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

Методом низькотемпературної 1Н ЯМР-спектроскопії встановлено, що у вихідному зразку (рис. 6, а) реєструється широкий сигнал води, хімічний зсув якого (δН = 5 м. ч.) співпадає з хімічним зсувом рідкої води (сильноасоційована вода). Зі зниженням температури інтенсивність сигналу зменшується внаслідок часткового замерзання внутрішньоклітинної води. Сигнал сильноасоційованої води перестає реєструватися при T < 230 K. При додаванні хлороформу (рис. 6, б, в), який дозволяє визначити поведінку води (є модельна система), крім основного сигналу, з’являється сигнал слабкоасоційованої води з хімічним зсувом δН ≈ 2 м. ч. Його інтенсивність не перевищує 12% від інтенсивності сигналу сильноасоційованої води і слабко змінюється зі зменшенням температури до 210 К. Тому вся слабкоасоційована вода може бути віднесена до сильнозв’язаної.

Зі зростанням концентрації внутрішньоклітинної води (рис. 6, г) ширина сигналів зменшується, що зумовлено зростанням рухливості молекул води і помітні два сигнали слабкоасоційованої води при δН = 1, 3 і 2 м. ч. Крім того, в спектрах спостерігаються сигнали CHCl3 (δН = 7, 16 м. ч.) і ТМС (δН = 0 м. ч.), що використовуються як стандарт при вимірюванні хімічного зсуву. Відповідно, хлороформ легко проникає в частково дегідратовані репродуктивні клітини і впливає на формування кластерів слабкоасоційованої води.

Таким чином, глибока дегідратація репродуктивних клітин не є обов’язковою умовою переходу всієї внутрішньоклітинної води в сильнозв’язаний стан. Навпаки, доля сильнозв’язаної води в клітинах, що містять 30 мас. % залишкової води, вище, ніж для клітин, які містять лише 10 мас. % води. Вірогідно, це викликано тим, що основна кількість сильнозв’язаної води може знаходитись тільки в порожнинах з визначеною геометрією і властивостями поверхні, які змінюються при підвищенні дегідратації. Саме в таких порожнинах вода утворює з органічними молекулами кластерні структури різної стехіометрії. В їх формуванні можуть брати участь як полярні, так і неполярні органічні молекули, що визначає зміну внесків сильно- і слабкоасоційованої води. 

 

 

Температура вказана в Кельвінах. 

При введенні в систему ДМСО, що широко використовується як кріопротектор, крім сигналів сильно- і слабкоасоційованої води, з’являється сигнал при δН = 3, 5 м. ч., який може бути віднесений до асоціатів (CD3) 2SO…НОН. Інтенсивність цього сигналу збільшується зі зростанням концентрації ДМСО.

При використанні такого слабкополярного розчинника як хлороформ при зникненні його об’ємної фази (в результаті повільного випаровування) спостерігається перерозподіл інтенсивностей сигналів всіх типів води, зростання хімічного зсуву сильноасоційованої води зі зниженням температури її замерзання. Це свідчить про зміну будови кластерів, що відповідають за сигнал сильноасоційованої води. Такі зміни можуть відбуватися і внаслідок включення в кластери молекул ДМСО.

У сьомому розділі представлені дослідження біологічної активності НК на основі дисперсних оксидів, БСА та N-ацетил-D-глюкозаміну.

Як метод для оцінки біоактивності використано лазерно-кореляційну спектроскопію. Встановлено, що найбільший відсоток рухливих клітин спостерігається для змішаних оксидів, порівняно з ВДК (рис. 7, а). На відміну від АК1 він більше майже в 1, 5 рази для ТК20. Для всіх зразків дисперсних оксидів їх більш високі концентрації в кріосередовищі зумовлюють пригнічення рухливості клітин.

Модифікування поверхні досліджених кремнеземів білком суттєво змінює параметри руху клітин, що залежать також від особливостей поверхні вихідних дисперсних оксидів. Так, для НК «ВДК/БСА» рухливість клітин збільшується в 1, 6-1, 8 рази, порівняно з вихідним ВДК при концентрації 0, 002-0, 01% (рис. 7, в). Але у випадку змішаних оксидів з альбуміном вона зменшується майже в 1, 8-3, 7 та 1, 5 рази відповідно для «ТК20/БСА» і «АК1/БСА» в межах 0, 002-0, 15%. Останнє може бути пов’язане зі зменшенням кислих містків на поверхні змішаних оксидів, що, вірогідно, приймають участь в адсорбції БСА. 

  

 

1 – ВДК, 2 – ТК20, 3 – АК1, 4 – «ВДК/БСА», 5 – «ТК20/БСА», 6 – «АК1/БСА». 

На поверхні «ТК20/БСА» максимальна кількість рухливих клітин спостерігається при його концентрації 0, 15%, а для зразка «АК1/БСА» – при 0, 01%, що може бути зумовлене максимальною адсорбцією БСА та нахиленим розташуванням молекул білка на поверхні вихідного ТК20. Крім того, як і у випадку вихідних зразків ВДК та АК1, зі збільшенням концентрації НК «ВДК/БСА» і «АК1/БСА» характерне зменшення кількості рухливих клітин. Це також може бути зумовлено пласкою конформацією молекул альбуміну на вихідних зразках ВДК та АК1. Сказане узгоджується з адсорбційними та ІЧ-спектроскопічними даними.

Отже,