Диссертация (1103804), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В нашем случае зафиксированноеразрушение мембранных везикул электрическими импульсами можнообъяснить наличием проводящих наночастиц магнетита в оболочке липосом,которые способны усиливать локальные электрические воздействия ивзаимодействоватьдругсдругомпосредствомдиполь-дипольныхвзаимодействий.Деформациямембранылипосомы,связаннаяспроводящиминаночастицами, при наложении внешнего электрического поля, возможна засчет диполь-дипольного взаимодействия наночастиц.
При наложенииэлектрическогополянананокомпозитнуюмембраннуювезикулу,поверхность которой связана с проводящими наночастицами (магнетита,золота и пр.), происходит поляризация наночастиц, что и обуславливаетсоответствующие диполь-дипольные взаимодействия. При определеннойнапряженности импульса электрического поля энергия диполь-дипольноговзаимодействия может превысить энергию гидрофобного взаимодействияуглеводородныхнеполярныхцепочек,входящихвструктуру91мембранообразующих амфифильных молекул. В результате чего возможнадеформация мембраны.Другимэффектом,обусловленнымвзаимодействиемвнешнегоэлектрического поля с нанокомпозитной мембранной везикулой, содержащейв своей структуре проводящие наночастицы, является локальное усилениенапряженности электрического поля. В литературных источниках описаныэксперименты, в результате которых вблизи проводящих наночастицфиксировалось локальное усиление напряженности внешнего электрическогополя, за счет соответствующей поляризации наночастиц во внешнемэлектрическом поле [120].Стоит упомянуть, что в случае с живыми системами, в экспериментахinvivo на величину поверхностного потенциала липидных бислоев будутвлиять также взаимодействия с биологически активными ионами имолекулами в живых системах [121 – 124].5.5.
Основные результаты главы 5Исследовановлияниеимпульсовэлектрическогополянананокомпозитные мембранные везикулы, содержащих в своей структуренаночастицы магнетита и золота, а также молекулы полиэлектролита ПСС.Обнаружено разрушение мембран капсул при воздействии на систему,включающуюнанокомпозитныемембранныевезикулы,импульсамиэлектрического поля напряженностью 15 кВ/см и длительностью 5 нс.Проведены оценочные расчеты величин напряженности электрического поляв системе диэлектриков с различной диэлектрической проницаемостью,соответствующейэкспериментальнымусловиям.Установлено,чторезультирующая величина напряженности импульса электрического поля,воздействующего непосредственно на нанокомпозитные капсулы оценочносоответствует1,05кВ/см.Нарушениецелостностимембранкапсулустановлено по выходу в наружный объем капсул капсулированной солиNaCl и соответствующему возрастанию проводимости всего раствора, а92также по результатам исследования образцов методом ПЭМ.
При этомразрушениенанокомпозитныхмембранныхвезикулимпульсамиэлектрического поля происходило эффективнее при наличии в структурекапсул наночастиц магнетита и золота.93РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.Впервые получены ленгмюровские монослои амфифильного рН-чувствительноголипидоподобногосоединения–транс-4,5-ди(додецилоксикарбонил)-транс-2-морфолиноциклогексанолаиисследовано влияния величины рН водной фазы на структурнофункциональные характеристики монослоя и соответствующих пленокЛенгмюра-Блоджетт. Установлено, что уменьшение величины рН от 7 до 5воднойсубфазыприводиткструктурнымизмененияммонослоя,сопровождающимся сдвигом соответствующей изотермы сжатия в областьбольшихвеличинплощадимонослоядо20%,иструктурнымиизменениями соответствующих пленок Ленгмюра-Блоджетт, связанных сформированием и трансформацией поверхностных мицелл.2.Впервые получены ленгмюровские монослои и пленки Ленгмюра-Блоджетт амфифильного полиамина стеароилспермина и исследованыизменения изотермы сжатия монослоя на его основе, обусловленныевзаимодействием с наночастицами магнетита в водной фазе и молекуламинативной ДНК.
Установлено, что стеароилспермин способен эффективносвязывать наночастицы магнетита, а также полианионные молекулы, в томчисле молекулы ДНК.3.Получены и охарактеризованы новые гибридные липосомы на основемолекул фосфатидилхолина и стеароилспермина. Установлено, что такиелипосомы имеют диаметр в интервале 80 – 300 нм и величинуэлектрофоретической подвижности 1,8±0,2 (мкм/с)/(В/см).4.Получены и охарактеризованы новые нанокомпозитные мембранныевезикулы, на поверхности которых адсорбированы неорганическиенаночастицы магнетита и золота, золотые наностержни, молекулыполианионов: полистиролсульфоната натрия и ДНК.
Установлено, чтосреднее расстояние между иммобилизованными наночастицами магнетитанаповерхностилипосомсоставляет10нм,авеличина94электрофоретическойподвижностинанокомпозитныхмембранныхвезикул 20,5±2 (мкм/с)/(В/см).5.Получены нанокомпозитные мембранные везикулы, внутренний объемкоторых заполнен модельным веществом – раствором NaCl.6.Экспериментально исследовано влияние на суспензию таких везикулсверхкоротких импульсов электрического поля длительностью ~5 нс снапряженностьюэлектрическогополяот5×105до15×106В/м.Установлено, что такие импульсы электрического поля при значениинапряженности поля в импульсе более 15×105 В/м приводят к эффектувскрытия мембранных везикул – разрушению мембраны и выходукапсулированного вещества из внутреннего объема везикулы в наружноеводное пространство.ЗАКЛЮЧЕНИЕНа основании вышеизложенных результатов и выводов, можнозаключить, что поставленные задачи выполнены и цель работы достигнута.Результатыработывносятзначительныйвкладвразвитиенано-биотехнологий, в частности в развитие технологии адресной доставкилекарств, и в перспективе могут найти практическое применение.Работа поддержана Российским Научным Фондом(проект 14-12-01379)95СПИСОК РАБОТ АВТОРА, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИИздания из списка ВАК:1.
Gulyaev Yu.V., Cherepenin V.A., Taranov I.V., Vdovin V.A., Yaroslavov A.A.,Kim V.P., Khomutov G.B. Remote decapsulation of nanocomposite liposomalcapsules containing gold nanorods by ultrashort electric pulses // Journal ofcommunications technology and electronics. – 2016. V. 61 – № 1, – P. 56 – 60.2. Гуляев Ю.В., Черепенин В.А., Вдовин В.А., Таранов И.В., Ярославов А.А.,Ким В.П., Хомутов Г.Б. Дистанционная декапсуляция нанокомпозитныхлипосом, содержащих внедренные проводящие наночастицы, привоздействии импульсного электрического // Радиотехника и электроника.– 2015. Т.
60 – № 10, – С. 1051-1063.3. Гуляев Ю.В., Черепенин В.А., Вдовин В.А., И.В. Таранов, Файкин В.В.,Тюкавин В.И., Ким В.П., Кокшаров Ю.А., Кормакова П.А., ПотапенковК.В., Рахнянская А.А., Сыбачин А.В., Ярославова Е.Г., Ярославов А.А.,Хомутов Г.Б. Дистанционная активация с помощью импульсногоэлектрическогополянанокомпозитныхмикрокапсулнаосновекомплексов липидов, полимеров и проводящих наночастиц // Журналрадиоэлектроники. – 2014. – № 11, – С. 1-32.4.
Ким В.П., Ермаков А.В., Глуховской Е.Г., Рахнянская А.А., Гуляев Ю.В.,Черепенин В.А., Таранов И.В., Кормакова П.А., Потапенков К.В., УсмановН.Н., Салецкий А.М., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б. Планарныенаносистемынаосновекомплексовамфифильногополиамина,наночастиц магнетита и молекул ДНК // Российские нанотехнологии. –2014. – Т.
9, № 5-6, – С. 42-47.5. Кожушнер М.А., Гатин А.К., Гришин М.В., Шуб Б.Р., Ким В.П., ХомутовГ.Б., Трахтанберг Л.И. Изменение магнитного момента ферромагнитнойнаночастицы при воздействии поляризованного тока // Физика твердоготела. – 2016. – Т. 58, вып. 2, – С. 259-265.96Тезисы докладов на научных конференциях:1.
Ким В.П., Потапенков К.В., Ярославов А.А., Сыбачин А.В., Таранов И.В.,Черепенин В.А., Гуляев Ю.В., Хомутов Г.Б. Биомиметические монослои,пленки и мембранные везикулы на основе комплексов амфифильныхвеществ,полимеровинаночастиц.XIМеждународнаянаучно-техническая конференция «Актуальные вопросы биологической физики ихимии» БФФХ – 2016, г. Севастополь, 25-29 апреля 2016г.2.
Ким В.П., Потапенков К.В., Хомутов Г.Б., Ярославов А.А., Сыбачин А.В.,ТарановИ.В.,ЧерепенинВ.А.,ГуляевЮ.В.Нанокомпозитныефункциональные биомиметические структуры: ленгмюровские монослоии мембранные комплексы на основе липидов, полимеров и наночастиц.XV ежегодная международная молодежная конференция ИБХФ РАНВУЗы "Биохимическая физика", 23-25 ноября 2015г.3. Ким В.П., Потапенков К.В., Кокшаров Ю.А., Усманов Н.Н., СалецкийА.М., Рахнянская А.А., Сыбачин А.В., Ярославов А.А., Файкин В.В.,Тюкавин В.И., Таранов И.В., Черепенин В.А., Гуляев Ю.В., Хомутов Г.Б.Нанокомпозитные нанопленочные функциональные биомиметическиенаносистемы – ленгмюровские монослои и мембранные комплексы наоснове липидов, полимеров и наночастиц.
V Съезд биофизиков России,Ростов-на-Дону, Россия, 4-10 октября 2015г.4. Khomutov G.B., Kim V.P., Koksharov Yu A., Potapenkov K.V., RakhnyanskayaA.A., Yaroslavov A.A., Sybachin A.V., Yaroslavova E.G., Faikin V.V., VdovinV.A., Taranov I.V., Tiukavin V.I., Cherepenin V.A., Gulyaev Yu V.Nanocomposite nanofilm biocompatible capsules based on the complexes oflipids, amphiphiles, nanoparticles and polymers.
14-th European conference onorganized films ECOF-14, june 29- july 2 2015, Genova, Italy.5. Ким В.П., Потапенков К.В., Хомутов Г.Б., Ярославов А.А., Гуляев Ю.В.Нанокомпозитные капсулы для управляемой адресной доставки лекарств.[Электронный ресурс] XXII международная научная конференция97студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2015": Сб. тезисов.МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, 13-17 апреля 2015.6. Khomutov G.B., Taranov I.V., Vdovin V.A., Cherepenin V.A., Gulyaev Yu.V.,Gorin D.A., Glukhovskoy E.G., Ermakov A.V, Yaroslavova E.G., SybachinA.V., Yaroslavov A.A., Rakhnyanskaya A.A., Usmanov N.N., Saletsky A.M.,Potapenkov K.V., Kormakova P.A., Koksharov Yu. A., Kim V.P., Faikin V.V.New nanocomposite planar nanostructures and Colloid capsules based on thecomplexes of Polymers, lipids, amphiphiles and functional nanoparticles:synthesis, structure, properties and controlled stimuli-addressed activation.
XIIмеждународная конференция по наноструктурированным материаламNANO 2014, Москва, Россия, 13–18 июля 2014 года.98СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ[1] Giersig M., Khomutov G.B. Nanomaterials for application in medicine andbiology // Springer Dordrecht The Netherlands. 2008. P.188.[2] Sonke S., Prud'homme R.K. Multifunctional Nanoparticles for DrugDeliveryApplications:Imaging,Targeting,andDeliverySeries//Nanostructure Science and Technology.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
