Введение к работе
.Актуальность проблемы.
Создание синтетических полимерных аффинных адсорбентов, се-[ективно воздействующих на определенный круг соединений многоком-юнентных биологических смесей, представляет одну из актуальных іадач современной химии медико-биологических полимеров. Болыпинст-ю подходов к синтезу аффинных сорбентов связаны с иммобилизацией іиоспецифического лиганда на полимерном носителе имеющем соответс-:вующие физико-химические характеристики. Однако, использование нетода аффинной хроматографии обеспечивает, как правило, только )дну операцию: специфическое взаимодействие удаляемого вещества с мобилизованным физиологически активным веществом (ФАВ). Расшире-ше функционэльных свойств сорбентов для осуществления на полимер-юм носителе последовательно нескольких реакций является принци-зиальным вопросом при создании сорСционно-детоксикационных систем. Решение этой задачи видится в совместной иммобилизации нескольких >АВ, осуществляющих заданный ряд последовательных преобразований доходного субстрата в конечный продукт. Наряду с очевидными (в .трактическом плане) преимуществами таких систем как материалов для гемосорбции, обеспечивающих удаление токсичных веществ и метаболитов, достаточно интересно их исследование с теоретической точки зрения, поскольку в данном случае поведение иммобилизованных многокомпонентных систем ФАВ может существенно отличаться от их поведения в растворе в нативных формах.
В качестве модельного токсина в работе использованы Jpc$opop-ганические соединения (ФОС). Их широкое использование как 'основы пестицидов, участившиеся случаи загрязнения окружающей среды и отравления людей диктуют необходимость разработки эффективных методов детоксикации водных растворов ФОС в мягких условиях, применительно к условиям гемосорбции. механизм тгействия оргяноДосйатов на ^ млекопитающих и человека заключается в инактивации ферментов клас-са В-эстераз, внпо!піямтоГ"ва"йме~~физиологические функции в орга-низмеТ Реакция протекает практически необратимо и отличается высо-кой~специфичностью. Образующиеся фосфорилированные ферменты восстанавливают функциональные каталитические свойства только под действием ряда нуклеофильных агентов. Можно полагать, что совмест-
ная иммобилизация В-эстераз и веществ - "реактиваторов" ингибирс ванных ферментов - может привести к созданию полимерных ферменте подобных реагентов, отличающихся высокой эффективностью и, одної ременю, достаточно высокой селективностью в реакциях детоксикавд водных растворов фосфорорганических соединений. В связи с этш, целью данной работы является разработка подходов к синтезу и изі чение свойств производных -гидрофильных полимеров с иммобилизовав ными ферментами класса холинэстераз и высоконуклеофильными оксиь содержащими лигандами, являющимися реактиваторами ингибированны ферментов, в реакциях с фосфорорганическими токсинами.
Научная новизна.
Впервые разработан метод синтеза ковалентно иммобилизованной в полизкриламидной матрице холинэстеразы, заключающийся в ради кальной сополимеризации "макромономера" фермента с акриламидом присутствии сшивающего агента. Показано, что иммобилизация фермен та в сшитом сополимере не влияет на совокупность его свойств : реакциях со специфическим субстратом, фосфорорганическим ингибито ром и реактиваторами.
Впервые синтезирован ряд оксимсодержащих мономеров ] исследовано их влияние на элементарные стадии радикально! полимеризации. Установлен факт ингибирования полимеризащп вследствии взаимодействия нитрозосоединений как таутомерной формь оксиыа с радикалами роста и предложены методы пониженш ингибирующего действия.
Выявлена определяющая роль микроокружения функциональных ок-симных групп, иммобилизованных в матрице гидрогеля, на их реакционную способность в реакциях сольволиза сложнозфирных субстратов. Определена совокупность структурно-химических параметров сополимеров, позволяющая регулировать их нуклеофильную активность, и показано, что механизм реакции сольволиза органофосфатов оксимсо-держащими сополимерами включает в себя образование промежуточного комплекса.
Впервые показано, что оксимсодержащие сополимеры обладают активностью в реакциях дефосфорилирования ингибированной холинэстеразы.
Впервые, в результате радикальной сополимеризации макромономеров В-эстераз, оксимсодержащего мономера и акриламида в присутст-
вий бифункционального сшивающего агента получены сильнонабухающие системы с соиммоОилизованными оксимными группами и холинэстеразой, обладающие высокой активностью в реакциях сольволиза фосфороргани-ческих соединений. На основании кинетических данных предложен механизм реактивации ингибированного фермента в бинарной системе и установлено определяющее влияние формирования на стадии синтеза устойчивых промежуточных комплексов активный центр фермента -реактиватор на скорость вышеупомянутой реакции.
Проверена возможность использования оксимсодержалю сополимеров в качестве основы покрытий датчиков пьезоэлектрического типа.
Практическая значимость работы состоит в том, что результаты выполненного исследования позволяют существенно повысить эффективность полимерных реагентов, воздействующих на определенный компонент биологической смеси путем подбора соответствующей системы фермент - реактиватор. Синтезированные в данной работе сшитые сополимеры на основе холинзстеразы и оксимсодержащего ли-ганда могут представлять также интерес и как потенциальные гемо-сорбенты для удаления фосфорорганических соединений, а также как покрытия сенсоров для их обнаружения.
Автор защищает:
обнаруженное явление дефосфорилирования (реактивации) иммобилизованной холинзстеразы низкомолекулярными и соиммобилизован-ными с ней оксимсодержащими соединениями.
вывод о механизме реакций сольволиза органофосфатов под действием оксимсодержащих и бинарных (фермент - реактиватор) сополимеров, заключающийся в образовании сложных промежуточных комплексов с фосфорорганическим квазисубстратом и оксимом.
результаты сравнительного анализа реакционной способности нативной, иммобилизованной в полиакриламидный гель и соиммобилизо-ванной с оксимсодержащим реактиватором холинзстеразы в реакции сольволиза фосфорорганических соединений.
результаты испытаний оксимсодержащих сополимеров в качестве основы покрытий датчиков пьезоэлектрического типа для обнаружения паров фосфорорганических соединений в воздухе.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на vni Всесоюзном научном симпозиуме "Синтетические полимеры медицинского назначения" (Киев 1989), на їх Всесоюзном научном симпо-
зиуме "Синтетические полимеры медицинского назначения" (Звените род, 1991), на международной школе-семинаре "Нетрадиционные мето; синтеза полимеров" (Алма-Ата, 1990).
ДуОликации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей 5 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения обзора литературы, экспериментальной части,- результате исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списк литературы. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста иллюстрирована 39 рисунками и 13 таблицами. Список -цитируемо литературы включает 121 наименование.