Создание чувствительных к электромагнитному воздействию нанокомпозитных микрокапсул на основе биосовместимых полимеров

• Автор: Портнов, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Адресная доставка биологически активных веществ и лекарственных форм. Обзор литературы

1.1. Инкапсуляция биологически активных веществ и лекарственных форм.

1.2. Создание биосовместимых полиэлектролитных микрокапсул

1.2.1. Выбор материалов для оболочек микрокапсул.

1.2.2. Проверка биосовместимости применяемых материалов

1.3. Методы кагтеуляцнп препаратов в полиэлектролитных микрокапсулах .

1.4. Методы управления пространственным распределением микрокапсул с целью реализации адресной доставки капсул и роваиных препаратов
1.5. Высвобождение содержимого микрокапсул при помощи различных внешних воздействий .
1.5.1. Сенсибилизация оболочек микрокапсул к лазерному воздействию.
1.5.2. Реализация управления проницаемостью оболочек микрокапсул
при помощи магнитного поля.
1.5.3. Действие ультразвука на оболочки микрокапсул
1.5.4. Возможность применения СВЧ излученйя для управления проницаемостью оболочек микрокапсул.
1.6. Возможные биомедицинские применения полиэлектролитных микрокапсул
1.7. Выводы к главе
ГЛАВА 2. Создание мультифункциональных биосовмсстимых микрокапсул
2.1. Создание и изучение свойств мультифункциональных полиэлектролитных микрокапсул
2.1.1. Материалы.
2.1.2. Измерения дзетапотенциал а наночастиц золота и магнетита.
2.1.3. Изучение процесса формирования планарных покрытий методом пьезокварцевого микровзвешивания
2.1.4. Методика, получения микрокапсул.
2.1.5. Визуализация мультифункциональных микрокапсул средствами
оптической микроскопии
2.1.6. Измерение толщины оболочек микрокапсул средствами атомно
силовой микроскопии.
2.1.7. Изучение структуры и элементного состава оболочек микро
капсул средствами просвечивающей электронной микроскопии ПЭМ и энергодпсперсионной спектроскопии ЭДС.
2.1.8. Изучение действия магнитного поля па мультифуикциональиые
биосовмсстимые микрокапсулы.
2.1.9. Действие излучения импульсного лазера на оболочки мульти
фуикциональпых биосовместимых микрокапсул.
2.2. Создание микрокапсул, содержащих наночастицы золота, на основе хитозана и декстран сульфата и исследование действия излучения непрерывного лазера на их оболочки
2.2.1. Материалы.
2.2.2. Изучение процесса формирования планарных покрытий методом
пьезокварцевого микровзвешивания
2.2.3. Формирование микрокаисул
2.2.4. Изучение структуры оболочек микрокапсул методом просвечивающей электронной микроскопии
2.2.5. Исследование действия непрерывного лазерного излучения на оболочки микрокапсул, содержащие папочастицы золота.
2.3. Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. Визуализация магнитных микрокапсул в жидкости средствами низко когерентной оптической томографии и управление их пространственным распределением при помощи магнитного поля
3.1. Краткая характеристика метода оптической когерентной томографии
3.2. Технология получения микрокапсул и их характеризация методами просвечивающей электронной и атомносиловой микроскопии .
3.2.1. Материал ы
3.2.2. Получение микрокаисул.
3.2.3. Характеризация полученных микрокапсул методами оптической, атомносиловой и просвечивающей электронной микроскопии.
3.3. Изучение динамики пространственного распределения микрокапсул в воде и водных растворах глицерина.
3.4. Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. Взаимодействие микроволнового излучения с суспензиями наночастиц и микрокапсул
4.1. Получение микрокапсул, содержащих молекулы сульфированного циклодекстрина в оболочке
4.1.1. Материалы.
4.1.2. Формирование планарных покрытий ПААциклодскстрии. . .
4.1.3. Формирование микрокапсул на основе 3ЦД и ПАА
4.2. Отработка методики определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков.
4.3. Действие СВЧ излучения тта морфологию оболочек микрокапсул .
4.3.1. Материалы.
4.3.2. Методика облучения
4.3.3. Исследование морфологии оболочек капсул средствами сканирующей электронной микроскопии.
4.4. Влияние СВЧ излучения на проницаемость оболочек микрокапсул
4.4.1. Материалы.
4.4.2. Методика формирования микрокапсул.
4.4.3. Методика измерения проницаемости оболочек микрокаисул. . . .
4.4.4. Исследование влияния СВЧ облучения на проницаемость и морфологию оболочек нанокомнозитных микрокапсул
4.5. Исследование взаимодействия клеток крови с нанокомпозитными
микрокапсулами, содержащими наночастицы магнетита
4.5.1. Материалы.
4.5.2. Описание эксперимента.
4.0. Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников


Исследование возможности применения стандартного диагностического оборудования, применяемого в медицине для визуализации микрокап
сул в моделях биологических сред. Исследование влияния СВЧ излучения на проницаемость оболочек нанокомпозитпых микрокапсул для макромолекул. Впервые из биосовместимых материалов полиаргииин, декстраи сульфат получены микрокапсулы, фупкциопализировапные одновременно магнитными и плазмоннорезоиаисными наночастицами, обеспечивающими чувствительность к магнитному нолю и к лазерному излучению. Показано влияние СВЧ излучения с частотой 2. ГГц на проницаемость оболочек панокомпозитных микрокапсул. Показана возможность перемещения нанокомпозитных микрокапсул, содержащих одновременно наночастицы магнетита и золота в водной среде при помощи магнитного поля. Получены микрокапсулы, содержащие в оболочке объемнополостные молекулы бетациклодекетрипа. Созданы биосовместимые напокомпозитные микрокапсулы, обладающие чувствительностью к магнитному нолю и лазерному излучению, которые могут быть использованы в качестве микроконтейнеров, содержащих лекарственные средства или биологически активные вещества ДНКвакцины, обеспечивая их адресную доставку и пролонгированное действие. Реализована визуализация процесса доставки капсул средствами оптической когерентной томографии, которая важна для обеспечения контроля перемещения капсул при помощи магнитного поля и предоставляет широкие возможности в реализации адресной доставки и прецизионного воздействия. Показана чувствительность нанокомпозитных микрокапсул к СВЧ излучению, которое позволяет дистанционно управлять процессом высвобождения их содержимого. Продемонстрировано взаимодействие нанокомпозитных микрокапсул, содержащих ианочастицы магнетита, с клетками крови и возможность создания систем клеткакапсула, которые могут быть использованы для оптимизации частоты и мощности воздействия, вызывающего увеличение проницаемости оболочек микрокапсул. Достоверность полученных результатов обусловлена использованием в экспериментах стандартной измерительной аппаратуры и подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных. Введение наиочастиц магнетита и плазмоппорсзонанепых напочастиц золота в структуру оболочек микрокапсул, построенных на основе бносовмсстимых полиэлектролитов, позволяег получить мультифункциоиальные микрокапсулы, разрушаемые под действием лазерного излучения и позволяющие реализовать их перемещение под действием магнитного поля. Наличие по крайней мерс одного слоя наиочастиц золота с коэффициентом заполнения площади оболочки не менее 1 оказывается достаточным для разрушения микрокаисул. Встраивание наночастиц магнетита в оболочки микрокаисул диаметром 5 мкм позволяет управлять их пространственным распределением в водных растворах глицерина, вязкость которых варьировалась в пределах, перекрывающих все возможные значения вязкости крови, включая патологию, путем приложения внешнего магнитного поля. Показано, что время перемещения микрокапсул вдоль линий индукции магнитного поля в среде монотонно возрастает с увеличением вязкости в диапазоне значений последней мПас. Действие СВЧ излучения с частотой 2. ГГц приводит к увеличению проницаемости оболочек полиэлектролитных нанокомпознтпых микрокапсул, содержащих в своей структуре паночастицы магнетита. Изменение проницаемости оболочек возрастает с увеличением числа слоев наночастиц, встроенных в оболочки капсул. Для капсул, содержащих 3 слоя наночастиц и имеющих проницаемость оболочек 7. Эффект объясняется разогревом напочастиц магнетита при поглощении энергии электромагнитного излучения, сопровождающимся их выходом из оболочки с образованием в ней дефектов в виде пор и трещин. Международная конференция Физика и технические приложения волновых процессов Нижний Новгород, . Всероссийская конференция инновационных проектов аспирантов и студентов Индустрия иаиосистем и материалы, г. Москва. Международная конференция v i СГУ, г. Международная конференция Физика и технические приложения волновых процессов Казань, . Семинар в рамках совместного российскобританского проекта I СГУ, г. Всероссийская конференция Методы компьютерной диагностики в медицине СГУ, г.