Главная » 2014 » Июнь » 26 » Скачать Формирование поверхностной структуры монодисперсных микросфер на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином. Скуркис, бесплатно
02:38
Скачать Формирование поверхностной структуры монодисперсных микросфер на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином. Скуркис, бесплатно
Формирование поверхностной структуры монодисперсных микросфер на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином
Диссертация
Автор: Скуркис, Юлия Олеговна
Название: Формирование поверхностной структуры монодисперсных микросфер на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином
Справка: Скуркис, Юлия Олеговна. Формирование поверхностной структуры монодисперсных микросфер на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином : диссертация кандидата химических наук : 02.00.06, 02.00.11 Санкт-Петербург, 2005 149 c. : 61 06-2/13
Объем: 149 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2005
Содержание:
Введение
Глава I Обзор литературы
11 Эмульсионная и дисперсионная полимеризация как методы получения полимерных микросфер
111 Механизм процесса эмульсионной полимеризации
112 Монодисперсные латексы
113 Особенности безэмульгаторной эмульсионной полимеризации
114 Функциональные группы на поверхности частиц
115 Поверхностная морфология частиц, полученных методом эмульсионной сополимеризации
116 Полимерные частицы размером более 1 мкм
117 Механизм процесса дисперсионной полимеризации в полярных средах
118 Влияние условий дисперсионной полимеризации на характеристики частиц
119 Поверхностная морфология частиц, полученных методом дисперсионной полимеризации
12 Взаимодействие биолигандов с поверхностью полимерных микросфер
121 Адсорбция
122 Ковалентное присоединение биолигандов
1221 по карбоксильным поверхностным группам
1222 по альдегидным поверхностным группам
123 Адсорбция и хемосорбция синтетических пептидов
13 Преимущества и перспективы метода реакции агглютинации латекса
Глава II Объекты и методы исследования
II1 Исходные реагенты
II 11 Мономеры
И 12 Прочие реагенты
II2 Методы синтеза
1121 Получение микросфер полистирола методом дисперсионной полимеризации в полярных средах
1122 Получение микросфер поли(стирол/акролеин)а методом безэмульгаторной эмульсионной полимеризации
ИЗ Методы изучения процесса полимеризации и характеристик образуемых полимерных частиц
1131 Изучение кинетики (со)полимеризации методом газовой хроматографии
1132 Определение молекулярной массы полимеров
1133 Определение содержания гель - фракций в сополимерах поли(стирол/акролеин)а
1134 Определение размеров микросфер методом электронной микроскопии
1135 Определение содержания сухого вещества в латексе
1136 Определение поверхностной концентрации функциональных групп латексов
11361 Кондуктометрическое титрование карбоксильных групп
11362 Кондуктометрическое титрование альдегидных групп
1137 Определение адсорбционных характеристик латекса методом непрерывного потенциометрического титрования
1138 Анализ полученных полимеров
11381 Анализ сополимерной структуры микросфер ПСАК
11382 Анализ полимерного состава привитых сополимеров
1139 Анализ полимеров методом ИК-спектроскопии
11310 Изучение электрофоретической подвижности микросфер методом микроэлектрофореза
II4 Метод связывания белка
1141 на поверхности карбоксилированных латексов ПС
1142 на поверхности частиц ПСАК с альдегидными группами
II5 Определение концентрации белка на поверхности частиц латексов
1151 методом Лоури-Фолина
1152 методом высокоэффективной монолитной дисковой хроматографии (ВЭМДХ)
Глава III Результаты и их обсуждение
III 1 Безэмульгаторная эмульсионная сополимеризация стирола с акролеином
1112 Дисперсионная полимеризация стирола
1113 Связывание биолигандов с частицами ПСАК и ПС, влияние на их электроповерхностные свойства
11131 Электроповерхностные свойства микросфер поли(стирол/акролеин)а до модификации белком
11132 Связывание белка с частицами ПСАК
11133 Электроповерхностные свойства микросфер поли(стирол/акролеин)а после модификации белком
11134 Электроповерхностные свойства микросфер полистирола до и после модификации белком
11135 Конструирование латексных тест-систем для определения возбудителей легионелеза
11136 Конструирование латексных тест-систем для определения антител к ВИЧ
Выводы
Введение:
Монодисперсные полимерные микросферы применяются в различных областях науки и техники. Их правильная сферическая форма и монодисперсность позволяют широко использовать полимерные микросферы в качестве модельных коллоидов при изучении реологического поведения, стабильности, седиментации, электрокинетики и агрегации коллоидов. Достаточно крупные монодисперсные полимерные частицы с диаметром более 1 мкм могут быть использованы в качестве сорбентов для анализа и разделения биологически активных веществ (БАВ) методами жидкостной хроматографии. В последние годы монодисперсные полимерные микросферы эффективно применяются в иммуноанализе в качестве носителей иммунореагентов, среди которых главную роль играют белки. Молекулы БАВ содержат в своем составе разнообразные ионогенные группы, поэтому они не только могут вступать в специфические взаимодействия с поверхностью полимерного носителя, но и влиять на распределение поверхностного заряда. Поверхностный заряд полимерных частиц определяет коллоидно-химическое поведение дисперсий, весь комплекс их электроповерхностных свойств. При этом, наряду с величиной заряда, немаловажное значение имеет и химическая природа полимерной поверхности - степень ее гидрофобности, наличие тех или иных функциональных групп, их кислотно-основные свойства и т. д. Микросферы служат для визуализации иммунохимических реакций, в которых образование комплекса антиген-антитело проявляется как агрегация частиц латекса, несущих на поверхности один из взаимодействующих компонентов. На специфичность и чувствительность такой реакции определяющее влияние оказывает конформация макромолекул белка, она меняется в зависимости от структуры поверхности микросфер и их электроповерхностных свойств. Монодисперсные частицы являются хорошей моделью для изучения механизма специфической адсорбции биолигандов на поверхности носителя. В связи с этим проведение комплексного исследования, позволяющего установить взаимосвязь между условиями синтеза полимерных частиц и их поверхностной структурой, а также разработка методов, позволяющих получать частицы с заданными свойствами, с целью эффективного экспонирования на их поверхности биоспецифических лигандов является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является: разработка методов направленного формирования в процессе синтеза поверхностной структуры монодисперсных полимерных микросфер с альдегидными и карбоксильными группами, выяснении механизмов образования смешанных структур при встраивании БАВ в поверхностные слои таких частиц, а также в изучении влияния поверхности полимерного носителя на эффективность специфического взаимодействия биолигандов в латексной тест-системе. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
• исследовать безэмульгаторную эмульсионную сополимеризацию (БЭП) стирола и акролеина, инициированную персульфатом калия;
• исследовать дисперсионную полимеризацию (ДП) стирола в спиртовых средах, инициированную карбоксилсодержащим азоинициатором в присутствии стерического стабилизатора поливинилпирролидона (ПВП);
• выявить факторы, влияющие на дисперсность и поверхностную структуру полимерных частиц в процессе их формирования;
• исследовать адсорбционное и ковалентное связывание биолигандов (бычьего сывороточного альбумина (БСА) и синтетических пептидов) с полученными микросферами полистирола (ПС) и поли(стирол/акролеин)а (ПСАК);
• провести сравнительное изучение электрофоретической подвижности полимерных частиц, полученных в разных условиях синтеза, до и после их модификации биолигандами;
• определить эффективность протекания иммунохимических реакций на поверхности образцов микросфер ПС и ПСАК, модифицированных биолигандами.
Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование полимерных частиц - носителей иммунореагентов на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином. В результате установлена взаимосвязь между условиями их синтеза, дисперсными характеристиками и поверхностными свойствами (^-потенциал, положение изоэлектрической точки, адсорбционная емкость), а также способностью эффективно экспонировать диагностически значимые биолиганды для их участия в реакциях молекулярного узнавания. В ходе исследования разработаны новые методы направленного регулирования в процессе БЭП и ДП характеристик частиц-носителей на основе ПСАК и ПС; впервые проведено углубленное изучение их поверхностной структуры и ее влияния на адсорбционное и ковалентное связывание биолигандов и их реакционную способность. В частности, получены частицы ПСАК с повышенной концентрацией альдегидных групп и показано влияние соотношения альдегидных и карбоксильных групп в их поверхностном слое, а также рН раствора белка на величину его хемосорбции. Впервые получены частицы ПС с усложненной структурой поверхности, содержащей как карбоксильные группы для ковалентного связывания биолигандов, так и привитые сополимеры полистиро/поливи-нилпирролидон (ПС/ПВП). Определено строение данных сополимеров и их влияние на стабильность поверхности и эффективность экспонирования на ней БСА и синтетических антигенных детерминант вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).
Практическая значимость:
Получен широкий спектр монодисперсных микросфер на основе ПС в диапазоне размеров 1-5 мкм и сополимеров стирола с акролеином - 0.4-0.7 мкм. Выявлены факторы, позволяющие регулировать в процессе синтеза диаметр частиц, поверхностную концентрацию функциональных групп и структуру поверхностного слоя. Проведена серия экспериментов, направленных на оптимизацию процессов связывания БАВ частицами ПС и ПСАК. Выявлены условия получения полимерных носителей и связывания с ними биолигандов, обеспечивающие их экспонирование на границе раздела фаз, сохранение биологически активной конформации иммунореагента и, следовательно, высокую чувствительность тест-систем. Показана эффективность применения полученных частиц в качестве носителей синтетических антигенных детерминант поверхностных белков и белков ядра ВИЧ в тест-системах, предназначенных для выявления ВИЧ-инфицированных.
Основные положения, выдвигаемые на защиту:
• Способы регулирования в процессах БЭП стирола с акролеином и ДП стирола в спиртовых средах дисперсности формируемых полимерных микросфер, поверхностной концентрации карбоксильных и альдегидных групп или структуры привитых сополимеров ПС/ПВП.
• Подходы к оптимизации условий связывания биолигандов путем адсорбции и хемосорбции БСА на частицах ПС и ПСАК в зависимости от структуры их поверхностного слоя.
• Метод оценки эффективности экспонирования биолигандов, основанный на комплексном изучении величин ^-потенциалов и положения изоэлекгрических точек поверхности частиц-носителей ПСАК и ПС.
• Методы повышения чувствительности модельных латексных тест-систем для определения антител к ВИЧ на основе антигенных детерминант ВИЧ и монодисперсных частиц ПСАК и ПС.
Структура диссертации:
