Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Лисичкин Г.В. -> "Химия привитых поверхностных соединений " -> 251

Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.

Лисичкин Г.В., Фадеев А.Ю. Сердан А.А., Нестеренко П.Н. Химия привитых поверхностных соединений — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 592 c.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка): himiyprivitihpoverhnostnihsoedineniy2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 245 246 247 248 249 250 < 251 > 252 253 254 255 256 257 .. 300 >> Следующая

Химическое модифицирование поверхности, позволяя в принципе конструировать поверхности с заданной структурой и составом поверхностных групп, является мощным инструментом для создания материалов с требуемыми адсорбционными и адгезионными свойствами. Хорошо охарактеризованные органические монослои силанов или тиолов, закрепленные на гладких подложках, представляют собой идеальную систему для исследования роли химии поверхности и механизмов ад-
498
Применение поверхностно-модифицированных материалов
сорбции на молекулярном уровне [514]. Для исследования адсорбции биополимеров на гладких подложках наиболее приспособлены методы эллипсометрии [549], поверхностного плазмон-резонанса [514], ИК-спектроскопии [549], пьезокварцевого микровзвешивания [567] и др. Данные методы позволяют исследовать адсорбционное равновесие как в статических условиях, так и в потоке, а также, что весьма ценно, кинетику адсорбции биополимеров в реальном времени in situ, не прерывая процесса адсорбции. Для изучения адсорбированных клеток используются методы сканирующей электронной и оптической микроскопии.
Биоинертные поверхности. Одна из важнейших задач при разработке биоматериалов состоит в получении так называемых биоинертных поверхностей, т. е. поверхностей, на которых отсутствует неспецифическая адсорбция белков. Биоинертные поверхности необходимы для создания материалов, которые бы не загрязнялись при контакте с организмом, что важно, например, для катетеров и медицинских зондов. Биоинертность важна также для эффективной работы биосенсоров, разделительных мембран и др. В данном направлении ведутся интенсивные исследования и достигнуты впечатляющие результаты. Среди наиболее хорошо исследованных поверхностных групп, ингибирующих адсорбцию биополимеров, находятся полиэтиленгликоль, фосфорилхолин и полиуглеводы (рис. 8.27).
СН,
\
Рис. 8.27. Функциональные группы, присутствие которых па поверхности снижает неспецифическую адсорбцию биополимеров и адгезию клеток: а — полиэтиленгликоль, б — поли-карбоксиметилдекстран, в — фосфоринхолин
Вероятно, наиболее хорошо исследованными являются поверхности, содержащие химически привитые цепи полиэтиленгликоля — ПЭГ [517, 522, 558]. Прививку ПЭГ можно осуществлять методом сборки, например обрабатывая аминопропиль-ные поверхности ПЭГ-изоцианатом [523, 524], или обработкой поверхности кремния либо стекла соответствующим кремнийорганическим производным ПЭГ [525, 526] (рис. 8.28). Для прививки на золото используют соответствующие тиолсодержащие производные ПЭГ [531, 549]. На полимерных подложках ПЭГ можно закреплять путем прививочной полимеризации [517, 557]. Как было показано во многих работах [523-525, 527, 552-555, 557], закрепление ПЭГ-цепей приводит к поверхностям, которые практически не адсорбируют белки, различные клетки, а также бактерии.
Механизм биоинертности ПЭГ-поверхностей был изучен в теоретических работах Де Жена и Андраде с сотр. [515, 528, 529]. Согласно этим исследованиям, ПЭГ-поверхности в значительной степени гидратированы благодаря взаимодействиям
8.6]
Химия поверхности и биоматериалы:
499
ПЭГ-цепей с водой. Адсорбция белков на таких поверхностях должна сопровождаться «выдавливанием» молекул воды из привитого слоя и дегидратацией ПЭГ.
Л
^Si—ОН
Я
-сн.
Рис. 8.28. Получение биоипертных поверхностей путем прививки цепей полиэтилен-
гликоля
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 HS(CH2)]]EG„OH (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/нм2) исключает гидратирование привитых цепей.
Существенным недостатком поверхностей на основе ПЭГ является их легкая окисляемость на воздухе, а также in vivo. Окисление приводит к появлению функциональных групп, специфически взаимодействующих с белками, росту необратимой адсорбции и потере биоинертности.
Другим примером биоинертных поверхностей являются поверхности, содержанте фосфолипидные, в частности фосфорилхолиновые группы [532-536]. Считается, что фосфорилхолиновая группа благодаря своей цвиттер-ионной структуре сильно гидратирована. Это приводит к возникновению структурированного слоя воды на таких поверхностях, который препятствует адсорбции биополимеров [533-535]. Исследованию адсорбции биополимеров и адгезии клеток на различных фос-форилхолинсодержащих полимерах посвящена обширная литература (см. обзор [537]). Получены впечатляющие результаты по существенному снижению биозагрязнения медицинских поверхностей, например инструментов, зондов и др., во время контакта с организмом в клинических условиях.
Предыдущая << 1 .. 245 246 247 248 249 250 < 251 > 252 253 254 255 256 257 .. 300 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed