Диссертация (1097910), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Скорость переносарезко увеличивается, лекарство выходит из матрицы в водную фазу. Череззаданный промежуток времени (t2-t1)температура повышается до 37°С,полимерная сетка (гидрогель) коллапсирует и переходит в начальноесостояние. Рабочий цикл может повторяться при следующем понижениитемпературы. Таким образом, кинетика выхода лекарства может локальноконтролироваться изменением температуры окружающей среды.Системы для локальной и контролируемой доставки лекарств – одноизважнейшихнаправленийсовременнойфармакологии,поэтомуматериалы на основе полимеров с НКТР вызывают пристальный интерессо стороны биоинженеров и фармакологов (Timko et al., 2010; Wolinsky etal., 2012).9Рис.
2. Схема локальной доставки лекарств из материалов на основетермочувствительных полимеров.Цель и задачи работыЦельнастоящейработысостоялавразработкеновогоклассабиосовместимых термочувствительных полимерных покрытий на основеполимеров с нижней критической температурой растворимостидляиспользованияв клеточных технологиях, а именно, для полученияизолированныхклетокиклеточных10пластовбезпримененияпротеолитических ферментов и других (био)химических агентов. Такжеэтипокрытиямогутиспользоватьсядлялокальнойуправляемойтермоконтролируемой доставки лекарств. Для достижения данной целибыли поставлены следующие задачи:1. Получение термочувствительных покрытий в диапазоне толщин10 нм -104 нмстемпературами структурного перехода 5 – 36 °С.2.
Определение физико-химических характеристик термочувствительныхпокрытий.3. Выяснение взаимосвязи между адгезией и ростом клеток и физикохимическими характеристиками термочувствительных покрытий.4. Выявление закономерностей открепления клеток и клеточных пластовот термочувствительных материалов.5. Оценка воздействия бесферментного снятия клеток на рост идифференцировку мезенхимальных стволовых клеток человека.6. Получение кинетических кривыхциклического выхода лекарств изтермочувствительных покрытий.7.
Построение математической модели кинетики циклического выходалекарств.8. Разработка устройства для доставки лекарств из термочувствительныхпокрытий.Научная новизна диссертационной работы определяется основнымирезультатами, приведенными ниже:1. Получен ряд новых термочувствительных покрытий для ростаклеточных культур и бесферментного открепления клеток и клеточныхслоев. Среди них: покрытие на основе гомополимера Nизопропилакриламида, полученное методом центрифугирования;11покрытия на основе сополимеров N-изопропилакриламида и N-третбутилакриламида с различным молярным соотношением мономеров NИПААм и N-трет-БААм; гидрогель на основе сополимера Nизопропилакриламида и акриламидобензофенона.2.
Впервые синтезированы и исследованы сополимеры на основе Nизопропилакриламида и этилпирролидон метакрилата с температурамиперехода близким к 37 °С.3. Впервые установлена зависимость кинетики открепления клеток отсмачиваемости термочувствительных покрытий и факторов клеточнойадгезии.4. Показано, что мезенхимальные стволовые клетки, культивируемые нагомополимере N-изопропилакриламида, сохраняют плюропотентностьи способность к дифференцировке.5. Предложена математическая модель доставки лекарств изтермочувствительных гидрогелей. Показано, что модель адекватноописывает основные экспериментальные результаты.6. Разработано устройстводля доставки лекарств из полимеров с НКТРна основе элементов Пельтье.Достоверность и обоснованность полученных результатовОсновные результаты, представленные в работе,российских и зарубежных реферируемых журналах.полученных данных подтвержденавысокимопубликованы вДостоверностьуровнем цитированияпубликаций соискателя (индекс Хирша 16) и подтверждена работамидругих авторов.
Обоснованность сделанных выводов подтверждаетсявоспроизводимостьюданных эксперимента, а такжесоответствиемэкспериментальных результатов и математического моделирования.12Апробация работыОсновные результаты диссертации были представлены автором лично вкачестве приглашенного лектора на следующих международныхконференциях и семинарах:Семинар в Институте полимеров (Institute of Polymer Science andTechnology, CSIC, Мадрид, Испания, июнь, 2012);24-я Европейская конференция по биоматериалам "24th EuropeanConference on Biomaterials ESB2011» (Дублин, Ирландия, сентябрь 2011 );Научная школа «Porous Hydrogels for Biomedical Applications: fromCytapheresis to Tissue Engineering» , EU-funded MONACO-EXTRA(Анталия,Турция, сентябрь 2009);Семинар в центре "Nanotechnology and Advanced Materials ResearchInstitute (NAMRI), University of Ulster” (Белфаст, Англия, март 2009);Европейское совещание по прикладной математике в промышленности«75th European Study Group with Industry (ESGI)» (Консорциум поприменению математики в науке и индустрии, the Mathematics ApplicationsConsortium for Science and Industry (MACSI), Лимерик, Ирландия, 2010);21-я Европейская конференция по биоматериалам «21st EuropeanConference on Biomaterials ESB2007» (Брайтон, Англия, сентябрь 2007 );VII Всемирный конгресс по биоматериалам «VII World Congress ofBiomaterial» (Сидней, Австралия, май 2004);13Ежегодная британская конференция по биоматериалам «UK Society forBiomaterials (UKSB)» (Белфаст, Англия, июнь 2003);17-я Европейская конференция по биоматериалам "17th EuropeanConference on Biomaterials ESB2003» (Штутгарт, Германия, сентябрь2003);14 Европейская конференция «14th Conference of the European Colloid andInterface Society», (Патрас, Греция, 2000);а также на российских конференциях и семинарах:IV Всероссийский съезд биофизиков, Нижний Новгород, август, 2012;Семинар в Федеральном Институте супертвердых и новых углеродныхматериалов, Троицк, октябрь, 2011;Физический факультет МГУ им.Ломоносова «Фундаментальныепроблемы биофизики», Москва, ноябрь, 2009;Семинар в Институте трансплантологии и искусственных органов,Москва, декабрь, 2005.Практическая ценность работыПредложенныетермочувствительныебесферментногооткрепления клетокматериалыипротоколыиспользуются для снятия линийтрансформированных клеток в Dublin Institute of Technology, Centre forRadiation and Environmental Science, Dublin; для работы с первичнымимоноцитами человека в Отделе Биохимии Института экспериментальнойкардиологии Российского кардиологического научно-производственногокомплекса МЗ Российской Федерации (группа в.н.с.
Н.В. Проказовой); дляработы с клеточными пластами в Network of Excellence for Functional14Biomaterials, National University of Ireland, Galway.материалы, методы и моделиПолученныемогут эффективно использоваться приразработке новых медицинских изделий и систем доставки лекарств.Материалы диссертационной работы использовались и используются причтении лекционных курсов «Биоматериалы» и «Тканевая Инженерия» вНациональном Университете Ирландии, Г. Галвей, а также в ПущинскомГосударственном Университете.Личный вклад автораВклад автора в формулировку проблемы, в постановку задач исследованийи интерпретации результатов является определяющим. Автором личноразработаны методики получения биосовместимых термочувствительныхпокрытий.Разработаныметодыкультивированияклетокнатермочувствительныхпокрытиях, а также методы бесферментногооткрепления клеток.Автором разработано устройство для доставкилекарств на основе термочувствительных полимеров.Сформулированаматематическая модель доставки лекарств из термочувствительныхполимеров.15Краткое содержание работыВ Главе 1(ЭкспериментальныеМетоды) приведены методикиформирования термочувствительных покрытий,методы исследованияпокрытий,экспериментальныеа также методы анализа клеточныхпопуляций.
В заключительной части дано описание экспериментальнойустановкипоизучениюкинетикидоставкилекарствизтермочувствительных полимеров.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-ААБФ), используемыхдля бесферментного снятия клеток приведен в работе (Nash et al, 2012).Формирование гидрогелей для доставки лекарств описано в работе(Yang et al.,2013).2. Поли-(N-изопропилакриламид) (поли-N-ИПААм) cо среднечисловоймолекулярной массой Mn в диапазоне 20-25 КД согласно информацииот производителя (Sigma Aldrich).3.
Сополимеры N-изопропилакриламида и этилпирролидон метакрилата((поли-(N-ИПААм-ЕПМ)) синтезированы под руководством Dr Carlos16Elvira (Department of Applied Macromolecular Chemistry, Institute ofPolymer Science and Technology CSIC, Madrid, Spain). Детали синтезаприведены в (Nash et al., 2013).ВГлаве 2приведены результаты исследования водных растворовполимеров с НКТР, а такжефизико-химические характеристикитермочувствительных покрытий.Экспериментально были установлены НКТР и энтальпии переходовдля сополимеров поли-(N-ИПААм-со-N-трет-БААм) и поли-(N-ИПААмсо-ЕПМ). Используя метод атомно-силовой микроскопии, определенытопографические характеристики термочувствительных поверхностей(RMS).Впервые методом наноиндентирования проведено измерениемодуля Юнга как для термочувствительных покрытий микроннойтолщины,такидлясубмикронныхтермочувствительных покрытийпленок.Длявсехизмерены краевые углы натекания.Показано, что смачиваемость основного термочувствительного полимераполи-N-ИПААмзависитпозволяет применятьметодомот метода приготовления покрытия.
Этопокрытия на основе поли-N-ИПААм , полученныхцентрифугирования,длякультивированияклетокидлябесферментного открепления.Наряду с линейными термочувствительными полимерами былиисследованыиохарактеризованыультратонкие(толщина13нм)термочувствительные гидрогели на основе поли-(N-ИПААм-со-ААБФ), атакжетермочувствительные покрытия, модифицированные факторамиадгезии клеток коллагеном типа I, ламинином I, фибронектином и поли-Lлизином.17Глава3посвященавзаимодействиюклеточныхкультурстермочувствительными покрытиями. Для объяснения механизмов адгезиии роста клеток нами была исследованаHeLaнаэкспрессиягеновклетокгомологичных термочувствительных покрытиях в сравнениис ПСКК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
