Одержано п'ять композитів на основі високодисперсного кремнезему, бичачого сироваткового альбуміну та поліолів. Установлено різницю структури адсорбційних шарів за допомогою методу температурно-програмованої мас-спектрометрії. Біологічну активність нанокомпозитів вивчено за допомогою фотон-кореляційної спектрометрії. Знайдено, що додавання наноматеріалів в середовище з гаметами биків пролонгує строк їх життя. Обговорено можливий механізм взаємодії клітина - наночастинка, що базується на спорідненості їх поверхневих структур.

За допомогою методу фотон-кореляційної спектроскопії оцінено біологічну активність високодисперсного кремнезему А-300 і матеріалів його основи щодо життєздатності популяції репродуктивних клітин (РПК) за параметрами їх руху. Доведено, що додавання кремнезему А-300 і кремнезему, модифікованого сорбітом, до суспензії РПК бика в межах певних концентрацій дозволяє стимулювати їх життєздатність. Установлено, що тривалість життя клітинної суспензії з додаванням діоксиду кремнію та його модифікованих форм була більшою в порівнянні з контролем.

Высокодисперсный кремнезем (ВДК), будучи в составе среды с клетками, обладает высокой адгезионной способностью к их поверхности. Благодаря контактному взаимодействию с определенными терминальными углеводами рецепторных молекул, кремнезем может спонтанно локализоваться в виде агрегатов. При определенных концентрациях он способен стимулировать их функциональные процессы в клетке. Такие свойства способствуют синтезу нанокомпозитов, базирующихся на его основании, для технологий с использованием клеток. Модифицирование поверхности ВДК химическими лигандами в основном приводит к уничтожению клетки. Использование биомолекул с определенной структурой и биологическими свойствами является более пригодным при синтезе нанокомпозитов для живых организмов. Принимая во внимание химические и функциональные особенности углеводов и ВДК, целью этой работы было получение нанокомпозитов,

которые способны влиять на жизнеспособность клетки, благодаря высокой степени их сходства с компонентами клеточной поверхности. Гидроксилированная поверхность ВДК эффективно сорбирует белки, но не сорбирует моносахара. Это свойство было использовано при получении нанокомпозита на основании ВДК и углеводоспиртов. Исследованы корреляции с биоактивностью нанокомпозитов в суспензиях клеток для эритроцитов и гамет.

Методом ЯМР-спектроскопии изучена гидратация белковых молекул в присутствии сахаров - глюкозы, фруктозы и сахарозы. В широком диапазоне концентраций компонент определены параметры гидратации, рассчитаны концентрация связанной воды и межфазная энергия. На примере сывороточного альбумина показано, что внутриглобульная вода может замещаться низкомолекулярными соединениями - сахарами. Наибольший эффект дегидратации установлен для сахарозы. При этом белковые молекулы изменяют свое свойство - способность к адсорбции на поверхности высокодисперсного кремнезема, которая снижается на 25 % вследствие образования комплексных соединений.

Методом ІЧ-спектроскопії досліджено вплив природи поверхні високодисперсних оксидів (кремнезему А-300, титано- та алюмокремнеземів) на адсорбцію білка бичачого сироваткового альбуміну (БСА) при різних значеннях рН розчину (2,5, 4,8, 7,0). За даними аналізу ІЧ-спектрів встановлено, що при рН 4,8 (ізоелектрична точка БСА) у всіх випадках процес супроводжується утворенням сильного водневого зв'язку між вільними силанольними групами поверхні та карбоксильними і аміногрупами адсорбованого білка. Зниження величини граничної адсорбції для білка при рН 2,5 та 7,0 для кожного з оксидів та ступеня покриття їх поверхні БСА свідчить про залежність процесу від особливостей структури оксиду та рН. На підставі аналізу смуг поглинання амід I та амід II в ІЧ-спектрах оксидів з адсорбованим альбуміном розглянуто зміни в просторовому розташуванні білка на поверхні твердої фази залежно від рН.

Методом термостимулированной деполяризации проведены сравнительные исследования процессов низкотемпературной дипольной релаксации в замороженных водных дисперсиях нанооксидов, индивидуальных и в присутствии бычьего сывороточного альбумина (БСА). Для последних систем характерно увеличение вкладов релаксационных процессов при <$E T~>>~160~-~170> К, в то время как для водных дисперсий оксидов бoльшие токи ТСД наблюдаются при <$E T~<<~160~-~170> К. Это отличие обусловлено участием молекул БСА - полярных связей, групп, фрагментов и целых макромолекул - в релаксационных процессах, особенности которых зависят от природы нанооксида и характера взаимодействий БСА с его поверхностью.

Використання сорбентів, створених на основі високодисперсного кремнезему (ВДК), є якісно новим і перспективним засобом припинення кровотеч. Результати дослідження гемостатичної дії ВДК при поверхневих ушкодженнях надали підстави для його практичного використання в хірургії. Механізми активації системи гемостазу під дією ВДК ще не з'ясовано. Визначено його вплив на процес активації окремих факторів системи зсідання крові з метою з'ясування механізму зупинки кровотечі під дією сорбенту. Активацію окремих факторів зсідання крові визначали за допомогою хромогенних субстратів. Показано здатність ВДК пришвидшувати активацію в плазмі крові факторів внутрішнього та зовнішнього шляхів зсідання крові під дією реагенту "Активований частковий тромбопластиновий час" та тромбопластину. З використанням специфічних активаторів з отрути змій визначено мішень його дії, якою є фактор Х системи зсідання крові. Пришвидшення активації останнього відбувається, імовірно, через залучення активованих на поверхні сорбенту факторів внутрішнього шляху зсідання крові. Одержані результати є важливими для з'ясування механізму дії ВДК на пришвидшення процесу зсідання крові.

Цель работы - исследование адсорбционных взаимодействий N-aцeтил-D-глюкoзaминa (GlcNAc) и N-ацетилнейраминовой кислоты (N-AHK) с высокодисперсным кремнеземом (ВДК), модифицированным белком бычьим сывороточным альбумином (БСА). Применены такие методы как адсорбция, ИК-, <$E nothing sup 1 roman Н> ЯМР- и лазерно-доплеровская спектроскопия. Разработаны условия получения бионанокомпозитов (БНК) ВДК/GlcNAc; ВДК/БСА/GlсNАс и ВДК/БСА/N-AHK. Выводы: двигательная способность деконсервированных гамет быка снижается в присутствии БНК после адсорбционного закрепления на его поверхности белка. На основе данных <$E nothing sup 1 roman Н> ЯМР-спектроскопии установлено, что взаимодействие GlcNAc с белком сопровождается сильной дегидратацией его молекул.

Методом <$Enothing sup 1 roman H> ЯМР-спектроскопии исследовано взаимодействие высокодисперсного кремнезема (ВДК) с препаратами мембран эритроцитов крови доноров. Определены и рассчитаны величины их гидратации при контакте с кремнеземом, межфазная энергия, концентрации сильно- и слабосвязанной воды. На основании полученных данных обсуждены возможные механизмы действия ВДК, приводящие к гемолизу клеток.

Оптимізовано базові параметри гідрогелевих мембран (ГГМ), важливі для їх характеристики як потенційних біосумісних недеградувальних ранових покриттів. Показано, що помірно гідрофобні та одночасно помірно гідрофільні мембрани, одержані кополімеризацією акриламіду та акрилонітрилу, є біосумісними для мезенхімних стовбурових клітин. Продемонстровано, що високодисперсний кремнезем, інкорпорований у ГГМ за невеликих концентрацій, позитивно впливає на культивування клітин. Визначено технологічні умови, необхідні для ефективнішого і довготривалого культивування клітин на поверхні ГГМ з покращеними експлуатаційними властивостями.

С помощью метода низкотемпературной <^>1H ЯМР спектроскопии изучено состояние воды и перекиси водорода в растворе, адсорбированных на поверхности нанокремнезема А-400 и силикагеля Si-60, а также композитного материала, полученного механохимической активацией смеси сорбита и нанокремнезема А-300. Установлено, что в растворе перекиси водорода вода присутствует в виде кластеров с радиусом R ~ 1 нм. На поверхности нанокремнезема формируются кластеры воды при R << 0,8 нм и домены при R = 2 - 50 нм. Для раствора, связанного с композитом А-300/сорбит, характерно появление в спектрах двух основных сигналов с химическими сдвигами 4 - 6 м.д., отвечающих кластерам сильноассоциированной воды, содержащей разное количество H2О2. При этом преимущественно формируются домены, радиус которых достигает 50 нм. В присутствии добавок полярных веществ (CD3CN, ДМСО) происходит также формирование кластеров, включающих комплексы H2O - электронодонор.

Здійснено модифікування високодисперсного кремнезему сорбітом, манітом і ксилітом за допомогою методу імпрегнації, а також сорбіту за допомогою методу адсорбції з водного середовища. Одержані ІЧ-спектри кремнеземів, модифікованих поліолами, свідчать про участь силанольних груп кремнезему в утворенні водневих зв'язків із поліолами. Наявність незбурених OH-груп на поверхні кремнезему (3750 см<^>-1) за концентрації поліолів більшої, ніж силанольних груп, свідчить про формування асоціатів сорбіту на поверхні. За допомогою методу ТПД МС виявлено різницю в термічному розкладі поліолів у конденсованому стані та іммобілізованих на поверхні кремнезему. Встановлено, що десорбція поліолів відбувається в дві стадії. Термічний розклад сорбіту, іммобілізованого на поверхні кремнезему, супроводжується виділенням фрагменту з масою 110 а.о.м.

The adsorption of Alzian blue dye by carbohydrate-containing fragments of the surface donor blood erythrocytes is studied. Using the dye made it possible to describe the state of erythrocytes under the effect of nanosize silica. It is found out that the concentration of 0,1 - 1 % of silica results in the irreversible damage of erythrocytes caused by the interaction of the nanomaterial with glycocalix. The modification of the surface by trimethylsilyl groups decreases the level of hemolysis if the concentration of silica does not exceed 0,01 %.

The effect of low-intensity laser irradiation (LI) on human erythrocyte membranes was studied, by using densities of 0,5, 1,2, 3,5, and 10 J/<$E roman cm sup 2>. The obtained data, concerning the deformation ability of erythrocytes, <$E zeta>-potential, and a number of erythrocyte structures able to adsorb dye AB, show that the critical dose of LI in the present experiments was about 3 J/<$E roman cm sup 2>. At higher doses of LI, changes of the erythrocyte surface are observed, testifying in favor of changes in membrane structures and their physico-chemical properties.

Методом лазерно-корреляционной спектроскопии (ЛКС) изучено влияние разных модификаций нанокремнезема на подвижность гамет быка. Результаты исследований методом ЛКС сопоставлены с данными метода низкотемпературной <^>1H ЯМР-спектроскопии о строении гидратных оболочек наночастиц кремнеземов. Полученные результаты свидетельствуют об активировании подвижности (максимальной для нанокремнезема ОХ-50) при кратковременном контакте клетка - частица. Ингибирование подвижности происходит при формировании долгоживущих многоцентровых комплексов клетка - наночастица.

Досліджено адсорбцію сорбіту на поверхні високодисперсного кремнезему та метилкремнеземів. Одержані ізотерми адсорбції описуються рівнянням Фрумкіна. Виявлено залежність адсорбції сорбіту на поверхні високодисперсного кремнезему від рН розчину. Зменшення адсорбції зі зростанням рН пов'язано із збільшенням негативного заряду поверхні. Встановлено, що ксиліт та маніт, на відміну від сорбіту, не адсорбуються на поверхні високодисперсного кремнезему та запропоновано пояснення цього факту.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*716-636-601.2

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж21341/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Цель работы - исследование процесса таяния воды в лактозо-глицероло-желточной криосреде с гаметами быка, инкорпорированной в порошок гидрофобного кремнезема, на поверхности которого адсорбированы фиксированные количества неполярного углеводорода - н-декана. Изучена возможность структурирования твердой поверхностью межфазной воды водных полиассоциатов и растворимость в ней трифторуксусной кислоты. При этом выживаемость репродуктивных клеток после контакта с поверхностью не анализировали. Методом низкотемпературной <$E nothing sup 1 roman H>-ЯМР-спектроскопии изучено состояние воды в исходной криозащитной лактозо-глицероло-желточной среде и инкорпорированного в матрицу гидрофобного нанокремнезема TS-100, содержащего добавку адсорбированного на его поверхности н-декана. Показано, что твердая матрица индуцирует формирование на межфазной границе 6 - 7 молекул воды на каждую молекулу декана, не принимающих участия в образовании водородных связей, и резкое уменьшение (от 100 до 20 нм) радиуса кристаллов льда, формирующихся в клеточной суспензии при ее замораживании. Полученные результаты могут послужить основой для улучшения условий сохранности клеток при их криоконсервировании и низкотемпературном хранении путем инкорпорирования в порошкообразную композитную среду.

Досліджено адсорбцію аміноцукрів (N-ацетил-D-глюкозаміну та D-галактозаміну) на поверхні вихідного та модифікованого альбуміном кремнезему. Одержані композити мають різні ступені біоактивності щодо деконсервованих гамет бика. Побудовано ізотерми адсорбції та розраховано її параметри. Показано, що наявність СО- та CH3-груп в молекулі N-ацетил-D-глюкозаміну сприяє зменшенню величини його адсорбції порівняно з D-галактозаміном. Встановлено зміну просторової орієнтації альбуміну при адсорбції N-ацетил-D-глюкозаміну на поверхні модифікованого білком кремнезему. У випадку D-галактозаміну подібних змін не відмічено. Доведено, що наявність альбуміну в композитах з аміноцукрами знижує біоактивність, на відміну від композитів без білка.

Одержано ізотерми адсорбції бичачого сироваткового альбуміну на поверхні високодисперсного кремнезему з водного та цитратного розчинів в присутності сахаридів (фруктоза, цукроза). Встановлено вплив розчинника на адсорбцію білка в присутності цукрози на відміну від фруктози. Показано, що композит кремнезем/альбумін-сахарид значно стабільніший, ніж кремнезем/альбумін.