Автореферат (1103802), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В свою очередь, полианионы: ДНК и ПССэлектростатически притягиваются к поверхности катионных нанокомпозитныхлипосом и образуют поликомплексы. Разработанная нами функционализациялипосомы на основе фосфатидилхолина схематически изображена на рис. 14.15Рис. 14 – Схема строения липосомы на основе фосфатидилхолина(слева) инанокомпозитной мембранной везикулы на основе стеароилспермина,фосфатидилхолина, полиэлектролитов и металлических наночастиц (справа)Синтезированные липосомы на основе фосфатидилхолина истеароилспермина исследовались методам динамического светорассеяния.Размер липосом по данным светорассеяния составлял 80 – 500 нм, а величинаэлектрофоретической подвижности составляла 1,8±0,2 (мкм/с)/(В/см).Положительная величина поверхностного потенциала липосом объясняетсяналичием катионных аминогрупп стеароилспермина на поверхностилипосомальной мембраны.
На рис. 15 представлено топографическоеизображение синтезированных липосом на поверхности слюды, полученноеметодом АСМ.Рис. 15 – Топографическое изображение липосом с адсорбированныминаночастицами магнетита (слева) и липосомы с адсорбированныминаночастицами золота (справа), полученное методом АСМКак видно из рис. 15, размеры липосом, определенные методомдинамического светорассеяния и методом АСМ совпадают.Липосомы, функционализированные наночастицами и полианионами,исследовалисьметодамиПЭМидинамическогосветорассеяния.Электрофоретическаяподвижностьлипосомсадсорбированныминаночастицами магнетита составляла 2±0,2 (мкм/с)/(В/см).
Возрастание16величины электрофоретической подвижности по сравнению со значениями уаналогичных липосомам, не имеющих в своем составе наночастиц магнетита,обусловлено связыванием с поверхностью липосом катионных наночастицмагнетита.Нарис.16представленыхарактерныеэлектронномикроскопическиеизображениянанокомпозитныхлипосомсадсорбированными наночастицами магнетита.Рис. 16 – Характерное электронно-микроскопическое изображение липосом садсорбированными наночастицами магнетита (а), схематическое изображениенанокомпозитной липосомы (б), увеличенное изображение нанокомпозитноймембранной везикулы (в). Изображения получены методом ПЭМИз рис.
16 видно, что связанные наночастицы магнетита довольнооднородно распределены по поверхности липосом, при этом липосомы имеютквази-сферическую форму и размеры 80 – 500 нм, что совпадает свышеприведенными результатами измерений методами динамическогосветорассеяния и АСМ.Целостностьлипосомальноймембраныиэффективностькапсулирования оценивались путем измерения проводимости водной суспензиилипосом, содержащих в своем внутреннем объеме раствор NaCl (рис. 17).17Рис. 17 – Электронномикроскопическое изображение нанокомпозитныхлипосом (слева) и соответствующее схематическое изображение (справа),состоящих из молекул фосфатидилхолина и стеароилспермина садсорбированными наночастицами магнетита, содержащих во внутреннемобъеме раствор NaCl. Изображение получено методом ПЭМПроводимость суспензии липосом, содержащих во внутреннем объемераствор соли NaCl, составляла 30±2 мкСм/см.
Разрушение липосомальноймембраны и выход в наружную водную фазу раствора соли NaCl инициировалидобавлением к суспензии детергента тритона X-100. После добавлениядетергента проводимость суспензии возрастала до 90±2 мкСм/см, чтосвидетельствует об эффективности капсулирования водорастворимых веществсинтезированными мембранными везикулами.Также липосомы на основе фосфатидилхолина и стеароилсперминафункционализировались золотыми наностержнями фирмы «Sigma Aldrich».Соответствующие изображения, полученные методом ПЭМ, представлены нарис.
18.Рис. 18 – Электронно-микроскопические изображения нанокомпозитныхлипосом с адсорбированными золотыми наностержнями. Изображенияполучены методом ПЭМИз рис. 18 видно связывание золотых наностержней с мембранойлипосомы.С целью дальнейшей функционализации и модификации физикохимических характеристик липосом на основе стеароилспермина ифосфатидилхолина были проведены эксперименты по формированиюполимерного слоя на их поверхности.
В качестве полимера были использованыполианионы: ПСС и нативная ДНК (фирмы «Sigma Aldrich»). Процессадсорбции отрицательно заряженных молекул ПСС на поверхности катионныхлипосом регистрировался путем измерения электрофоретической подвижностиполучаемых коллоидных наноструктур (рис. 19).18Рис. 19 – Зависимость электрофоретической подвижности липосом отконцентрации молекул полистиролсульфоната натрия в раствореКак видно из представленного графика, при увеличении концентрацииПСС в суспензии липосом происходит перезарядка изначально положительнозаряженных липосом, вследствие адсорбции на их поверхность отрицательнозаряженных молекул ПСС. При концентрациях ПСС более 30·10-5 М (в расчетена мономер) величина электрофоретической подвижности достигает величины-2,5±0,2 (мкм/с)/(В/см) и дальнейшее уменьшение потенциала не происходит,т.е. наблюдается насыщение связывания.На рис. 20 приведено изображение, полученное методом ПЭМ, липосомна основе стеароилспермина и фосфатидилхолина, функционализированныхнаночастицами магнетита и молекулами нативной ДНК.Рис.
20 – Характерное изображение липосом на основестеароилспермина и фосфатидилхолина, связанных с наночастицами магнетитаи молекулами нативной ДНК. Изображение получено методом ПЭМПятая глава посвящена экспериментам по бесконтактному вскрытиюфункциональных нанокомпозитных мембранных везикул посредством19воздействия на них импульсами электрического поля, а также расчетамоценочных значений электрофизических параметров таких воздействий. Былопроведеноисследованиевозможностибесконтактноговскрытиянанокомпозитных мембранных везикул путем воздействия ультракороткихимпульсов электрического поля высокой напряженности.
Воздействиеимпульсногоэлектрическогополянаводнуюсуспензиюнаноструктурированныхлипосомальныхмикрокапсулосуществлялосьследующим образом (рис. 21).Рис. 21 – Схематическое изображение раствора нанокомпозитныхлипосом в межэлектродном пространстве экспериментальной установки,генерирующей импульсы электрического поля (слева) и фотографияэкспериментальной установки (справа)Между плоскими электродами располагалось трансформаторное масло сотносительной диэлектрической проницаемостью εm = 2,2. В пространствомежду электродами помещался цилиндрический контейнер объёмом 0,5 мл, вкотором находились водные суспензии нанокомпозитных мембранных везикулс характерными размерами 80 – 500 нм, на оболочке которых былииммобилизованы наночастицы магнетита c характерным размером 2,5 – 6 нм инаночастиц золота размером не более 10 нм. Внутренний объем мембранныхвезикул содержал раствор соли NaCl.
На электроды импульсно подаваласьразность потенциалов U0 = 15·кВ, при этом длительность импульса составлялане более 5 нс, а зазор между электродами составлял 1 см.В случае возникновения квазистационарного состояния в процессевоздействия импульсов электрического поля на нанокомпозитные мембранныевезикулы, можно сделать соответствующие оценки величин напряженностиэлектрического поля в системе и разности потенциалов на липидных мембранахвезикул. При проведении соответствующих расчетов были полученыоценочные значения напряженности электрического поля, воздействующегонепосредственно на нанокомпозитную везикулу, (1,05 кВ/см) и разностипотенциалов на мембране везикулы составила 11,1 мВ.20На рис.
22 представлены изображения суспензий мембранных везикул,функционализированных наночастицами магнетита и золота, послеимпульсного воздействия электрического поля, полученные методом ПЭМ.Рис. 22 – Характерные электронно-микроскопические изображениянанокомпозитных мембранных везикул, связанных с наночастицами магнетита(слева) и золота (справа), после воздействия ультракоротких импульсовэлектрического поляНа представленных изображениях видны деформированные мембранныевезикулы, фрагменты их мембран, агрегаты наночастиц магнетита ихарактерные кубические кристаллы соли NaCl. Представляют интересобнаруженные на этих изображениях новые объекты, которые образовались врезультатевысокоэнергетическогоэлектрическоговоздействия–стержнеобразные наноструктуры (вискеры), характерные для оксидов железа, иплоские наноструктуры с отверстиями и четкими границами.В таблице 1 представлены результаты измерения проводимости растворананокомпозитныхмембранныхвезикул,функционализированныхнаночастицами магнетита и золота, молекулами ПСС, и, содержащих вовнутреннем объеме ионы Na+ и Сl-, до и после воздействия импульсовэлектрического поля, а также после воздействия детергента тритона Х-100.Измерения проводились при температуре 22 ⁰С.Таблица 1 – Результаты измерения проводимости растворананокомпозитных мембранных везикул, связанных с ПСС, наночастицамимагнетита и золота до и после воздействия импульсов электрического поля идетергента тритон Х-100.21РастворРастворРаствормембраннмембранмембранныхых везикулныхвезикул ссвезикул наночастицами наночастимагнетитацамизолотаРаствормембранныхвезикул с ПСС инаночастицамимагнетитаПроводимость30±2115±2исходного35±2 мкСм/см60±1 мкСм/сммкСм/сммкСм/смраствораПроводимостьраствора послевоздействия50±2136±295±3 мкСм/см115±1 мкСм/смимпульсовмкСм/сммкСм/смэлектрическогополяПроводимостьраствора после90±2155±3добавления98±2 мкСм/см140±2 мкСм/сммкСм/сммкСм/смдетергентатритона Х-100Среднеквадратичная погрешность в таблице определена исходя изполученных данных серии аналогичных экспериментов.Из таблицы видно, что при воздействии импульсов электрического поляна растворы образцов мембранных везикул, проводимость в каждом случаевозрастает.
Это свидетельствует о нарушении целостности мембран липосом споследующим выходом из внутреннего объема мембранных везикул ионов Na+и Сl-. Однако, эффект нарушения целостности мембран значительно меньшепри воздействии импульсов электрического поля на мембранные везикулы, несодержащие электропроводящих наночастиц, по сравнению с аналогичнымвоздействием на нанокомпозитные мембранные везикулы, связанные снаночастицами магнетита и золота, молекулами ПСС. Также изпредставленных результатов, видно, что при дальнейшем воздействиидетергента тритона Х-100 проводимость всех образцов возрастает, чтосвидетельствует о полном разрушении мембран везикул.Из литературных данных известно, что зачастую эффективнаяэлектропорация липидных везикул происходит при бо΄льших значенияхнапряженности внешнего электрического поля, разности потенциалов намембране и времени воздействия по сравнению с соответствующими22оценочными величинами в данном эксперименте.
Зафиксированное разрушениенанокомпозитных мембранных везикул электрическими импульсами можнообъяснить наличием проводящих наночастиц магнетита в мембране липосом,которые способны локально усиливать электрические воздействия ивзаимодействовать друг с другом посредством диполь-дипольныхвзаимодействий.В заключении сформулированы основные результаты и выводыдиссертационной работы.РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1. Впервые получены ленгмюровские монослои амфифильного рНчувствительноголипидоподобногосоединения–транс-4,5ди(додецилоксикарбонил)-транс-2-морфолиноциклогексанола и исследовановлияние величины рН водной фазы на структурно-функциональныехарактеристики монослоя и соответствующих пленок Ленгмюра-Блоджетт.Установлено, что уменьшение величины рН от 7 до 5 водной субфазыприводит к структурным изменениям монослоя, сопровождающимся сдвигомсоответствующей изотермы сжатия в область больших величин площадимонослоя до 20%, и структурными изменениями соответствующих пленокЛенгмюра-Блоджетт, связанных с формированием и трансформациейповерхностных мицелл.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
