ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные вопросы, связанные с иммобилизацией белков из "Химия привитых поверхностных соединений" Оптимизация условий осуществления каталитической реакции для достижения высоких скоростей и селективности процесса предполагает регулирование множества факторов. В частности, речь идет о подборе растворителя и температуры, размера частиц и пор неорганического носителя, скорости перемешивания, концентрации субстрата (давления для газов) и т.д. В случае ГМК число изменяемых параметров еще больше можно варьировать природу металла, лигандов, а также строения металлокомплекса. Оптимизация каталитического процесса по всем переменным относится к весьма трудоемким задачам [508]. Вполне отчетливое представление о трудности обсуждаемой задачи возникает, если учесть, что оптимизация эксперимента по 15 переменным требует выполнения 2 (32 768) опытов. Благодаря матричному двухуровневому подходу Плакетта — Бермана поиск оптимальных условий проведения реакции с учетом п переменных может быть ограничен п + 1 опытом [508-510]. [c.496] Искусственные биоматериалы, как минеральной, так и органополимерной природы, широко используются в современной биотехнологии и медицине (табл. 8.10). Успешное функционирование большинства перечисленных биоматериалов и биомедицинских устройств в значительной степени зависит от процессов, происходящих на их поверхностях, а точнее, на межфазной границе, образующейся при попадании биоматериала в организм. Первое, что происходит при контакте инородного объекта, каковым является биоматери 1л для организма, с биологической жидкостью — это адсорбция белков на его поверхности и последующие процессы, происходящие на поверхности биоматериала в организме, будут определяться именно свойствами этого адсорбционного слоя. [c.497] Изучению механизма адсорбции биополимеров на различных поверхностях посвящено огромное число экспериментальных и теоретических работ и написано значительное количество обзорной литературы и книг. Для ознакомления с последними достижениями в данной области см. [518-521]. Несмотря на интенсивные исследования в силу исключительной сложности процесса многие аспекты механизма адсорбции белков являются спорными и не вполне разрешенными. Согласно общепринятым представлениям [515], начальными процессами неспецифической сорбции белков являются гидрофобные взаимодействия между поверхностью и гидрофобными участками белка. Первичная адсорбция в значительной степени обратима и связь белка с поверхностью несильная. Однако вслед за первичной адсорбцией может последовать частичная денатурация и разворачивание белковой глобулы, что приводит к увеличению силы взаимодействия белка с поверхностью и необратимости адсорбции. Для реальных биологических жидкостей, содержащих сотни белков и других веществ, ситуация значительно усложняется благодаря конкурентным адсорбционным и постадсорбционным взаимодействиями, что усложняет исследование и описание происходящих процессов. [c.497] Согласно [515], взаимодействие клеток с поверхностью, например при контакте клеточной суспензии с биоматериалом, в очень упрощенном виде включает в себя три последовательных процесса. На первой стадии происходит адсорбция белков. [c.497] ПЭГ-цепей с водой. Адсорбция белков на таких поверхностях должна сопровождаться выдавливанием молекул воды из привитого слоя и дегидратацией ПЭГ. [c.500] Дегидратация полимерных цепей термодинамически невыгодна, что и определяет биологическую инертность данных поверхностей. Теория Де Жена и Андраде предсказывает, однако, что только достаточно длинные полимерные цепи ПЭГ со степенью полимеризации 80-120 звеньев и больше способны создать стерический барьер на поверхности, препятствующий адсорбции белков. Вместе с тем отсутствие адсорбции белков наблюдается также и для значительно более коротких цепей ПЭГ всего в несколько звеньев [525]. Например, в работах [530, 531] было показано, что монослои Н8(СН2)цЕС ОН (EG = (СН2СН2О) п — 2 7). закрепленные на золоте, эффективно препятствуют адсорбции белков с различным диапазоном молекулярных масс, изоэлектрических точек и суммарным зарядом белковых глобул. Авторы [530, 531] отмечали, что механизм предотвращения неспецифической адсорбции для плотных монослоев должен отличаться от предсказанного в работах [515, 528, 529]. Действительно, высокая плотность упаковки молекул в монослоях (около 5 групп/нм ) исключает гидратирование привитых цепей. [c.500] Цитированные результаты, на наш взгляд, убедительно демонстрируют, что такие характеристики поверхности, как гидрофильность и гидрофобность, совершенно недостаточны для описания модифицированных поверхностей применительно к их взаимодействию с биологическими объектами. Понятхю, что адсорбционные свойства зависят также и от динамических свойств привитых молекул, степени кристалличности монослоев, наличия разупорядоченных доменов, их распределения и т. п. Влияние данных параметров поверхности на адсорбцию биополимеров и клеток практически не исследовано, и можно предположить, что это направление будет бурно развиваться в ближайшее время. [c.503] Управление адгезией клеток и бактерий. Значительный исследовательский интерес связан с использованием химического модифицирования для управления взаимодействием клеток с поверхностью. Один из широко применяемых подходов состоит в микроструктурировании поверхности, т.е. создании на поверхности определенного рисунка [564]. Методы создания различных микроструктур на поверхности подробно рассмотрены в разд. 5.9. Наиболее часто для создания микроструктур с целью управления взаимодействия клеток с поверхностью используются методы микроконтактной печати и фотолитографии. [c.506] Кинетика адсорбции / адгезии клеток крови при взаимодействии цельной крови с гидрофобизованным стеклом (обработка гексаметилдисилазаном) и гидрофильным немодифицированным стеклом была подробно изучена в работе [560]. Количества адсорбированных клеток на поверхности определяли методом микроскопии после обработки образца мечеными антителами, специфичными к определенной группе клеток. Оказалось, что самыми первыми на поверхности адсорбируются тромбоциты. Остальные клетки (лейкоциты, нейтрофилы, моноциты и лимфоциты) обнаруживаются на поверхности лишь спустя несколько десятков минут. Кинетика процессов осаждения клеток достаточно сложна, временные зависимости количества адсорбированных клеток немонотонны и имеют максимумы, что, вероятно, отражает конкурентные взаимодействия при взаимодействии клеток с поверхностью. Например, для адсорбции тромбоцитов на немодифицированном стекле кинетическая кривая имеет два максимума для времени контакта 2 мин и 8 ч, а после 48 ч контакта тромбоцитов на поверхности не наблюдается вовсе. В случае модифицированного стекла наибольшая адсорбция тромбоцитов наблюдается соответственно после 8 мин и 24 ч контакта, а после 48 ч контакта адсорбция резко снижается, но полностью не исчезает. В целом для тромбоцитов, лейкоцитов, нейтрофилов и моноцитов количество клеток, адсорбирующихся на силанизированном стекле, выше, чем на немодифицированном стекле. Для лимфоцитов наблюдалась обратная ситуация — адгезия на немодифицированном стекле выше, чем на модифицированном. [c.507] Вернуться к основной статье