером от единиц до сотен нанометров, представляют большой интерес в связи с их широким применением в различных областях науки и технологии. Например, наночастицы коллоидного золота широко применяются как метки в электронной микроскопии и твердофазном иммуноанализе , как усилители сигнала в поверхностном рамановском рассеянии , , в биочипах и биосенсорах , , , а также в других многочисленных технических и медикобиологических , приложениях. Наноразмсрныс липосомы и мицеллы способны включать в себя различные вещества, что обуславливает их использование как моделей клеточных мембран , , , а также для адресной доставки лекарств в косметической промышленности, фармакологии и медицине , , . Весьма разнообразен также спектр применения иммунных комплексов в диагностических и исследовательских работах по медицине, биологии и физической химии . Область применения ианочастиц и физикохимические параметры систем на их основе существенно зависят от размера частиц . Размер наночастиц задаст гигантскую с учетом малости их объемной доли поверхность твердой фазы дисперсных систем и тем самым существенно определяет их свойства.