Диссертация (1150814), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Для гибкоцепныхмакромолекул, имеющих конформацию сформировавшегося клубка, предполагается, что всеотклонения скейлинговых индексов ( , , и ) от 0.5 связаны, исключительно с эффектамиисключенного объема. Когда анализируются данные из области малых молярных масс, объемные эффекты могут не проявляться, поскольку полимерные цепи слишком короткие. В этомслучае отклонение индекса от 0.5 к более высоким значениям указывает на возможный эффект протекания не полностью сформированных клубков. Такая ситуация, по-видимому,наблюдается в нашем случае. Тогда, для оценки длины статистического сегмента и диаметраполимерных цепей используем теории Hearst-Stockmayer и Yamakawa-Fujii, построенные намоделях червеобразного ожерелья или цилиндра без учета эффектов исключенного объема.87,93Соответствующие построения приведены на Рисунке 9.
Для оценки термодинамическойжёсткости и диаметра полимерной цепи использовали ( = 1.14 × 109 −1 −1 ) и =3.78 × 10−8 . Были найдены следующие значения и : = 2.3 ± 0.3 , = 0.5 ±0.2 и = 1.5 ± 0.3 , = 0.3 ± 0.2 для данных на основе поступательного ( )и вращательного трения ( ) соответственно. Небольшое различие между значениями и может быть связано с определенным несогласием между теориями, описывающими поступательное и вращательное трение для моделей молекулярных цепей.- 61 -Рисунок 9.
Определение длины сегмента Куна A и диаметра полимерной цепи d на основе седиментационных и вискозиметрическихвискометрических данных для линейных PEI в0.2 метанол, = 20 ℃.Кроме того, диаметр полимерной цепи может быть оценен на основе найденного значенияудельного парциального объема, используя следующее соотношение:=√40 Найденное значение 0.43 nm хорошо коррелирует с величиной, определенной на основе данных по седиментации и вязкости. Соответствующие значения относительных контурных длин/ изменяются в пределах 5 < / < 64, среднее значение = 1.9 и значение относительного диаметра / = 0.21 исследуемых образцов согласуются с величинами, характерными для гибко-цепных полимеров.Наконец, будет полезно сравнить полученные результаты для линейных поли (этиленимин)ов сдругими, хорошо изученными полимерными системами. Такое сравнение может быть представлено в значениях [] и , и будет распределять полимерные системы в соответствии с ихмакромолекулярным размером в растворе, который в первую очередь зависит от равновеснойжесткости полимерных цепей.95, 155 Соответствующее сравнение представлено на Рисунке 10: – сверх жесткие макромолекулы, – жесткие макромолекулы, – гибкие линейные цепи в- 62 термодинамически хороших растворителях, – гибкие цепи в условиях и – глобулярныесистемы.Рисунок 10.
Нормализованный график [] от контурной длинны в двойном логарифмическом масштабе. Штрихованные линии построены в соответствии с Pavlov et al.: I – сверхжесткие цепи ( ≤ 400 ). II – жесткие цепи ( ≥ 15 ), III – гибкая цепь в термодинамически хороших растворителях ( ≥ 2 ), IV - гибкая цепь в θ-условиях ( ≈ 2 ), V –глобулярная система ( ≈ 1 ). Данные Gembitsky et al. основаны на соответствующихстепенных соотношениях в исследуемом интервале молярных масс.146Кроме текущих данных по LPEI, на Рисунке 10, также показаны все доступные, на данный момент, данные по линейному PEI.
Несмотря на разницу между скейлинговыми соотношениями,все точки данных в основном расположены в области, которая характеризует линейные гибкиецепи с объемными эффектами или без них. Данные Gembitsky et al. и Kargin et al. меняются взависимости от системы растворителей. Стоит отметить, что образцы LPEI достигли области самой низкой относительной контурной длины. Другое важное замечание состоит в том, что чембольше образцов смещается в область малых молярных масс, тем труднее становится распознавание линейных цепей различной конформации. Все системы ( − ) стремятся к сходимости в области чрезвычайно малых молярных масс.- 63 -ВыводыБыло предоставлено подробное и самосогласованное аналитическое исследование в раствореосновных гидродинамических, молекулярных и конформационных характеристик синтезированных и коммерчески доступных линейных поли (этилениминов).
Было обнаружено существенное несоответствие между номинальной и фактической молярными массами, что можетпредставлять большой интерес, поскольку PEI используются в различных областях науки и промышленности, включая биомедицинские и фармацевтические. Конформация линейных PEIбыла определена через классические скейлинговые соотношения. Полученные данные сопоставлены с имеющимися литературными данными.
Кроме того, впервые для линейных молекул PEI была проведена оценка конформационных параметров, таких как равновесная жесткость и диаметр полимерной цепи.- 64 -3.2. Интерполиэлектролитные Комплексы На основе КатионныхПолиэлектролитов и ДНК: Формирование, Свойства, СоставСпецифические взаимодействия биологических макромолекул (ДНК, РНК, протеины и т.д.) ссинтетическими полимерами являются одной из наиболее перспективных и активно исследуемых областей науки.
Особое внимание к этой области уделяется, в связи с активным развитиемгенной терапии, которая рассматривается как наиболее перспективный и эффективный способлечения широкого спектра врожденных и приобретенных генетических заболеваний.26, 112, 156-157Использование незащищенной ДНК или РНК в генной терапии сопряженно с определеннымитрудностями, такими как короткое время жизни молекулы ДНК в кровотоке, а также низкая интернализация в клетке мишени.
В настоящее время, для доставки генетического материала вклетку используются два основных способа: вирусные частицы и невирусные системы на основе липидных или полимерных составов. Несмотря на относительно низкий уровень трансфекции, по сравнению с вирусными частицами, синтетические системы доставки имеют ряд существенных преимуществ: простота производства, возможность регулировки конечного размерагенного вектора, низкий иммунный ответ, а также возможность контроля состава такой системы доставки.28, 158-159 Синтетическая система доставки нуклеиновых кислот, по сути, представляет собой полиэлектролитный комплекс молекулы ДНК или РНК с поликатионом. В роли конденсирующего агента может выступать большое количество водорастворимых поликатионов:поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилат, полилизин, поли-виниламин и множество других.160162Среди множества различных поликатионных агентов, используемых для производства ген-ных векторов, поли (этилен-имин), впервые использованный Boussif et al.
для комплексообразования нуклеиновых кислот, рассматривается как один из наиболее эффективных заряженныхполимеров и, более того, он используется как “золотой стандарт” при сравнении эффективности других поликатионов.99, 163 Полиэлектролитные комплексы (Полиплексы) образуются в результате электростатического взаимодействия между отрицательно заряженными фосфатнымигруппами ДНК и протонированными атомами азота на ПЭИ. Физико-химические характеристики конечных комплексов ДНК/поликатион, а также молекулярные свойства (химическая структура, молярная масса и т.
д.) исходных компонентов оказывают непосредственное влияние наэффективность доставки нуклеиновых кислот в клетку мишень.164 Для фундаментального понимания механизма формирования комплекса и его трансфекции в клетку решающее значениеимеет наличие подробной информация о составе комплекса и его изменчивости при разных- 65 условиях (отношение N/P, концентрация ДНК, pH и т.д.). Настоящее исследование было проведено с целью изучения комплексообразования плазмидной ДНК ( = 2.1 × 106 −1 ) илинейного ПЭИ с низкой молярной массой ( = 13.4 × 103 −1 ) (Рисунок 1).
Анализ былнаправлен на детальное изучение процесса формирования и конечных свойств полиэлектролитных комплексов при различных начальных условиях.Рисунок 1. Схематическое изображение исходных объектов: Плазмиды pGL3 и линейного полиэтиленимина.При работе со сложными многокомпонентными системами/комплексами первоначально следует проанализировать их исходные компоненты. Анализ проводился посредством скоростнойседиментации. Вначале рассмотрим плазмидную ДНК – pGL3.
Исходный анализ в водносолевом растворе 0.05 представлен на Рисунке 2. Седиментационные профили и дифференциальные распределения коэффициентов седиментации свидетельствуют о высокойдисперсности плазмидной ДНК pGL3. Молярная масса, в данном случае, может быть рассчитана на основе известного состава плазмиды и составляет 3,131,700 −1 (4818 ).
Вторымкомпонентом исследуемых комплексов является линейный полиэтиленимин. В противоположность распределению ДНК, исследованный образец ПЭИ является монодисперсным (Рисунок 3A). Молярная масса была получена, используя экстраполированные к нулевой концентрациикоэффициент седиментации (0 = 1.01 ) и фрикционное отношение (/ℎ = 2.48 ПЭИ),через модифицированное уравнение Сведберга, и её величина составила 13,400 −1 . Соответствующие концентрационные зависимости коэффициентов седиментации и фрикционныхотношений представлены на Рисунке 3 B.- 66 -Рисунок 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
