Структурно-функциональные закономерности воздействия амфифильных блок-сополимеров на раковые клетки (1105748), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Состав, структура, средневесовая молекулярная масса и гидрофильнолипофильный баланс (ГЛБ) исследованных полимеровMwГЛБ**СоставГЛБ*№ЭО2ПО30ЭО2 (L61)200032ЭО13ПО30ЭО13(L64)29001588400291627502246001610ЭО61ПО40ЭО61 (F87)77002414ЭО20ПО70ЭО20(P123)575086ЭО100ПО69ЭО100 (F127)126002214Общая формула(обозначение)ЭО76ПО30ЭО76 (F68)ЭО3ПО40ЭО3 (L81)ЭО26ПО40ЭО26(P85)IПЛЮРОНИКИH3C-O (CH2CH2O) (CHCH2O) (CH2CH2O) Hm/2m/2nCH3t-Bu-ЭО24ПO19 (REP)21909,622671,4360012,4776014,523782,8ПОЛИГЛИЦЕРИНЫПО30ЭО6ГЛ2 (PG2)ПО30ЭО6ГЛ30 (PG30)IIПО30ЭО6ГЛ76 (PG76)ГЛ2ПО30ЭО6ГЛ2(P(G2)2)ПАВC12H25ЭО24 (Brij 35)IIIТрет-октил-Ph-ЭО10(Triton X-100)CH3H 3CCH3O CH2CH2OH3C CH3H10122516,917.262513,513,5300016,715,8Сополимер ЭО иIVполидиметилсилоксанаЭО54-ДМС7*Значения ГЛБ плюроников и сополимера на основе полидиметилсилоксана по данным фирмпроизводителей.** Значения ГЛБ, рассчитанные по формуле Гриффина [4].56Чтобы выяснить, является ли строго необходимым трехблочное строение дляобеспечения биологических эффектов, действие плюроников сравнили с двублочнымсополимером ППО и ПЭО, содержащим трет-бутильный радикал и реакционноспособную ОНгруппу на свободном конце гидрофобного блока – REP (Radical, Ethylene oxide, Propyleneoxide).
Молекулярно-массовые характеристики REP были определены методом ГПХ.Молекулярная масса полимера составила Mw = 2189, а коэффициент полидисперсностиMw/Mn = 1,05. Массовая доля звеньев ЭО в REP, определённая по ИК-спектру полимера сиспользованием смесей ПЭО и ППО заданного состава, оказалась равной 48%. На основанииэтих данных был рассчитан состав полимера – (CH3)3C-(OCH2CH2)24(OCH2CH(CH3))19-OH[130].II группа - полиглицериныДля выяснения роли гидрофильного блока при воздействии полимера на клетки былвзят ряд соединений, отличающихся от плюроников природой и молекулярной структуройгидрофильного блока.
Это сополимеры, у которых гидрофильный блок – разветвленныйполиглицерин разной степени полимеризации. В эту группу вошли четыре полимера,синтезированные в Германии в лаборатории проф. H. Frey. У всех этих сополимероводинаковый гидрофобный блок - статистический сополимер, содержащий 29 звеньев ПО и 6звеньев ЭО. Три полимера (PG2, PG30, PG76) – двублочные. Они различаются размеромгидрофильного блока, количество остатков глицерина в котором отражено в названиях этихсополимеров и составляет 2, 30 и 76 звеньев глицерина соответственно.
По мере увеличенияколичества таких звеньев возрастают значения ГЛБ этих соединений от 1,4 до 14,5 (табл. 3).Для исследования влияния количества гидрофильных блоков подобной структуры былвзят трехблочный сополимер P(G2)2, отличающийся от двублочного PG2 наличием напротивоположном конце цепи еще одного блока полиглицерина, также состоящего из 2звеньев.Таким образом, сополимеры этой группы имеют гидрофобный блок сходный поструктуре с таковым у плюроников подгруппы I a (табл.
3), но отличаются от них наличиемгидрофильного блока иной химической природы и молекулярной структуры - разветвленногополиглицерина.Необходимо отметить еще одно отличие полимеров II группы от плюроников. Всеполиглицериныбылиполученыметодоманионнойполимеризацииглицидоланамакроинициаторе - статистическом сополимере ПО и ЭО, содержащим одну или две (в случаеP(G2)2) аминогруппы. Поэтому молекулы всех полиглицеринов содержат третичный амин, а вP(G2)2 - два третичных амина.57III группа - ПАВВ качестве представителей незаряженных ПАВ были взяты Brij-35 и Triton X-100. Ихосновное отличие от соединений вышеназванных групп состоит в том, что гидрофобная частьэтих ПАВ представлена насыщенной углеводородной цепью.В молекуле Brij-35 - линейный додецильный радикал, а в Triton X-100 - разветвленныйп-трет-октилфенильный.ГидрофильнаячастьуBrij-35иTritonX-100образованаполиэтиленоксидом разной степени полимеризации – 24 звена (Brij-35) и 10 звеньев (Triton X 100).
Молекулярная масса и ГЛБ этих ПАВ указаны в таблице 3.IV группа - Сополимер на основе полидиметилсилоксанаВ отдельную группу был выделен блочный сополимер ЭО и диметилсилоксана, потомучто он отличается от всех вышеперечисленных соединений химической структуройгидрофобного блока. В молекуле этого сополимера гидрофильный блок представлен 54звеньями ЭО, а гидрофобный – семью звеньями диметилсилоксана. У этого полимеранебольшая молекулярная масса (3000) и среднее значение ГЛБ (16,7) (табл. 3).Таким образом, выбранные для исследования соединения различались:1)по химической природе гидрофобного блока – пропиленоксид (REP, плюроникии полиглицерины), диметилсилоксан (ПДМС) и углеводород (Brij-35 и Triton X-100);2)по химической природе гидрофильного блока – этиленоксид (REP, плюроники,сополимер на основе полидиметилсилоксана, Brij-35 и Triton X-100) и глицерин(полиглицерины);3)по архитектуре гидрофильного блока – линейные (REP, плюроники, сополимерна основе полидиметилсилоксана, Brij-35 и Triton X-100) и разветвленные (полиглицерины);4)по степени блочности – двублочные (REP, ПДМС, полиглицерины PG2, PG30,PG76, ПАВ Brij-35 и Triton X-100) и трехблочные (плюроники, полиглицерин P(G2)2).Столь разнообразный набор химических структур был взят для того, чтобы выявитьвлияние длины, структуры и химической природы гидрофобного и гидрофильного блоковамфифильных соединений на их взаимодействие с клетками.3.1.2.
Расчет гидрофильно-липофильного балансаВ табл. 3 приведены значения ГЛБ исследованных нами соединений. Поскольку данныхпроизводителя и литературы о ГЛБ полиглицеринов нет, мы рассчитали его по формулеГриффина [4]. Для сравнения полученных значений ГЛБ полиглицеринов с ГЛБ полимеровдругих групп, по этой же формуле были рассчитаны значения ГЛБ для всех остальныхполимеров. При сопоставлении результатов обсчета двумя методами, оказалось, что дляотносительно гидрофобных соединений значения ГЛБ, рассчитанные по формуле Гриффина,58практически совпали с данными производителя. Чего нельзя сказать о гидрофильныхполимерах, например, рассчитанные значения ГЛБ плюроников L64, F68, F87 оказалисьпрактически вдвое ниже данных производителя (табл.
3). Таким образом, значение ГЛБ тогоили иного соединения может быть весьма различным в зависимости от способа расчета илиопределения этого параметра. В то же время было обнаружено, что значение ГЛБ может независеть от химической природы блоков, как, например, в случае плюроника L81 и блоксополимера PG2, имеющих близкие значения ГЛБ, равные 2 и 1,4 соответственно, но разныегидрофильные блоки - ПЭО (L81) и полиглицерин (PG2) (табл.
3).3.1.3. Критическая концентрация мицеллообразованияОдним из основных свойств исследованных соединений, которое характеризует ихповедение в растворе, является способность агрегировать с образованием мицелл.Количественная оценка этого свойства основана на определении концентрации полимера,выше которой он начинает агрегировать – критической концентрации мицеллообразования(ККМ).Как указывалось выше (см. п.
1.1.1), данные литературы о значениях ККМрассматриваемых нами соединений весьма разнятся (табл. 1). В связи с этим в настоящейработе для всех исследуемых соединений, за исключением полиглицерина PG76, былоопределено значение ККМ. Эту величину оценивали по флуоресценции дифенилгексатриена(ДФГТ). Метод основан на резком возрастании флюоресценции этого зонда при егосолюбилизации в гидрофобных ядрах мицелл полимера [41].Перед измерением флуоресценции растворы полимеров инкубировали с ДФГТ в PBSпри 37°С в течение 1 ч и затем измеряли интенсивность флюоресценции образцов.
Типичнаязависимость интенсивности флуоресценции ДФГТ от концентрации полимера показана напримере плюроника L61 (рис. 8). В области концентраций L61 от 10 до 12 мкМ начинаетсявозрастание интенсивности флуоресценции ДФГТ. Причем, этот эффект одинаков прииспользовании 0,25 мкМ или 5 мкМ ДФГТ, что подтверждает вывод Chattopadhyay и London отом, что значение ККМ слабо зависит от концентрации ДФГТ [41]. ККМ анализируемогополимера определяли по пересечению прямых, как показано на рисунке 8.Аналогичным образом были определены значения ККМ для всех полимеров (табл.
4).Впервые определена ККМ для полиглицеринов PG2, P(G2)2 и PG30. Сравнение значений ККМдвублочныхполиглицеринов PG2,PG30иPG76показывает,что с увеличениемгидрофильности возрастает и значение ККМ от 8 ± 1 мкМ до 45 ± 15 мкМ и 1000 мкМ,соответственно (табл. 4). Ранее эта закономерность была обнаружена на плюрониках [34].Наши результаты показывают, что полиглицерины подчиняются той же закономерности.59Исключение составил трехблочный полиглицерин P(G2)2. Несмотря на низкое значениеГЛБ (3,3), его ККМ = 40 ± 15 мкМ оказалась сходной с таковой у PG30 (ККМ = 45 ± 15 мкМ).Вероятно, это объясняется наличием двух третичных аминов в молекуле P(G2)2 , ионизациякоторых при рН 7,3 препятствует агрегации одноименно заряженных молекул и тормозитИнесивностьфлюоресценции ДФГТ, усл.
ед.образование мицелл.140120100806040200110100Концентрация плюроника L61, мкMРис. 8. Зависимость интенсивности флюоресценции ДФГТ от концентрации плюроникаL61. Концентрация ДФГТ 0,25 мкМ (□) и 5 мкМ (). Стрелкой указано значение ККМОпределенные в настоящей работе значения ККМ плюроников и ПАВ (табл. 4, колонка1) согласуются с результатами большинства исследователей (табл.
4, колонка 2). Отличиянаблюдаются только от данных, полученных в двух лабораториях - P. Alexandridis [18] и А.В.Кабанова [24, 26, 28] (табл. 4, колонки 3 и 4). Так, значения ККМ плюроников L64, F68, P85 иF127, определенные Alexandridis с соавт., в среднем на порядок превышают значения,описанные в литературе другими авторами (колонка 2) и полученные в настоящей работе(колонка 1). Сотрудники А.В. Кабанова также получили существенно завышенные значенияККМ для плюроников L61, L81, F87 и P123. ККМ плюроника F68 в их работах варьировала от12000 мкМ [28] до 1140 [26] и 480 мкМ [24].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
