Диссертация (1097910)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут теоретической и экспериментальной биофизикиРоссийской академии наукНа правах рукописиРочев Юрий АлексеевичТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ ИМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙИ ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВСпециальность 03.01.02 – «Биофизика», 03.01.08 – «Биоинженерия»Диссертация на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукПущино - 2014 г.Список сокращенийААБФ:акриламидобензофенонАСМ:атомно-силовая микроскопияЕПМ:этилпирролидонметакрилатMCK:мезенхимальные стволовые клеткиНКТР: нижняя критическая температура растворимостиN-ИПААм: N-изопропилакриламидN-трет-БААм:N-трет-бутилакриламидполи-N-ИПААм:поли-(N-изопропилакриламид)поли-(N-ИПААм-со-ЕПМ): поли-(N-изопропилакриламид-соэтилпирролидон метакрилат)поли-(N-ИПААм-со-N-трет-БААм):поли-( N-изопропилакриламид-соN-трет-бутилакриламид)поли-(N-ИПААм-со-ААБФ):поли-(N-изопропилакриламид- со-акриламидобензофенон)ПС:полистиролПСКК: полистирол для культур клетокСЭМ: сканирующая электронная микроскопияУФ: ультрафиолетовый2ОглавлениеСписок сокращении .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2ВведениеАктуальность работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 6Цели и задачи работы. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Научная новизна работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Достоверность и обоснованность полученных результатов . . . . . . . . . . .12Апробация работы . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . 13Практическая ценность работы. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 14Личный вклад автора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15Краткое содержание диссертации . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 16Публикации по теме диссертации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23Глава 1Экспериментальные методы1.1. Термочувствительные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321.2. Методы исследования термочувствительных полимеровв растворах. . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.3 Методы получения термочувствительных покрытий. . . . . . . . . . . . 371.4. Методы исследования термочувствительных покрытий. . . . . . . . . 431.5. Методы анализа клеточных популяции,цитосовместимости и бесферментного снятияклеток и клеточных пластов. . . . . . . .

. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521.6. Методы исследования доставки лекарств изтермочувствительных полимеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 583Глава 2Физико-химические характеристики термочувствительных покрытийВведение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.1 Характеристики термочувствительных полимеровв растворах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .682.1.1 . Термочувствительные полимеры на основеполи-(N-ИПААм-со-N-трет-БААм) .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .682.1.2 Термочувствительные полимеры на основеполи-(N-ИПААм-со-ЕПМ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .712.2. Исследование термочувствительных покрытий . . . . .. . . . . . . . . . . . 762.2.1. Покрытия, полученные методом центрифугирования . . . . .. .

. . . .762.2.2. Термочувствительные гидрогели. . . . . . .. . .. . .. . . . . . .. . .. . .. . . . 802.2.3. Покрытия, полученные методомвысушивания из растворов . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922.2.4. Термочувствительные покрытия, модифицированныефакторами адгезии . .

. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Выводы к главе 2. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Глава 3Взаимодействие термочувствительных покрытий и клетокВведение . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1063.1. Адгезия и пролиферация клетокна термочувствительных покрытиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1143.2. Бесферментное открепление клетокот термочувствительных покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .1363.3. Мультипотентные мезенхимальные стволовыеклетки человека на термочувствительных подложках . . . . . . . . . . . . . 149Выводы к главе 3. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1564Глава 4Термочувствительные полимеры для доставки лекарствВведение . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1584.1. Исследование кинетики выхода лекарств из термочувствительныхпокрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1614.1.1. Математическая модель . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1624.1.2. Экспериментальное исследование доставки лекарствиз термочувствительных покрытий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1684.2 Система доставки лекарств из термочувствительныхполимеров на основе элемента Пельтье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .175Выводы к главе 4. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1895Актуальность работыВ последние годы традиционная парадигма науки о биоматериалах, как оматериалах с необходимыми механическимивызывающих негативного ответаизменения (Bryers et al., 2012).материалы,характеристикамии неорганизма, претерпела серьезныеНаиболее перспективнымиявляютсяспособные адекватно менять свои характеристики приизменении окружающей среды (в англоязычной литературе их называют“smart” или “intelligent” ) (Anderson et al., 2004; Гросберг и Хохлов, 2010).Для создания такого рода биоматериалов необходимо привлекать новыефизические модели,использовать нетрадиционныедлябиологии имедицины концепции переработки информации и трансформации энергии.Средиадаптивныхбиоматериалов,по-видимому,наиболееперспективными являются полимеры, резко меняющие конформацию принезначительномизменениивнешнихпараметров,такихкакрН,температура, концентрация лиганда и т.д.

(Mano, 2008).Физико-химические характеристики таких полимеров изучены достаточноподробно, в частности исследовано поведение полимеров с нижнейкритической температурой растворимости (НКТР) (Gil, Hudson, 2004).При понижении температуры на несколько градусов ниже критическойтакие полимеры в водном растворе переходят из состояния компактнойглобулы в состояние клубка.

В случае полимерных сеток (гелей) переходхарактеризуется гидратацией, набуханием и увеличением физическихразмеровгидрогеля.Биологическиеобъекты,например,клеткимлекопитающих, иммобилизованные на термочувствительном покрытииприфизиологическойтемпературе637°Смогутуспешнофункционироватьнаповерхноститермочувствительного материала,однако при понижении температуры ниже НКТР и последующемнабухании гидрогеля, происходит открепление биообъектов с поверхностигеля (рис.1).Рис.1. Процесс открепления клеточных пластов (а) и клеток (б) стермочувствительных покрытий при понижении температуры.Необходимоеусловие:НКТР должна быть строго меньше 37° С.Физический процесс отделенияклеток с поверхности7набухшегогидрогеля лег в основу новой методологии при работе с клеточнымикультурами человека и млекопитающих.Метод культуры клеток является фундаментом современной биологии имедицины.Успехибиотехнологии(Zhouмолекулярнойandбиологии,Kantardjieff,промышленной2014),молекулярнойфармакологии и тканевой инженерии (Vunjak-Novakovic and2006)непосредственносвязаныПодавляющее большинствосFreshney,методомкультурыклеток.культурявляютсясубстратклеточныхзависимыми.

Такие клетки нормально функционируют лишь в случае ихприкрепления (адгезии) к субстрату-подложке (Frisch et al, 1996; Schaller,2001).Как правило, для завершения технологическоголабораторногоэкспериментаклеткидолжныбытьцикла илиотделеныотповерхности. Задача отделения клеток с поверхностей, на которыхиммобилизованы клетки млекопитающих, с неизбежностью возникает,какпримасштабномкультивированииклетокдляпроизводствабиологически активных соединений, так и на микро и нано-уровнях, прирешениипроблем,диагностикой и т.д.связанныхсмикрофлюидикой,молекулярнойСовременные методы открепления клеток споверхности, основанные на применении специальных ферментов, былиразработаны почти столетие назад (Rous and Jones, 1916; Scherer et al.,1953) и с тех пор остаются практически неизменными (Freshney, 2010).Механизм открепления основан на активности ферментов-гидролаз,которыекатализируют гидролиз белков, отвечающих за взаимодействиеклетки с субстратом.Гидролизованные белки не могут поддерживатьадгезию клеток и клетки отделяются от субстрата.

На сегодняшний деньприведено немало данных, свидетельствующих о принципиальныхпроблемах связанных с применением ферментов при снятии клеточныхкультур, поэтому появление новых материалов, изделий из этих8материалов, позволяющих как поддерживать рост клеток, так и сниматьклетки при понижении температуры на несколько градусоввызвалоогромный интерес как среди биологов, так и среди специалистов в областибиоматериалов.Нарядус использованием термочувствительных покрытий врегенеративной медицине, материалы с НКТР являются перспективнымипри разработке новых систем для локальной и контролируемой доставкилекарств (рис. 2) (Dong, Hoffman, 1986; Hee-Jae and Woo-Dong, 2010).Притемпературетермочувствительномфазу.вышеНКТРгеле,лекарство,иммобилизованноевпрактически не диффундирует в воднуюПри понижении температуры ниже температурыперехода,полимерная сетка набухает, превращаясь в гидрогель.

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.

Список файлов диссертации