Электрические потенциалы на границах липидных мембран при адсорбции одновалентных катионов и синтетических поликатионов

• Автор: Финогенова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с. : ил.

1.1. Липидные модели клеточных мембран.

1.2. Распределение потенциала на границах липидных мембран.

1.3. Диффузная компонента граничного потенциала.

Модель ГуиЧепмена.

1.4. Дипольная компонента граничного потенциала.

Молекулярная природа и способы регистрации.

1.5. Адсорбция ионов и ионизация полярных групп фосфолипидов.

1.5.1. Метод независимого определения параметров связывания.

1.6. Влияние неорганических ионов на упаковку

и фазовое состояние липидов в бислое.

1.7. Мсханохимические свойства мембран.

1.8. Заряженные макромолекулы на поверхности мембран.
1.8.1. Синтетические поликатионы
и их биомедицинские приложения.
1.8.2. Распределение поля в слое полимера теоретические модели и экспериментальные возможности.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Материалы и методы формирования линидиых мембран.
2.2. Элсктрокинетический метод измерения подвижности липосом.
2.3. Метод регистрации граничного потенциала метод КВН.
2.3.1. Перфузия растворов.
2.3.2. Регистрация потенциалов при изменении .
2.4. Метод измерения модуля изгиба мембран гигантских липосом.
ГЛАВА 3. ОДНОВАЛЕНТНЫЕ КАТИОНЫ
3.1. Граничный и поверхностный потенциалы мембран
при изменении в растворах КС1,1ЛС1 и ТМАС1.
3.2. Измерение граничного потенциала при дифференциальной постановке эксперимента.
3.3. Определение параметров связывания ионов лития.
ГЛАВА 4. УПРУГОСТЬ ИЗГИБА ЗАРЯЖЕННЫХ МЕМБРАН
4.1. Граничный и поверхностный потенциалы мембран
в присутствии сахарозы.
4.2. Модуль изгиба. Эксперимент и теория.
ГЛАВА 5. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
5.1. Мембраноактивные свойства синтетических поликатионов.
5.2. Адсорбция и десорбция на липидных мембранах
олигомеров и полимеров на основе лизина.
5.2.1. Адсорбция монолизина.
5.2.2. Пентализин кинетика адсорбции и влияние
на динольный потенциал.
5.2.3. Полилизины на поверхности липосом влияние состава, заряда мембран и ионной силы раствора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ


Представляет определенный интерес уточнить, может ли присутствие одновалентных неорганических катионов или малых органических молекул приводить к похожим изменениям структуры липидного бислоя, индикатором которых, согласно предыдущим исследованиям, служит изменение дипольной компоненты граничного потенциала. А поскольку адсорбция ионов регулирует не только состояние ионизации липидов, но и межмолекулярные взаимодействия в бислое, все эти явления должны отражаться на термодинамических и механохимических характеристиках мембран. Есть основание полагать, что разрыв клеточных мембран при адсорбции некоторых синтетических полимеров с выраженным цитотоксическим действием, является следствием таких процессов в липидном матриксе. В любом случае, адсорбция на мембранах является первой и необходимой стадией мембранотропного эффекта подобных полимеров. Хорошо известно также, что синтетические поликатионы способны вызвать значительные изменения в латеральном распределении фосфолипидов в мембране. Поэтому одной из актуальных задач для развития биомедицинских приложений подобных полимеров является оценка эффективности их адсорбции на поверхности и способности менять свойства липидного матрикса. Влияние таких полимеров на поведение 1рамицидиновых каналов, встроенных в плоские БЛМ, является удобной модельной системой для изучения биологически важных следствий структурных изменений в липидом бислое. В литературе нет достаточно подробных сведений о влиянии размеров заряженных макромолекул на распределение электростатического потенциала на границе модельных и клеточных мембран с водным окружением. Систематическое исследование этого вопроса возможно с использованием синтетических полипептидов с разной длиной молекулярной цепи, каждое из звеньев которой представляет собой аминокислоту лизин, а ее длина варьируется в широких пределах и регламентируется паспортом производителя. Выбор полилизинов для исследования обусловлен их широким использованием в биомедицинской практике при формировании различного рода наногранул в комбинации с отрицательно заряженными макромолекулами и ДНК. Однако более важным мотивом для их изучения является тот факт, что на основе полилизинов синтезируются многие препараты, обладающие иммуноактивными свойствами и имеющие определенные перспективы при лечении раковых заболеваний. В основе биологической активности подобных препаратов лежит их адсорбция на поверхности клеточных мембран и участие в транспортных процессах. ГЛАВА 1. Липидные модели клеточных мембран. Электрический заряд поверхности клеточных мембран обусловлен присутствием неорганических ионов в водном окружении. Благодаря им ионизуются полярные группы фосфолипидов и гликопротеинов, а также те белковые цени, которые выходят за пределы гидрофобной части клеточных мембран. Структура этих мембран весьма сложна для экспериментального изучения, однако в большинстве случаев оказывается достаточным исследовать их известные липидные модели липосомы и плоские бислойные липидные мембраны БЛМ. Поверхностный заряд таких мембран можно регулировать, варьируя содержание отрицательно заряженных фосфолипидов. А заряд вблизи мембран, в известной мере моделирующий гликокаликс клеточных мембран, можно создавать, адсорбируя на поверхности синтетические полимеры с разной длиной молекулярной цепи и соотношением заряженных, нейтральных и гидрофобных фупп. Основные компоненты липидного матрикса биомембран и их липидных моделей представляют собой фосфолипиды, которые имеют полярную головку и две гидрофобные углеводородные цепи хвосты. В литературе имеется большое количество работ, в которых изучаются физикохимические характеристики и биологические процессы с участием таких фосфолипидов, как фосфатидилсерин РБ и фосфатидилхолин РС. Эти два липида встречаются практически во всех биологических мембранах и не случайно именно они наиболее часто используются в исследованиях взаимодействия мембран с различными веществами. В нормальных условиях около 7,0 полярная головка фосфатидилхолина содержит две противоположно заряженные группы фосфатную и холиновую, и молекула в целом является нейтральным цвиттерионом рис.