Взаємодія аміноцукрів із поверхнею модифікованих альбуміном високодисперсних оксидів та властивості нанокомпозитів на їх основі

Практичне значення одержаних результатів. Одержані нанокомпозити можна використовувати для оптимізації кріосередовища після деконсервації репродуктивних клітин у біотехнології довгострокового зберігання генофонду великої рогатої худоби. Крім того, можливе їх застосування при створенні компонентів клітинних середовищ, здатних цілеспрямовано впливати на біоактивність, ступінь селективності до певних клітин за рахунок зниження здатності до утворення агрегатів у присутності поверхнево активних речовин, на відміну від вільних частинок кремнезему, життєздатність клітин, лікарські засоби пролонгованої дії, нові сорбенти для застосування в сорбційній терапії, розвиток інженерії з метою розробки нових видів біологічних тканин, призначених для компенсації втрачених організмом функцій. Застосування систем на основі біополімерів із вуглеводами зумовлено, в першу чергу, необхідністю створення нових матеріалів, які мають підвищений ступінь спорідненості до біологічних структур. Вони можуть бути використані для цілеспрямованого постачання ліків з метою локального підвищення їх концентрації, для стимулювання імунної системи шляхом їх взаємодії з антигенами, для створення контейнерів різних біологічно активних речовин, як компоненти біосередовищ для вирощування клітинних культур, як дослідницькі зонди при вивченні окремих молекул.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно проведено пошук та аналіз літературних даних; виконано основний обсяг експериментальних досліджень (адсорбцію альбуміну та аміноцукрів на поверхні високодисперсних оксидів; синтез нанокомпозитів для дослідження їх методами ІЧ-спектроскопії, ТПД МС, ТСД, лазерно-кореляційної спектроскопії, здійснено інтерпретацію одержаних результатів.

Постановка роботи, обговорення та узагальнення результатів дослідження, написання статей проведено спільно з науковим керівником к. б. н. Н. П. Галаган.

Мас-спектрометричні дослідження здійснено разом з д. ф. -м. н., проф. В. О. Покровським та пров. інж. Б. Г. Місчанчуком. Аналіз ІЧ-спектроскопічних досліджень альбуміну проведено спільно з к. х. н. В. М. Богатирьовим. Дослідження та обговорення результатів, одержаних методом термостимульованої деполяризації виконано з д. х. н., проф. В. М. Гуньком та к. х. н. В. І. Зарком. 1Н ЯМР-дослідження здійснено спільно з д. х. н., проф. В. В. Туровим. Визначення питомої поверхні нанокомпозитів проведено спільно з к. х. н. М. В. Борисенком.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи було представлено на конференціях: Всеукраїнська з міжнародною участю конференція молодих учених,, Наноматеріали в хімії, біології та медицині” (Київ, 2007) ; Тези конференції,, Нанорозмірні системи. Будова – властивості – технології” (Київ, 2007) ; Дев’ята всеукраїнська конференція студентів та аспірантів,, Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2008) ; Всеукраїнська конференція з міжнародною участю, присвячена 90-річчю Національної академії наук України,, Хімія, фізика та технологія поверхні наноматеріалів” (Київ, 2008) ; ХІІІ Всероссийский симпозиум с участием иностранных ученых,, Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности. Приоритетная проблема – синтез нанопористых материалов” (Москва – Клязьма, 2009) ; ІІ Міжнародна (ІV Всеукраїнська) конференція студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології (Київ, 2009) ; Десята Всеукраїнська конференція студентів та аспірантів,, Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2009) ; Всеукраїнська конференція за участю іноземних учених,, Хімія, фізика та технологія модифікування поверхні” (Київ, 2009) ; International symposium devoted to the 80th anniversary of academician O. O. Chuiko,, Modern problems of surface chemistry and physics” (Kyiv, 2010) ; Ukrainian-German symposium,, Physics and chemistry of nanostructures and on nanobiotechnology” (Beregove, The Crimea, 2010) ; Х Український біохімічний з’їзд (Одеса, 2010).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 18 наукових робіт, з яких 7 статей у наукових фахових виданнях та тези 11 доповідей на наукових конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів та методів дослідження, результатів досліджень, представлених у 7 розділах, висновків та переліку посилань. Матеріали дисертації викладено на 161 сторінці друкованого тексту, включаючи 13 таблиць, 43 рисунки та список використаних джерел (208 найменувань).

 

 

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та задачі дослідження, показано наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, наведено особистий внесок здобувача та перелік основних результатів дисертаційної роботи.

У першому розділі проведено огляд літератури за темою дисертації, в якому розглянуто формування поверхневого шару, що складається з біомолекул, будову та властивості поверхні високодисперсних оксидів; фактори, що впливають на адсорбцію білків та вуглеводів на поверхні твердих тіл. Проаналізовано методи, що дозволяють визначати конформаційні зміни при адсорбції білків, шляхи термічного розкладу адсорбованих біомолекул, структуру та термодинамічні характеристики зв’язаної води, вплив речовини на рухливі клітини. На основі аналізу літературних даних зроблено висновки про актуальність та перспективність вибраного напрямку.

Другий розділ містить матеріали, що використані при одержанні нанокомпозитів (НК) : високодисперсний кремнезем (ВДК), титанокремнезем (вміст TiO2 20%, ТК20), алюмокремнезем (вміст Al2O3 1%, АК1), білок ─ бичачий сироватковий альбумін (БСА), аміноцукри N-ацетил-D-глюкозамін (GlcNAc) та D-галактозамін (D-GalN). Описано одержання нанокомпозитів, визначення їх питомої поверхні, вмісту біомолекул у водному розчині, методи дослідження нанокомпозитів, а також спеціалізоване програмне забезпечення, що використано для аналізу експериментальних даних. Для встановлення біоактивності використовували сперму биків, заморожену в лактозо-гліцериновому середовищі в умовах „Національного банку генофонду тварин” (Інститут розведення та генетики тварин НААН, с. Чубинське).

Третій розділ присвячено порівняльному вивченню процесу адсорбції БСА в залежності від рН та аміноцукрів (GlcNAc, D-GalN) на поверхні високодисперсних оксидів, та впливу модифікування кремнезему альбуміном