Введение к работе
Актуальность темы. Конкурентная адсорбция белков играет важную ром, во многих процессах, происходящих на границе раздела чужеродной поверхности с биологическими средами, такими, как ткань, кровь, лимфа и т.п. Особый интерес представляют исследования механизма адсорбции белков, являющейся первичной стадией взаимодействия чужеродной поверхности с кровью, при нахождении взаимосвязи между физико-химическими и гемосовместимыми свойствами различных изделий и устройств медицинского назначения.
Впервые эффехт конкурентной адсорбции белков, заключающийся в замещении адсорбированного на поверхности стекла фибриногена человека (ФГЧ) высокомолекулярным кининогеном, был обнаружен Вроманом (Leo Vroman) в 1978 г. с использованием метода связывания антигена антителом. Данный эффект замещения адсорбированного белка другим белком с большей молекулярной массой, названный впоследствии эффектом Вромана, был подтвержден рядом исследователей при регистрации радиоизотопным методом кинетики адсорбции ФГЧ из плазмы на поверхность материалов различной природы. На кинетической кривой адсорбции фибриногена это сопровождается появлением локального максимума.
Информативным методом регистрации кинетики адсорбции белков плазмы крови на поверхность твердого тела является флуоресценция полного внутреннего отражения (ФПВО). В отличие от ранее использованных.методов исследования конкурентной'адсорбции, включая радиоизотопяый, ФПВО позволяет проводить измерения в потоке и реальном масштабе временя. В Центре по исследованию гемосовместимых бноматериалов НИИ трансплантологии и искусственных органов методом' ФПВО был проведен цикл работ по изучению кинетики адсорбции белков из однокомпонентного раствора на поверхность кварца и различных полимерных материалов медицинского назначения. Изучение адсорбции того пли иного белка из многокомпонентных белковых растворов, в Которых происходит конкуренция за места адсорбции, является следующим шагом в фундаментальних исследованиях механизма взаимодействия чужеродной поверхности с кровью vi другими биологическими средами.
Мель работы. Настоящая работа посвящена изучению методом флуоресценции полного внутреннего отражения механизма конкурентной адсорбции белков на поверхность полидиметилсилоксана (ПДМС), гексадецилтрихлорси —
лана (ГДТС) и аморфного кварца (КУ) из модельных растворов, разбавленной сыворотки и плазмы крови человека.
Задачи исследования. Исходя из поставленной цели, основные задачи исследования сводились к следующему:
1. изучение механизма адсорбции сывороточного альбумина человека
(САЧ) и гамма — глобулина человека (ГГЧ) из бинарных растворов друг с другом
и фибриногеном (ФГЧ), а также из тройных систем с ФГЧ;
-
изучение механизма адсорбции САЧ и ГГЧ из разбавленной плазмы и сыворотки кровя человека на аморфный кварц;
-
построение схемы конкурентной адсорбции белков из многокомпонентных систем.
Научная новизна и практическая значимость. Впервые, с помощью метода ФПВО 'исследована конкурентная адсорбцию белков, меченных изотноцианатом флуоресцеина (ФИТЦ), из модельных белковых растворов, разбавленной сыворотки и плазмы на поверхность кварца и полимерных материалов. При адсорбции САЧ и ГГЧ нз бинарных растворов на поверхность кварца, ПДМС и ГДТС обнаружен эффект, противоположный эффекту Вромана, а именно, показано, что при определенных концентрациях белков может происходит замещение адсорбированных молекул белка большой молекулярной массы (ГГЧ) молекулами белка с меньшей молекулярной массой (САЧ). Предложена схема конкурентной адсорбции двух белков, различной молекулярной массы и структуры, учитывающая конкуренцию белков за центры адсорбции, процессы замещения и десорбции и объясняющая механизм появление локального максимума на кинетических кривых адсорбции исследованных белков на поверхность ПДМС, ГДТС и КУ из модельных растворов, плазмы и сыворотки. На примере поверхности кварца доказана возможность вытеснения адсорбированного на поверхности САЧ непосредственно ФГЧ без промежуточного участия ГГЧ. Показано, что при конкурентной адсорбции из многокомпонентных белковых сред ФГЧ, по сравнению с другими белками крови, играет наиболее активную роль в процессе вытеснения адсорбированных молекул САЧ в 1 ГЧ.
Понимание механизма адсорбции белков на чужеродную поверхность необходимо для целенаправленного синтеза биосовместимых полимеров, а также при разработке различных медицинских изделий' и устройств (бяосепсоры, полимерные системы пролонгированного действия, искусственные органы).
Апробация работы. Материалы работы докладывались на конференции Американского общества искусственных органов (ASAJO) "Cardiovascular Science and Technology", Washington, декабрь 1994; симпозиуме "Биопротезы в сердечно — сосудистой хирургии", Кемерово, октябрь 1995; семинаре Центра по исследованию гемосовместимых биоматериалов НИИ трансплантологии и искусственных органов, Москва, июль 1996.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в б печатных работах.
ш.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глаа, заключения, содержит п '** страниц ^ н список литературы из наименований.