Карбоксилсодержащие полимерные микросферы для изучения трехмерного строения сосудистого русла экспериментальных животных (1091668)
Текст из файла
На правах рукописиЛЕВШЕНКО ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНАКАРБОКСИЛСОДЕРЖАЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРОСФЕРЫ ДЛЯИЗУЧЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО СТРОЕНИЯ СОСУДИСТОГО РУСЛАЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХСпециальности: 02.00.06 − высокомолекулярные соединения03.01.06 – биотехнология (в т.ч. бионанотехнология)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМОСКВА 2012Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московском государственномуниверситете тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова накафедре «Химия и технология высокомолекулярных соединений им.
С.С.Медведева» и в ФГБУН Научно-исследовательском институте физикохимической медицины ФМБА России в лаборатории морфологии.Научные руководители:доктор химических наук, профессорзаслуженный деятель науки РФГРИЦКОВА Инесса Александровнадоктор медицинских наук, профессорГУСЕВ Сергей АндреевичОфициальные оппоненты:доктор химических наук, профессорПАПИСОВ Иван Михайловичпрофессор кафедры химииМосковского автомобильно-дорожногогосударственного техническогоуниверситетадоктор химических наук, профессорВАСИЛЕНКО Иван Александровичдиректор испытательной лабораторииООО «ОЛФАРМ»Ведущая организация: Государственный научный центр РФ Федеральноегосударственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я.Карпова»(ФГУП «НИФХИ им.Л.Я.Карпова»)Защита состоится «29» ноября 2012 г.
в 1500 на заседании ДиссертационногоСовета Д 212.120.04 в ФГБОУ ВПО Московском государственномуниверситете тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова поадресу: 119571, г. Москва,пр. Вернадского, д. 86, корп. Т, ауд. Т-410.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Московскогогосударственного университета тонких химических технологий имени М.В.ЛомоносоваАвтореферат разослан «»2012 года.Ученый секретарьДиссертационного Совета Д 212.120.04Доктор химических наук, профессорГрицкова И.А.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.Одной из актуальных проблемных областей применения полимерныхмикросфер в биотехнологии может быть их использование для исследованияваскуляризации тканей (степени развития в них сосудистого русла), чтонеобходимо для понимания патогенеза опухолевого роста.Существующие методы исследования сосудистого русла, основанные назаполнении их смесью тушь-желатин и азотнокислым серебром илибыстрополимеризующимся мономером с последующим изучением препаратовс помощью светового или растрового электронного микроскопа, не позволяютпоследовательно изучать закономерности ветвления сосудов, что необходимодля понимания их функционального состояния.В этом плане могут быть перспективными полимерные микросферы,окрашенные люминесцентным красителем, с использованием флуоресцентнойконфокальной микроскопии для построения трехмерной модели сосудов.Полимерные микросферы должны обладать высокой интенсивностьюфлуоресценции, низкой адгезивной активностью к внутренней поверхностисосуда, что исключит их прилипание к стенкам сосуда, и не образовыватьконьюгатов друг с другом и с биологическими молекулами.Для построения модели сосудистого русла с высоким разрешением(менее 0,1 мкм) и изучения характера контуров просвета необходимо плотноезаполнение сосудов полимерными микросферами.
Размер микросфервыбирают, исходя из среднего размера сосудов экспериментальных животных,который колеблется в интервале 4 – 100 мкм. Минимальный размер частиц длязаполнения всего русла должен быть меньше или соизмерим с длиной волныфиолетовой границы видимого излучения (0,4–0,76мкм или 25000–13158см-1).Цель работы. Синтез карбоксилсодержащих полимерных суспензий с узкимраспределением частиц по размерам, содержащих флуоресцентные метки, длясоздания метода визуализации трехмерного строения сосудистого руслаэкспериментальных животных для изучения ангиогенеза.Научная новизна1. Определены условия синтеза карбоксилсодержащих полимерных микросферразной природы с узким распределением по диаметрам, что позволиловыбрать тип и природу полимерных микросфер, позволяющих плотнозаполнять сосудистое русло экспериментальных животных для изучения егостроения.2.
На основании данных по изучению кинетических закономерностейполимеризации стирола и метилметакрилата и сополимеризации стирола сметакриловой кислотой в присутствии нерастворимых в воде ПАВразработаны рецептуры синтеза полимерных микросфер разного диаметра с3узким распределением по размерам, устойчивых в физиологическихрастворах.3. Впервыедлясинтезакарбоксилсодержащихполистирольныхиполиметилметакрилатных суспензий использовано кремнийорганическоегемини-ПАВ – α, ω–бис[10-карбоксидецил]полидиметилсилоксан, ипоказано, что оно проявляет высокие поверхностно-активные свойства награнице мономер/вода (σ1,2 = 28,1 мДж/м2) и образует прочные межфазныеслои на поверхности ПМЧ/вода.4. Разработана методика визуализации трехмерного строения сосудистого руслаэкспериментальных животных с помощью набора флуоресцентно меченныхполимерных микросфер. Этот метод позволяет избирательно блокироватьзаполнение сосудов заданного внутреннего диаметра и последовательноанализировать их ветвление.5.
Показано, что разработанный метод визуализации трехмерного строениясосудистого русла экспериментальных животных с помощью наборафлуоресцентно меченных полимерных микросфер позволяет получитьинформацию о характере контура просвета сосуда для анализа наличия илиотсутствия препятствий току крови и степени извитости стенки сосуда.6.
Разработанная методика визуализации трехмерного строения сосудистогорусла экспериментальных животных с помощью набора флуоресцентномеченных полимерных микросфер опробована и рекомендована дляиспользования медицинским учреждениям.7. Показаныперспективыиспользованияполистирольныхиполиметилметакрилатных микросфер для создания иммунодиагностическихтест-систем.Практическая значимость работы. Разработанная методика опробована вФГБУН Научно-исследовательский институт физико-химической медициныФМБА России, выдана рекомендация по ее использованию медицинскимучреждениям.Автор защищает: Кинетические закономерности полимеризации стирола и метилметакрилата,а также сополимеризации стирола с метакриловой кислотой в отсутствиеПАВ и в присутствии нерастворимых в воде ПАВ различной природы. Рецептуры синтеза полимерных микросфер с узким распределением поразмерам и средними диаметрами в интервале 0,37 – 1,6 мкм. Новое карбоксилсодержащее ПАВ с двумя полярными группами (геминиПАВ) α,ω - бис[10-карбоксидецил]полидиметилсилоксан в качествестабилизатора полимерных суспензий при гетерофазной полимеризациимономеров.4 Методологию, позволяющую с помощью набора флуоресцентно меченныхполимерных микросфер разного размера изучать строение сосудистого руслаэкспериментальных животных. Перспективы использования полистирольных и полиметилметакрилатныхмикросфер для создания иммунодиагностических тест-систем.Личное участие автора являлось основополагающим на всех этапах работы исостояло в постановке цели исследования, разработке экспериментальных итеоретических подходов при выполнении эксперимента и обобщенииполученных результатов.Апробация работы.
Результаты исследований и основные положениядиссертации докладывались и обсуждались на Международной научнопрактической конференции «Достижения супрамолекулярной химии ибиохимии в ветеринарии и зоотехнии» (Москва, 2008), XVI Международнойконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва,2009), Международном молодежном научном форуме «ЛОМОНОСОВ-2010»(Москва, 2010), Научной секции ПАВ Научного совета по коллоидной химии ифизико-химической механике РАН «Поверхностно-активные вещества втехнологических процессах» (Москва, 2011).Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, втом числе 5 статей по теме диссертационной работы, опубликованных вжурналах, рекомендованных ВАК.Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит извведения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждениярезультатов, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложенына 107 страницах машинописного текста, включая 14 таблиц, 39 рисунков.Список литературы содержит 98 наименований.Во Введении дано обоснование актуальности диссертационной работы исформулирована ее цель.Глава 1. В Литературном обзоре рассмотрены основные области примененияполимерных микросфер в биотехнологии и медицине, обсуждены материалы поспособам синтеза полимерных микросфер, методам окрашивания полимерныхмикросфер флуоресцентными красителями, а также проведен обзор имеющихсяв литературе сведений о существующих способах изучения строения сосудов.Глава 2.
В Экспериментальной части представлен перечень использованныхвеществ и их индивидуальных характеристик, методов синтеза полимерныхмикросфер и исследования их свойств (дилатометрический метод, методсталогометрии, вискозиметрический метод, электронная сканирующаямикроскопия, конфокальная сканирующая микроскопия).5Глава 3. Результаты и их обсуждение3.1. Синтез полистиролметакриловых суспензийНаиболее часто в качестве носителей биолигандов используютполимерные микросферы с карбоксильными группами на поверхности.
Этообъясняется тем, что способы их синтеза относительно просты и хорошоизучены. Их получают сополимеризацией гидрофобных мономеров (чаще всегостирола) с ненасыщенными кислотами - акриловой, метакриловой, итаконовойи т.д. в присутствии или в отсутствие эмульгатора; затравочнойсополимеризацией стирола и ненасыщенных кислот на полистирольныхзатравочных частицах; полимеризацией стирола с поверхностно-активнымисомономерами или инициаторами, содержащими в своей структурекарбоксильные группы; а также полимеризацией стирола в присутствиинерастворимых в воде карбоксилсодержащих ПАВ.
Однако сложность процессасостоит не только в том, что необходимо исключить полимеризацию полярногосомономера в водной фазе (для получения суспензий с узким распределениемчастиц по размерам), но и в концентрировании карбоксильных групп наповерхности частиц.Распределение карбоксильных групп между поверхностью частиц и ихобъемом, обычно наблюдаемое при этом синтезе, является причинойпостоянного изменения их свойств при хранении вследствие лиофилизацииповерхности из-за миграции карбоксилсодержащих фрагментов полимерныхцепей к границе раздела фаз.Все эти процессы являются причиной того, что хорошо изученная иописанная в литературе сополимеризация стирола с метакриловой кислотойпри обычно используемой ее концентрации 5-10% в расчете на стирол непозволяет синтезировать полимерные микросферы с узким РЧД.Было высказано предположение о том, что снижение концентрации МАК вэмульсии и добавление ее не в водную, а в мономерную фазу, позволит свести кминимуму побочные процессы, приводящие к расширению распределениячастиц по размерам, увеличению их числа и снижению устойчивостиреакционной системы.Сополимеризацию стирола с МАК проводили в отсутствие ПАВ приобъемном соотношении стирол/вода, равном 1:9, температуре 70С,концентрации инициатора персульфата калия (ПК) 1%масс.
в расчете на смесьмономеров. Концентрацию МАК изменяли в интервале от 0,05 до 2%масс. врасчете на стирол.Было показано, что с уменьшением концентрации метакриловой кислотысущественно уменьшается скорость сополимеризации из-за снижения числа частиц,образующихся при полимеризации полярного мономера в водной фазе. Полнаяконверсия мономеров достигается за 7 - 12ч. Средний размер частиц уменьшаетсяот 0,5 до 0,3 мкм с увеличением концентрации МАК от 0,05 до 2%масс.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
