Електрофореза - biomaterialovedenie - полимери за медицински цели

Известно е, че електрическият ток преминава през системата, съдържащ статично заредени молекули или други частици, тя предизвиква насочено миграция към положителния или отрицателния електрод в зависимост от знака на заряда на частиците. Използвайки този модел за отделяне, пречистване, идентифициране на молекули и частици и други процеси, наречени електрофоретичен анализ [38, 39]. В biomaterialovedeniya практикува две техники електрофореза. Първият, наречен "зона електрофорезата", се състои в това, че като носител на субстрата, като се използва филтърна хартия, агар-агар и нишесте гелове или тип полиакриламид. Вторият метод, наречен микро-електрофореза, или клетъчната електрофорезата проследява директна миграция на заредени микрочастици с оптичен микроскоп. По-долу двете от тези методи се считат за по-подробно.

гел електрофореза

За разделяне на компонентите на протеин, адсорбирани върху повърхността на полимер при контакт с кръв, Lyman и сътр. [40] прилага elektroforez- носител служи полиакриламиден гел. В зоологическата ниво експериментална техника се свежда до тази манипулация.
аортата спускащата на кучета е поставен и закрепен Dacron ръкави преходни тръби с еднакъв диаметър, изработени от тестваните полимери. Схема закрепване и модел преход тръба е показано на фиг. 84. кръвта преминава през адаптер за определено време, след това се отстранява и се потапя в разтвор, съдържащ неутрален повърхностно активно вещество Triton Х-100 1% концентрация. Изследователите съобщават, че използването на този агент почти елиминира протеин денатурация: почти всички адсорбира върху тръбата след потока на кръвта на 45 часа (при 25 ° С) протеин може да бъде разтворен и регенерира.
Фиг. 84. Тръбата за преход три модела на медицински полимери да бъдат вмъкнати в аортата спускащата.

A, B, C - модел А, В, С
Полученият разтвор се прекарва през ултрафилтрация клетка с PM диафрагма 10 (Amicon компания), премахване на вещества с молекулно тегло по-малко от 10 000, след това се концентрира и се подлага незабавно екстракт (200 мкл) електрофореза с помощта на полиакриламиден гел. анализ на миграцията се извършва при постоянно напрежение от 300 V и температура 20 ° С в продължение на 47 мин, буфер се използва като система 0.065 М борна киселина (рН 9). След завършване на миграцията гел се оцветява и обезцветява и се осъществява сканиране денситометрия, в резултат успя да извършва идентификация калибриране на протеинови компоненти.

Фиг. протеин електрофореза 85. Боядисване (албумин), адсорбиран върху повърхността на естер кополимер с уретан и карбамид (PEUU материал 1,025 М).
1- път 45 мин-2 - щифт 9 мин.
Фиг. протеин електрофореза 86. Боядисване (албумин), адсорбиран върху повърхността на различни полимери за медицински цели.

1 - polyfluoroethylene-пропилен, 2 минути, 30 - силиконов каучук, 45 мин-3 - естер кополимер с уретан и карбамид, 45 минути.

Фиг. 85 показва електрофоретичната модел на протеини (албумин), адсорбира след преминаване през изхода кръв тръба на сегментния съполимер с естер уретанова и урея (PEUU 1025) - Кръв се пропуска за 9 минути и 45 минути. Това се вижда от кривите, че 45 минути контакт с кръвта на полимера достатъчно за постигане на равновесие на адсорбция. За сравнение протеин електрофореза се провежда (албумин) адсорбира по същата процедура за незаети силиконов каучук (SR) и polyfluoroethylene-пропилен (FEP). Цялостната картина на миграция е показано на фиг. 86- цифрови данни са показани в таблица. 46. ​​Графични и цифрови данни показват, че полимерът има естеството на състава на адсорбирания плазмен протеин е изключително голямо влияние.
Таблица 46. Адсорбция на протеина на повърхността на някои медицински полимери (ин виво)

Таблица 47. тромбоцитите адхезия върху повърхността на полимерни материали за медицински цели

Очевидно е също така, че съставът на протеин също е в процес на временна промяна. Прави впечатление, че двете естер съполимери с уретан и карбамид един с молекулното тегло на блок полиетер е по-голямо т. Е. PEUU материал 1025 е изключително високо селективни по отношение на албумин.
В началния етап на образуване на тромб е, че повърхността на полимера и се придържа kogeziruyutsya след аглутинират тромбоцити агрегация и форма, и по-селективен адсорбционната способност на полимера с албумин, по-малката тромбоцитна адхезия по тях. Такъв модел може ясно да се види от таблица. 47.
Таблица 48. адхезия на тромбоцитите към повърхността на полимерен материал, покрити с протеин

Всички тези наблюдения допускат Lyman въвеждат работна хипотеза, че антитромбогенна полимерен материал е в тясна връзка с адсорбция селективност за албумин. Предложението е напълно подкрепена от данните, представени в таблица. 48. Данните са получени чрез серия от експерименти, проведени върху проби от незаети силиконов каучук (SR), предварително покрити с албумин, фибриноген или у-глобулин. Те са в контакт с кръв или след определени интервали от време, измерени от количеството спазват тромбоцити. Метод превод прикрепени протеин в разтвор, последвано от електрофореза анализ осигурява ценна информация, но това е свързано с много трудни проблеми, чието решение изисква по-нататъшно развитие.
Например, докато тази техника е импотентни да се анализират много ранен етап на образуване на тромби, която тече по повърхността на полимера в първите няколко секунди на контакт с кръвта и се счита за изключително важно, тя може да бъде, определя. В допълнение, възможността за гел електрофореза не се прилага за много от характеристиките на конформационни промени на адсорбирания протеин признати и записани с други аналитични методи. Накрая, тя е много проблематично и че целият протеин адсорбира изцяло преминава в разтвор в обработката на повърхностноактивното вещество. [41] Има и други въпроси в електрофореза поле гел, се изисква разрешение.

Microelectrophoresis (клетъчните електрофореза)

РЕЗЮМЕ microelectrophoresis е добре известно и се свежда до това частици материал (включително клетки от биологични вещества) провеждане на електрически заряд, се претеглят в разтвор на електролита в кюветата за електрофореза и директно се наблюдава миграция на тези частици в електрическо поле на постоянен ток чрез оптичен микроскоп. В схематична диаграма на анализ метод microelectrophoresis е показано на фиг. 87.
В самостоятелно теглото на утайката на частиците. Едновременно с това те се преместват към противоположно зареден електрод със скорост пропорционална на плътността на повърхностен заряд. Така получената посока миграция могат да бъдат представени като диагонал на успоредник (фиг. 88).
Скоростта на миграция на частиците може да се определи с помощта на микроскоп завършва с помощта на хронометър. В резултат на това не само elektroendosmosa заредени частици мигрират към клетката, но също електролита. Централната и периферната поток на тази среда са в противоток и при сблъсък се изключват взаимно, образувайки покой зона във формата на една равнина, в която отсъства на потока. Общата схема на движение на потока на електролита в клетката е показано на фиг. 89.
Необходимо е да се съсредоточи микроскоп, за да се наблюдава миграция на само тези частици, които се намират в равнината почивка. По този начин, в изследването на уреждане движение naimelchayshih частица е изключително бавен, че е необходимо да се определят на клетката и да следи хоризонтално надолу. Обикновено клетката е фиксиран в напречна позиция, съответстваща на равнината на покой, и наблюдаваме хоризонтално.
1 термостат mikroskop- 2-3 - оптичен систематичен 4 - HeNe лазер 5 - хоризонталната миграция клетката типа 6 - устройство за фиксиране на клетката в хоризонтална или вертикална позиция.

Фиг. 88. миграция на частиците по време на microelectrophoresis.
Фиг. 89. среда потоци в клетката microelectrophoresis.

Фиг. 87. Инсталация за микро-електрофореза.
Chiu и Nyilas и сътр. [42] проучен чрез електрофореза на клетъчната конформационни промени фибриноген на адсорбира микропрашинки две материали: стъкло, въглерод изотропно LTI (lowtemperature изотропно въглерод), характеризиращ се с висока tromborezistentnostyu- диаметър на прахообразните частици се измерва в микрона. Обемът на фибриноген адсорбира частици варира в широки граници от различни условия на адсорбция, концентрация т.е.. Е. протеин. Определя миграция започва едва след частиците достигнат равнината почивка. 12-14 анализиране частици изчислява средна степен на електрофоретичната движение, и след това нанесени съгласно коефициент му от 0 покрития, описани със следната формула:
Съотношение относителна повърхност покритие частици протеин

Криви тези зависимости, свързани към стъклото (9.85 m2 / г) и въглероден изотропно LTI (27,7 м2 / ж) са показани на Фиг. 90.
След като съотношението на повърхностно покритие надвишава 20%, мобилността на стъклени частици се намалява драстично, мобилността на въглерода частици LTI не се променя, докато стойността достигне 0 коефициент 0.6, и едва след това започва да намалява постепенно. Този закон се тълкува по следния начин. Фибриноген адсорбира върху стъклото в малко количество, но тя се разпространява по всички сайтове с отрицателен заряд на повърхността и интензивно се блокират. В същото време, фибриноген адсорбира до LTI материал едва проявява блокиране действие на съответната зона. С други думи, всичко е, че фибриноген адсорбция на стъклото на неговата структура на макромолекулите варира значително, като адсорбцията на въглеродния материал едва ли предизвиква конформационни промени.

Фиг. 90. мобилността на адсорбирани фибриноген частици (стъкло, LTI въглен) в microelectrophoresis.

1. - въглеродни частици (27.7 m2 / г;
2. - стъклени частици (9.85 m2 / г).

Описан изследването е единственият по рода си опит да се използва за анализ на електрофореза elektrozaryazhennosti материални частици, адсорбирана протеин, и по този начин да се получи нова информация за структурни промени в протеинови макромолекули. В този смисъл, той остава уникален. метод трудности могат да бъдат обобщени, както следва. Първо, трябва да знаете, че в резултат на протеин конформационни трансформации се променят условията на повърхността й заплащане. На второ място, следва да вземе предвид значителните различия в диаметър, конфигуриране, условия на повърхностния заряд, повърхностно безплатно енергийно ниво и други характеристики на частиците, поради технически причини, по-специално чрез смилане на проби. Има и други затруднения, свързани с използването на микро-електрофореза в biomaterialovedenii.