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

Енергія руху клітин найбільша в присутності змішаних оксидів, порівняно з ВДК. При цьому вказаний параметр для вихідних ТК20 та АК1 має незначну відмінність (рис. 7, б). Після адсорбції альбуміну на їх поверхні спостерігається підвищення енергії руху клітин для «ВДК/БСА» майже у 1, 5 рази (при його концентрації 0, 01%), але для змішаних оксидів, навпаки, відзначено падіння активності клітин за цим параметром для «ТК20/БСА» та «АК1/БСА» відповідно майже в 3, 5 та 1, 5 рази при тій концентрації, що і у випадку НК «ВДК/БСА» (рис. 7, г). Це зумовлено тим, що активні центри поверхні зв’язані з білком водневим зв’язком, що зумовлює зниження життєздатності клітин. Встановлено, що залежність НК «ВДК/БСА» від концентрації виражена куполоподібною кривою з максимумом його концентрації при 0, 01%. Тобто при співставленні з ВДК відмічено зміщення максимальної активності в область більших концентрацій. Для змішаних оксидів така форма кривої не спостерігається. Вірогідно, при адсорбції білка на поверхні вказаних оксидів приймають участь не лише силанольні групи поверхні, а також і бренстедівські та льюїсівські кислотні центри. Отже, енергія руху клітин збільшується в ряду: ТК20/БСА < ВДК < АК1/БСА < ВДК/БСА < АК1 < ТК20. В усіх випадках за винятком «ТК20/БСА» при збільшенні концентрації НК спостерігається зменшення енергії руху досліджених клітин.

Таким чином, встановлено, що, виходячи з параметрів руху клітин, не тільки ВДК, але і змішані оксиди на його основі, а саме ТК20 та АК1 здатні стимулювати, в межах певних концентрацій, життєздатність деконсервованих гамет бика. Наявність білка на поверхні змішаних оксидів, на відміну від ВДК, зменшує вказані параметри, що свідчить про важливу роль бренстедівських та льюїсівських кислотних центрів в прояві біоактивності титано- та алюмокремнеземів.

Щодо аміноцукру GlcNAc, то встановлено, що в межах досліджуваних концентрацій спостерігається підвищення енергії руху гамет, порівняно з контрольною суспензією (рис. 8). Найбільша активність характерна для НК «ВДК/GlcNAc». Для «ВДК/GlcNAc» та «ВДК/БСА (рН 4, 8) /GlcNAc» оптимальними були концентрації 0, 15%. 

 

 

Встановлено, що іммобілізація аміноцукру GlcNAc також сприяє підвищенню життєздатності гамет. Однак, попередня обробка поверхні ВДК білком дещо знижує рухливість гамет в присутності таких НК (рис. 8). Одержані дані добре узгоджуються з результатами по адсорбції. Зменшення кількості рухливих клітин для НК «ВДК/БСА/GlcNAc» може бути зумовлене повним екрануванням молекулами білка силанольних груп, а також надто міцним зв’язуванням GlcNAc з закріпленим на поверхні адсорбенту БСА. Останнє підтверджується результатами ІЧ-спектроскопії.

При адсорбції GlcNAc на поверхні «ВДК/БСА» частина молекул води в гідратній оболонці альбуміну може заміщуватись молекулами аміноцукру. При цьому відбувається зміна конформації білкових молекул, а також, вірогідно, зменшується їх гідрофільність та концентрація незамерзаючої води в клітині. Сказане впливає на зниження рухливості деконсервованих гамет бика та підтверджується даними розділу 6.

Оптимальні концентрації НК, одержані на основі вимірювання енергії руху гамет, підтверджуються і іншими параметрами, а саме швидкістю руху та частотою обертання клітин. Однак, найбільша кількість рухливих клітин реєструвалась при більш низьких концентраціях НК: для «ВДК/GlcNAc» Сдосл = 0, 01%, для «ВДК/БСА (рН 4, 8) /GlcNAc» – 0, 15%. Це можна пояснити тим, що в суспензії клітин завжди знаходяться клітини в різних фізіологічних станах, відповідно, їх чутливість по відношенню до однієї і тієї ж концентрації НК може бути різною. Не виняток, що нанокомпозити з іммобілізованим вуглеводом можуть проявляти вибіркову взаємодію з певними фрагментами клітинної поверхні і, таким чином, впливати на активність ферментів, вбудованих в мембрану, які відповідають за рух клітин.

 

 

Проведено експериментальні дослідження сорбційних процесів взаємодії аміноцукрів із поверхнею вихідних та модифікованих бичачим сироватковим альбуміном (БСА) високодисперсного кремнезему та змішаних оксидів на його основі. Проаналізовано особливості будови поверхневого шару нанокомпозитів та зміни внутрішньоклітинного стану води в частково дегідратованих нативних гаметах бика. Визначені шляхи практичного застосування утворених нанокомпозитів, зокрема у біотехнології для збереження генофонду сільськогосподарських тварин.

1. Вперше доведено, що титано- та алюмокремнеземи, як і високодисперсний кремнезем, адсорбують на вихідній та модифікованій альбуміном поверхні аміноцукри (N-ацетил-D-глюкозамін та D-галактозамін). Найбільша адсорбція N-ацетил-D-глюкозаміну спостерігається на поверхні всіх зразків титанокремнезему, а D-галактозаміну – на поверхні вихідного алюмокремнезему та з білком при рН 4, 8, а також титанокремнезему з білком (рН 2, 5 та 7, 0) за рахунок наявності активних центрів різної природи (силанольні групи, бренстедівські та льюїсівські кислотні центри).

2. Методом ІЧ-спектроскопії встановлено, що завдяки адсорбції білка на поверхні досліджених кремнеземів (на відміну від його стану у водному розчині) відбувається перехід молекул альбуміну зі згорнутої конформації до розгорнутої, на що вказує поява плеча у смузі поглинання «Амід І» при 1630 см-1. Це сприяє утворенню нових активних центрів поверхні кремнезему з білком для подальшого зв’язування на ній аміноцукру.

3. Методом температурно-програмованої десорбційної мас-спектрометрії вивчено особливості термолізу одержаних нанокомпозитів на основі кремнеземів із біомолекулами. Визначено, що пік виділення сірководню (якому відповідає компонента з а. о. м. 34)