Структурно-функциональные закономерности воздействия амфифильных блок-сополимеров на раковые клетки (1105748), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Данные литературы о защитных свойствах итоксичностиплюрониковдляклетоквкультуре(цитотоксичность)носятвесьмафрагментарный характер. Практически нет информации о проведении систематическихисследований связи между молекулярным строением, физико-химическими свойствамиамфифильных блок-сополимеров и их влиянием на раковые клетки. Неизвестно, какова рольгидрофильных и гидрофобных блоков во взаимодействии плюроников с клеточноймембраной, а также какие особенности структуры (химическая природа и топология блоков)амфифильных полимеров лежат в основе их биологических эффектов.
В связи с этим даннаяработа представляется актуальной, так как посвящена изучению влияния структуры,химической природы и физико-химических свойств амфифильных блок-сополимеров иуглеводородсодержащих ПАВ на их взаимодействие с раковыми клетками.Цель настоящей работы состояла в выявлении структурных параметров и физикохимических свойств амфифильных блок-сополимеров и углеводородсодержащих ПАВ,обусловливающих их биологические эффекты: влияние на жизнеспособность опухолевыхклеток и их устойчивость к действию лекарств.Для выяснения этих вопросов представлялось целесообразным исследовать широкийкруг амфифильных соединений, различающихся:6- по химической природе гидрофобного блока;- по химической природе гидрофильного блока;- по архитектуре гидрофильного блока;- по степени блочности.Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:-исследоватьспособностьуказанныхвышеамфифильныхсоединенийкмицеллообразованию;- на одной линии клеток изучить влияние рассматриваемых соединений нажизнеспособность клеток в культуре и их устойчивость к лекарствам;- определить локализацию тех же соединений при их взаимодействии с клетками.Научная новизна результатов.
Впервые проведенное систематическое исследованиевзаимосвязимеждуфизико-химическимисвойствами,структуройводорастворимыхамфифильных неионогенных блок-сополимеров и их влиянием на раковые клетки в культурепозволило сделать следующие выводы:- в отличие от низкомолекулярных ПАВ, все исследованные блок-сополимеры только вмицеллярной форме вызывают гибель клеток;- цитотоксическая концентрация неионогенного амфифильного блок-сополимераопределяется массовой долей гидрофильного блока (ГЛБ): чем гидрофильнее полимер, тем онменее токсичен;-сополимеры,гидрофильныйблоккоторыхпредставленлинейнымполиэтиленоксидом, способствуют увеличению количества раковых клеток. Чем большестепень полимеризации полиэтиленоксида, тем меньше концентрация полимера, вызывающаяэтот эффект.
Сополимеры, гидрофильный блок которых представлен разветвленнымполиглицерином, подобным эффектом не обладают. Таким образом, впервые показано, чтоспособность неионогенных блок-сополимеров увеличивать выживаемость клеток определяетсямолекулярной структурой гидрофильного блока и химической природой его звеньев;- впервые обнаружено, что общая гидрофобность макромолекулы блок-сополимера иобъем его гидрофобного блока обусловливают способность подавлять устойчивость раковыхклеток к противоопухолевому препарату доксорубицину. Чем больше гидрофобностьполимера и объем гидрофобного блока, тем ниже концентрация полимера, достаточная дляподавления устойчивости раковых клеток к лекарствам;- показано, что все исследованные тритий-меченые соединения локализуются наповерхности раковых клеток в тех же условиях эксперимента, при которых они вызываютнаблюдаемые биологические эффекты.7Теоретическая и практическая значимость работы.Впервые проведено систематическое исследование взаимосвязи между физико-химическими свойствами, структурой водорастворимых амфифильных неионогенных блоксополимеров и их влиянием на раковые клетки в культуре.
Понимание взаимосвязи междумолекулярным строением полимеров и вызываемыми ими биологическими эффектаминеобходимо для направленного синтеза блок-сополимеров с заданными свойствами.НайденазависимостьмеждуГЛБнеионогенногоамфифильногоблок-сополимера и его цитотоксичностью. Показана возможность использования этой зависимостидля прогнозирования области цитотоксических концентраций блок-сополимеров при ихпрактическом применении.Разработанводорастворимогоновыйамфифильногометодическийприемопределениянеионогенногоблок-сополимера,концентрацииоптимальнойдляподавления лекарственной устойчивости раковых клеток.Методология и методы исследования.
Методологической основой исследованияпослужили подходы к изучению влияния водорастворимых неионогенных амфифильных блоксополимеров на раковые клетки в культуре, а также теоретические и экспериментальныенаработки по выснению взаимосвязи между физико-химическими свойствами, структуройуказанных блок-сополимеров и их воздействием на раковые клетки. В работе применялисьследующие экспериментальные методы исследований и методики: флуоресцентный анализ,флуоресцентная микроскопия, статическое светорассеяние, радиоавтография, методы работы склеточными культурами (исследование цитотоксичности амфифильных блок-сополимеров, ихвлияния на множественную лекарственную устойчивость клеток и др.), а также статистическаяобработка результатов.Положения, выносимые на защиту:- изучение связи молекулярной структуры и способности к мицеллообразованиюширокогокругаводорастворимыхнеионогенныхамфифильныхблок-сополимеровиуглеводородсодержащих ПАВ с их токсичность по отношению к клеткам в культуре;- исследование связи молекулярного строения неионогенных амфифильных блоксополимеров и эффекта повышения количества раковых клеток в присутствии указанныхблок-сополимеров;-результатысистематическогоисследованияспособностиводорастворимыхнеионогенных амфифильных блок-сополимеров и углеводородсодержащих ПАВ подавлятьустойчивость раковых клеток к противоопухолевому антибиотику доксорубицину и связьданного эффекта с молекулярной структурой указанных соединений;8- исследование локализации тритий-меченых амфифильных блок-сополимеров иуглеводородсодержащего ПАВ при их взаимодействии с раковыми клетками.Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы были доложены наМеждународной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов2011» , Москва, Россия; на 76-й Международной научной конференции «Полимеры вмедицине», Прага, Чехия, 2012.Степень достоверности результатов проведенных исследований подтвержденапубликацией научных результатов диссертационной работы в двух научных статьях, из них 1статья опубликована в научном журнале из перечня Высшей аттестационной комиссиироссийских рецензируемых научных журналов, и 1 статья опубликована в рецензируемомнаучном журнале, индексируемом по базе Web of Science.91. О Б З О РЛИТЕРАТУРЫ1.1.
Синтез и физико-химические свойства амфифильныхблок-сополимеров1.1.1. ПлюроникиТройные блок-сополимеры этиленоксида (ЭО) и пропиленоксида (ПО), известныетакже под названиями плюроники, проксанолы и полоксамеры, представляют собойсимметричные полимеры общей формулы:HO (CH 2CH2O)m/2(CHCH 2O)n (CH2CH 2O)m/2 HCH 3Процесс получения плюроников основан на анионной полимеризации и включает дваэтапа: на первой стадии в присутствии щелочи и пропиленгликоля полимеризуютпропиленоксид (реакция 1), а затем, после исчерпания мономера, к живым цепямполипропиленоксида добавляют этиленоксид, и продолжают полимеризацию (реакция 2). Врезультате образуются трехблочные полимеры типа АВА [3].HOOH +O(y-1)CH3CH3CH3KOH (или NaOH)Ko120 C, контролируемаяподача мономераOOy-1O KO+CH3y-1(1)CH3CH3KO KOxO1) KOH (или NaOH)2) H3PO4HO (CH2 CH2 O)x/2 (CH CH2 O)y (CH2 CH2O)x/2 HCH3(2)Длина гидрофобного блока полипропиленоксида (ППО) у разных плюрониковварьирует от 20 до 70 звеньев, а каждого гидрофильного блока полиэтиленоксида (ПЭО) – от 2до 150.
Коммерческим препаратам плюроников приписывают буквенно-цифровое обозначение(L61, P85, F87 и т.д.), в котором закодирована информация об агрегатном состоянии и составеполимера. Буква в названии плюроников (F, L или Р) показывает, являются ли они твердымихлопьями (Flakes), жидкими (Liquid) или пастообразными (Paste). Первые 1-2 цифры,умноженные на 5, указывают количество звеньев в гидрофобном блоке ППО, а последняяцифра умноженная на 10 - процентное по весу содержание ПЭО в макромолекуле.
Название«полоксамеры» было предложено их создателем Ирвингом Шмолкой, который получил патентна эти соединения в 1973. Полоксамеры обозначают буквой «Р» (Poloxamer), за которойследуют три цифры. Первые две умноженные на 100 приблизительно соответствуют10молекулярной массе ППО блока, а последняя цифра, так же как в плюрониках, умноженная на10, показывает процентное содержание ПЭО блока. Например, согласно этим обозначениямплюроник L61 = полоксамер P181 содержит 30 звеньев пропиленоксида, образующихгидрофобный блок молекулярной массы 1800, и блок ПЭО, масса которого составляет 10% отмассы всей макромолекулы.При сравнении однотипных блочных амфифильных соединений часто используетсябезразмерная величина, характеризующая гидрофильно-липофильный баланс макромолекулы(ГЛБ).ЗначениеГЛБвычисляютпоспециальнымформуламилиопределяютэкспериментально.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
