Физико-химические свойства биологически значимых термочувствительных полимеров

• Автор: Горелов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Введение

1. Обзор литературы

. 1. Коиформационные переходы в термочувствительных полимерах, как упрощнная модель сворачивания белков

1.2. Фазовые переходы в тонких плнках термочувствительных полимеров.

1.3. Доставка лекарств из тонких плнок термочувствительных

полимеров.

1.4. Поверхностные свойства термочувствительных полимеров

2. Материалы и методы

2Л Синтез и характеризации термочувствительных полимеров

2.1.1. Синтез полиЪ1изопропилакриламида и сополимеров изопропилакриламида с третбутилакриламидом
2.1.2. Синтез полиПизопротиакриламидасоакриламидоуидекановой кислоты полиНИПААсоАЛУДК.
2.1.3. Синтез полиЫизопропидакриламидасоИтрет
бут илакриламидасоакриламидобензофенона
2.2. Применение методов рассеянии света для характеризации
полимеров
2.2.1. Статическое рассеяние света.
2.2.2. Динамическое рассеяние света
2.3. Измерение толщины полимерных плнок с помощью спектров отражения и лазерной интерферометрии
2.3.1. Измерение толщины полимерных плнок с помощью спектра отражения.
2.3.2. Измерение изменений толщины полимерных плнок с помощью лазерной интерферометрии.
2.4. Разработка системы для исследования выхода лекарств из
тонких полимерных плнок.
2.4.1. Нанесение полимерной пленки и загрузка колхицина
2.4.2. Ячейка для исследования элюции лекарств из полимерных плнок . .
2.5. Измерение поверхностных энергий плнок термочувствительных
полимеров
2.5.1. Различные теоретические подходы к определению поверхностной энергии.
2.5.2. Экспериментальное определение краевых углов.
2.5.3. Оптическая микроскопия полимерных плнок
3. Результаты и обсуждение.
3.1. Структура к основные свойства термочувствительных
полимеров
3.2. Переход клубок глобула в разбавленных растворах поли1Ч
изопропилакриламида
3.2.1. Переходы клубок глобула в ПНИПАА и образование мезоглобул
3.2.2. Переход клубокглобула в сополимерах полиНИПААсоААУДК
3.3. Фотохимические свойства термочувствительных полимеров содержащих боковую группу бензофенона.
3.4. Фазовый переход в тонких плнках фотохимически сшитых термочувствительных полимеров.
3.5. Применение конформационных переходов термочувствительных полимеров для контролируемой доставки лекарственных
средств
3.6. Поверхностные свойства термочувствительных полимеров
3.6.1. Определение поверхностных энергий сополимеров НИПАА и
НТБАА.
3.6.2. Аномальное поведение краевых углов воды на поверхности термочувствительных полимеров. ЗО
4. Выводы
5. Список литературы.
Список сокращений
ААБФ акриламидобснзофенон
ААУДК акриламидоундекановая кислота
ЛИ лазерная интерферометрия НИПАА Мизопропилакриламид
НКТР нижняя критическая температура растворимости
НТБАА Мтеябутилакриламид
ПНИПАА полиризопропилакриламид
ПНТБАА полиЫтетбутилакриламид
Пол иН ИП А АсоА АУД К полиКизопропилакриламидсоакриламидоундекановая кислота
ПолиНИПААНТБААААБФ полиМизопропилакриламидсоНирет
бутилакриламидсоакриламидобензофенон
ПС полистирол
ТЕМЕД тетраметил этил ендиам и н
УФ ультрафиолетовая, ультрафиолетовый
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В основном это было связано с пониманием, что данные полимеры могут служить как модели для известных биофизических систем или как технологическая платформа для биофизических и биомедицинских приложении. Наиболее популярный полимер данного класса поли1Чизопропилакриламид ПНИПАА. Он обладает температурой перехода около С, которая близка к физиологической. Кроме того, температура перехода может быть изменена в любых пределах путм сополимеризапии мономера изопропилакриламида с другими мономерами. Для сополимеров, включающих в себя мономеры с ионизируемыми группами, температура перехода становится чувствительной к значительно большему количеству внешних стимулов, таких как , ионная сила, специфические катионы и анионы. Последующая пришивка к полимеру или гелю ферментов, катализирующих реакции с выделением или поглощением протона, позволяет расширить количество веществ, влияющих на температуру перехода. Среди многочисленных исследований термочувствительных полимеров как модельных биофизических систем и для биомедицинских приложений в данной работе обсуждаются три основных направления. Одно из них исследование перехода клубокглобула в разбавленных полимерных растворах как модель конформациоиных переходов в белках. Существует определнная аналогия между переходом клубокглобула в ПНИПАА и Холодовой денатурацией в белках. В обоих случаях при повышении температуры происходит переход молекулы в компактное состояние. Преимущества исследования модельной системы в данном случае заключается в том, что удается исследовать общие закономерности сворачивания клубка в компактную структуру и сравнивать их с теоретическими моделями, которые пока достаточно примитивны для применения к реальным белкам. Два других направления имеют прикладное биомедицинское значение. Конформационные переходы в термочувствительных полимерах могут быть использованы для контролируемой локальной доставки лекарств, основанной на том, что в полимерных микрочастицах и пленках вблизи температуры перехода диффузия инкорпорированного вещества сильно зависит от параметров среды, например, температуры. Кроме того, термочувствительные полимеры могут использоваться как активные биосовместимые поверхности при изготовлении культуральных сред и при изготовлении различных имплантируемых устройств. В связи с вышесказанным изучение биологически значимых физикохимических свойств включая поверхностные термочувствительных полимеров является важным фундаментальным направлением биофизики. Цель изучение конформационных переходов в термочувствительных полимерах как модельных системах для фундаментальных исследований в биофизике и для различных биомедицинских приложений. Исследовать конформационные переходы термочувствительных полимеров, пришитых к поверхности, и обосновать возможность их применения для контролируемой доставки лекарств. Определить поверхностные свойства термочувствительных полимеров, имеющие отношение к их биосовмсстимости. Впервые разработан и синтезирован полимер случайноблочной структуры, который способен переходить из клубка в глобулу без агрегации. Впервые определены поверхностные энергии в серии термочувствительных полимеров разного состава. Впервые объяснены аномалии, возникающие при измерении краевых углов воды на поверхности термочувствительного полимера. Результаты работы могут применяться для разработки новых биомедицинских устройств на основе термочувствительных полимеров. В частности, полимеры, исследованные в настоящей работе, находят применение в разработке субстратов для безферментативного снятия тканевых культур с поверхности. Исследованные свойства этих полимеров могут быть использованы для оптимизации этих субстратов. Фотосшиваемые полимеры могут применяться для доставки лекарственных средств с поверхности имплантируемых биомедицинских устройств. Способность полимеров, исследованных в данной работе, испытывать переход клубок глобула без агрегации может применяться для экспериментальной проверки теорий сворачивания белков. Но теме диссертации опубликовано статей в рецензируемых журналах.