Автореферат (1097909), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Н.В. Проказовой); дляработы с клеточными пластами в Network of Excellence for FunctionalBiomaterials, National University of Ireland, Galway.материалы, методы и моделиПолученныемогут эффективно использоваться приразработке новых медицинских изделий и систем доставки лекарств.Материалы диссертационной работы используются при чтении курсов“Биоматериалы” в Национальном Университете Ирландии, Г. Галвей.9ПубликацииАвтором по теме диссертации опубликовано в рецензируемых журналах36 статей.Личный вклад автораВклад автора в формулировку проблемы, в постановку задач исследованийи интерпретации результатов является определяющим.
Автором личноразработаны методики получения биосовместимых термочувствительныхпокрытий.Разработаныметодыкультивированияклетокнатермочувствительных покрытиях, а также методы бесферментногооткрепления клеток. Автором разработано устройство для доставкилекарств на основе термочувствительных полимеров.Сформулированаматематическая модель доставки лекарств из термочувствительныхполимеров.Структура и объём диссертацииДиссертация содержит Введение, 4 главы, Выводы и Список цитируемойлитературы ( 158 ссылок).
Материал изложен на 207 страницах исопровождается98 рисунками и 14 таблицами. В каждой главепредложена независимая нумерация рисунков, формул и таблиц.Краткое содержание диссертацииВо Введении дана общая характеристика работы, сформулированыцели и задачи работы, обоснована актуальность исследований, описанановизна полученных результатов и приводится информация об апробацииосновныхрезультатовработы.Потемедиссертационнойработыопубликовано 36 статей в отечественных и зарубежных реферируемыхнаучных журналах.В Главе 1(Экспериментальные методы) приведены методикиформирования термочувствительных покрытий,методы исследованияпокрытий,экспериментальныеа также методы анализа клеточныхпопуляций. В заключительной части приводится описание установки по10изучениюкинетикидоставкилекарствизтермочувствительныхполимеров.В работе использовались три группы полимеров с НКТР.1.
Сополимеры N-изопропилакриламида и N-трет-бутилакриламида(поли-(N-ИПААм-со-N-трет-БААм)), а также сополимеры Nизопропилакриламида и акриламидобензофенона (поли-(N-ИПААм-соААБФ)) были синтезированы в группе А.В. Горелова в университетеДублина (School of Chemistry & Chemical Biology, UCD, Dublin,Ireland) и ИТЭБ РАН, Пущино.
Детали синтеза линейных сополимерови ковалентно сшитых полимеров представлены в наших работах(Gilchrest et al., 2004; Nash et al., 2012). Метод получения ковалентносшитых гидрогелей на основе поли-(N-ИПААм-со-ААБФ),используемых для бесферментного снятия клеток приведен в работе(Nash et al, 2012).
Формирование гидрогелей для доставки лекарствописано в работе (Yang et al.,2013).2. Поли-(N-изопропилакриламид) (поли-N-ИПААм) cо среднечисловоймолекулярной массой Mn в диапазоне 20-25КД согласно информацииот производителя (Sigma Aldrich).3. Сополимеры N-изопропилакриламида и этилпирролидон метакрилата(поли-(N-ИПААм-со-ЕПМ)) синтезированы под руководством Dr.Carlos Elvira (Department of Applied Macromolecular Chemistry, Instituteof Polymer Science and Technology CSIC, Madrid, Spain).В Главе 2 приведены результаты исследования физико-химическиххарактеристикпокрытий.физико-химическиеВ настоящее время определены основныехарактеристикиповерхностейбиоматериалов,определяющие поведение клеток in vitro (Zeiger at al., 2013).
Среди них,свободнаяэнергияповерхностиγ,топографиямеханические характеристики поверхности 11поверхности,модуль Юнга (Е) итвердость (Н), а также химическая структура поверхности. Именно этихарактеристики являются определяющими при разработке материалов длякультивирования клеток. Для тонких и ультратонких покрытий толщина(h) также может стать фактором, определяющимбиосовместимостьповерхностей. Для некоторых физических характеристик поверхностейизвестнычисленные значения, характерные для цитосовместимыхпокрытий.Вэкспериментахпоопределениюкорреляциимеждусмачиваемостью субстрата и клеточной адгезией было показано, чтооптимальное значение краевых углов смачивания θ должно находиться вдиапазоне 20-65 град, а свободная энергия поверхности должна быть выше45 мДж/м2.Шероховатость (RMS) стандартных покрытий для культурклеток не превышает 30 нм.В случае термочувствительных покрытийдополнительно должны быть определены термодинамические параметрыперехода полимера из гидрофобного в гидрофильное состояние.В таб.1Таб.
1. Характеристики покрытий и основные методы физико-химическихисследований, применяемых в настоящей работе.Характеристики покрытийТолщина (h)Шероховатость (RMS)Модуль Юнга (Е),твердость (Н)Краевые углы натекания (θн)Анализ белковых структур наповерхности покрытийХимическая структура иэлементный составМетоды исследованияАтомно-силовая микроскопияАбляция поверхности и профилометрияСканирующая электронная микроскопияАтомно-силовая микроскопияНанотвердомерОптическое определение краевого угла,(метод лежащей капли)Атомно-силовая микроскопияСканирующая электронная микроскопияИнфракрасная Фурье-спектроскопияРентгеновская фотоэлектроннаяспектроскопияУФ спектроскопияОбразование молекулярнойсеткиЭнтальпия перехода ( Н),Дифференциальная микрокалориметрия,НКТР и полуширина перехода Турбидиметрия(Т1/2)12приведены характеристики поверхностей, а также основные физическиеметоды,используемые в настоящей работе.По-видимому, наиболееподходящим полимером для получения термочувствительных покрытийявляется поли-N-ИПААм, НКТР которого близка к 32 °С, а переходхарактеризуется малой полушириной и высокой кооперативностью.Важным свойством данного полимера является слабая зависимостьтемпературы перехода от молекулярной веса полимера.
N-ИПААмотносительно легко сополимеризовать как с более гидрофобными, так и сболее гидрофильными мономерами, что позволяет варьировать НКТР вмаксимально широком диапазоне температур.Намибыли исследованы сополимеры на основе N-ИПААм и N-трет-БААм с молярным соотношением N-ИПААм и N-трет-БААм: 100/0, 85/15,65/35 и 50/50, а также сополимер N-ИПААма и ААБф (поли-(N-ИПААмсо-ААБФ)) с молярным соотношением 99/1. Кроме того, нами впервыебыли синтезированы сополимеры поли-(N-ИПААм- ЕПМ) с молярнымотношениемN-ИПААмаиЕПМ90/10,80/20,соответственно. На рис. 3 приведены структуры70/30и60/40поли-N-ИПААм и егосополимеров. На основании этих полимеров было получено более 20-тиразличных термочувствительных покрытий.Исследование растворов термочувствительных полимеровВажнейшимихарактеристикамитермочувствительных полимеров,используемых при работе с клеточными культурами являются НКТР иполуширина температуры перехода.Данные термодинамическиехарактеристики сополимеров наряду с энтальпией перехода оценивали припомощи дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (таб.
2).Сополимеризация N-ИПААм с более гидрофобнымN-трет-БААмприводит к понижению НКТР, что позволяет использовать сополимеры смолярным отношением 65/35 и 50/50 для работы клеточными культурами13Рис.3.Структурытермочувствительныхсополимеров.А)Поли-(Nизопропилакриламид) (поли-N-ИПААм); Б) Сополимер N-ИПААм и N-третбутилакриламида (поли-(N-ИПААм-со-N-трет-БААм)).
Химические структурымономеров N-ИПААм и N-трет-БААм отличаются дополнительной метильнойгруппой у N-трет-БААм.; В) Сополимер N-ИПААм и акриламидобензофенона (поли-(NИПААм-со-ААБФ)); Г) Сополимер N-ИПААм и этилпирролидонметакрилата (поли-(NИПААм-со-ЕПМ)).при комнатнойконтроля.температуребездополнительноготемпературногоРассматривая вторую группу полимеров на основе поли-(N-ИПААм-соЕПМ), необходимо отметить, чтогидрофильныиматериалы на основе пирролидонаобладаютхорошейбиосовместимостью.Сополимеризация N-ИПААм с гидрофильным мономером ЕПМ приводитк увеличению температуры перехода. Материалы с НКТР близкой к 37 °Сявляются перспективными для использованиях их в медицинскихизделиях.
Зависимость НКТР от температуры не является линейной, темне менее, на практике можно достаточно точно получать необходимуютемпературу перехода при соответствующих молярных соотношенияхмономеров.Нарядустемпературойперехода,важнойхарактеристкойтермочувствительных полимеров является полуширина перехода Т1/2.14Таб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
