Физиологически активные полимеры - Платэ Н.А.
Скачать (прямая ссылка):
Интересные результаты были получены японской группой исследователей при оксигенации в водных растворах (pH =12) комплекса гемина с поли-?-лизином, построенного по типу Д [10]. Оксигенация протекала кооперативно с коэффициентом Хилла п « 2 (для Нв п = 2,8 при pH = 7).
Эффект снижался (п =
= 1,3—1,8) добавками, нарушающими спиральную структуру поли-/,-лизина, а для полимеров не имеющих упорядоченной структуры (например, поливинилпиридина) не на-
ис- 7.1. Происхождение кооператив ности при оксигенации комплекса ге-а с гюли-i.-лизином (пояснения см.
В тексте) [10]
блюдался вовсе. Происхождение кооперативности видно из рис. 7.1. Гем координирует две е-аминогруппы лизиновых остатков поли-?-лизина, находящиеся в пространственной близости друг к другу. Поскольку расстояние между ними не соответствует оптимальному шестикоординатному комплексу, происходит либо искривление спирали, образуемой главной полимерной цепью (рис. 7.1, а), либо плоскость гема занимает несимметричное относительно лиганд положение (рис. 7.1,6). Оба варианта энергетически не выгодны. Когда одна из геминовых молекул связывается с Ог, спираль распрямляется, и это движение передается дальше по полимерной цепи с выигрышем энергии. В результате следующие молекулы 02 реагируют легче. Авторы назвали этот эффект «псевдоаллостерией»; его происхождение в принципе аналогично аллостерическому (кооперативному) эффекту в Нв. К сожалению, сродство описанной модели к кислороду очень велико, а pH = 12, при котором она функционирует, физиологически не имеет смысла.
Замена гема на металлсодержащий «пикет-фенз» порфирин [4] (типа Е) приводит к более устойчивым пятикоординатным комплексам. Синтезирован трехблочный полимер-носитель типа А — Б — А (7.3), содержащий имидазольный лиганд, с которым координирован «пикет-фенз» железопорфирин [11]:
подступ igO^j-coceH^s-^ci i2ci снгсн^—sc6h4co-[-och2ci он
Гидрофобный полистирольный блок, содержащий имидазольный лиганд в низкой концентрации, обеспечивает условия для обратимой оксигенации, а фланкирующие полиэтиленоксидные блоки придают системе растворимость в воде, в которой она и действует. Хотя стабильность системы к окислению пока недостаточна, такой подход может оказаться перспективным.
Другой подход к получению стабильного переносчика 02 состоит во включении «пикет-фенз» железопорфирина в коацер-ваты полиэлектролитпых комплексов [12] для более эффективной изоляции от окружающей среды. Описанные выше производные гемина с ковалентно связанными имидазольными и 2-ме-тилимидазольными лигандами были включены в коацерваты из ионена и полиакриловой кислоты размером < 8 мкм (сравнимым с размерами эритроцита). Такие коацерваты существовали в водной среде до 20 мин в оксигенированном состоянии.
Включение железоиорфиринов в липосомы позволило сделать следующий шаг на пути стабилизации оксигенированных комплексов. Эти работы, не связанные с использованием макромолекулярных веществ, здесь не рассматриваются.
Сегодняшнее состояние работ по созданию синтетических переносчиков 02 показывает, что несмотря на значительный прогресс, еще достаточно далеко до получения результатов, которые могли бы быть использованы в медицине. Поэтому внимание исследователей привлекла возможность создания переносчиков Ог, в первую очередь КЗПК, на основе природного Нв. Для того чтобы такой внеэритроцитарный водорастворимый переносчик 02 был бы применим в клинике, он должен удовлетворять приведенным выше требованиям для КЗПК. Исследования по растворимому внеэритроцитарному переносчику 02 на основе Нв базируются на следующих принципах:
Нв, очищенный от компонентов мембран эритроцитов, не токсичен и не антигенен в больших дозах и способен к обратимому переносу in vivo аналогично эритроцитам, хотя его газотранспортные характеристики хуже, чем у эритроцитов, из-за отсутствия 2,3-дифосфоглицерата;
Нв стабильнее цельной крови и может храниться длительное время лиофильно высушенным; сырье для получения Нв доступно;
газотранспортные характеристики Нв могут быть существенно улучшены и доведены до характеристик, присущих крови, в результате ковалентного присоединения к нему пиридок-сальфосфата или других аналогичных соединений;
время циркуляции Нв в кровяном русле (примерно 2—3 ч в зависимости от дозы) недостаточно для практических целей, но может быть увеличено в результате присоединения Нв к полимерному носителю, либо внутри- или межмолекулярного сшивания.
Таким образом, получение КЗПК на основе Нв включает следующие основные этапы:
разработка методов связывания Нв с полимерами и методов его сшивания;
разработка способов регулирования способности к переносу кислорода модифицированных Нв с максимальным приближением этих свойств к свойствам крови;
изучение безопасности применения модифицированных Нв в качестве КЗПК с учетом требуемых высоких доз (фармакокинетика, метаболизм, влияние на нормальные физиологические процессы, особенно на кроветворение).
Основное препятствие для использования раствора свободного от стром (оболочек эритроцитов) Нв, в качестве КЗПК заключается в том, что Нв быстро покидает кровяное русло через почки. В ходе гломерулярной фильтрации тетрамерная молекула Нв с М = 64 тыс., по-видимому, распадается на
