В связи с техническими работами в центре обработки данных, возможность загрузки и скачивания файлов временно недоступна.
 

Дизайн и спектроскопический контроль формирования клеточных структур с использованием термочувствительных полимеров: роль микродинамики и микростуктуры матрицыНИР

Design and spectroscopic control of the formation of cell structures using thermoresponsive polymers: the role of microdynamics and microstructure of the matrix

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 12 марта 2020 г.-31 декабря 2020 г. Дизайн и спектроскопический контроль формирования клеточных структур с использованием термочувствительных полимеров: роль микродинамики и микростуктуры матрицы
Результаты этапа: Разработана методика получения термочувствительного полимера поли(N-изопропилакриламида) (PNIPAM) и его сополимера с N-трет-бутилакриламидом (NTBA) с регулируемой молекулярной массой и низкой полидисперностью. Показано, что молекулярная масса и полидисперсность со-полимера слабо влияют на нижнюю критическую температуру растворения (НКТР). PNIPAM-NTBA (85:15) не влияет на метаболическую и пролиферативную активность стромальных клеток подкожной жировой ткани (СКЖТ), что свидетельствует об отсутствии цитотоксичности данного полимера. Пленки из PNIPAM-NTBA (85:15) поддерживают рост клеток, при этом они менее адгезивны для первичной культуры СКЖТ по сравнению с линией фибробластов 3Т3 и нормальных фибробластов кожи человека. При понижении температуры ниже температуры перехода на этих полимерах наблюдается открепление клеточных пластов. Методами атомно-силовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии выявлено, что среднеквадратичная шероховатость сухой пленки PNIPAM на воздухе составляет 1,2 ± 0,5 нм, сополимерных пленок – 0,6 ± 0,06 нм. При набухании в жидкой среде при температуре выше НКТР шероховатость пленок увеличивается ~ в 10 раз. Термическое поведение шероховатости пленок полностью обратимо. Обнаружено, что НКТР растворов PNIPAM, а также доли частиц спинового зонда в гидрофильных и гидрофобных областях полимерной глобулы можно оценивать методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) по изменению амплитуды высокопольной компоненты без разделения спектров путем моделирования.
2 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Дизайн и спектроскопический контроль формирования клеточных структур с использованием термочувствительных полимеров: роль микродинамики и микростуктуры матрицы
Результаты этапа: 1. Разработана методика синтеза спин-меченного поли-N-изопропилакриламида путем синтеза сополимера, содержащего до 5% акриловой кислоты, с последующим присоединением радикала TEMPOL по карбоксильной группе реакцией этерификации. 2. Температурные интервалы перехода клубок-глобула для растворов поли-N-изопропилакриламида (PNIPAM) и его сополимеров с N-третбутилакриламидом (NTBA), а также графт-сополимеров с олиголактидом (PLA), были измерены с помощью спектроскопии ЭПР в рамках методики спинового зонда с использованием амфифильного радикала нанометрового размера TEMPO. Показано, что в случае графт-сополимеров PNIPAM с олиголактидом образование неоднородностей в растворах наблюдается на 10-15 градусов ниже нижней критической температуры растворения (НКТР), измеренной методами ДСК и турбидиметрии. 3. Использование ионов Cu2+ в качестве «тушителей» быстровращающихся радикалов в водной фазе за счет спип-обменного взаимодействия позволяет получить индивидуальный спектр зонда в глобуле при регистрации спектров ЭПР выше НКТР. Теоретическое моделирование полученных спектров ЭПР показало, что в случае сополимеров PNIPAM- NTBA образующиеся глобулы имеет более низкую полярность по сравнению с PNIPAM и PNIPAM-PLA согласно значениям констант СТВ на ядре азота. 4. Для растворов PNIPAM-PLA с содержанием олиголактида от 3 до 17% при температурах выше 343 K динамический обмен частицами TEMPO между глобулой и раствором.
3 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Дизайн и спектроскопический контроль формирования клеточных структур с использованием термочувствительных полимеров: роль микродинамики и микростуктуры матрицы
Результаты этапа: 1.Разработана методика синтеза полимера с PNIPAM ковалентно пришитой спиновой меткой при помощи радикала 4-амино-ТЕМПО. Методом ЭПР показано, коллапс полимерных глобул протекает в температурном диапазоне 304-310K 2.Методом ЭПР в рамках методики спинового зонда показано, что природа образующихся неоднородностей в ходе фазового перехода зависит состава полимера. Для графт-сополимеров P(NIPAM-g-PLA) наблюдается образование динамических неоднородностей при температурах выше 323 K, что приводит к обмену зондовыми молекулами между глобулой и внешним водным раствором. Для гомополимера PNIPAM и стастического сополимера PNIPAM-NTBA происходит образование жёстких статических неоднородностей, причем в случае статического сополимера PNIPAM-NTBA образующиеся глобулы имеют большую жесткость, чем у гомополимера. 3.Расчетами методом молекулярной динамики показано, что при 45 °С цепочка PNIPAM в водепостепенно сворачивается в клубок, однако при температурах в 35 и 40 °С система остается развернутой на протяжении 100 нс. По-видимому, система имеет очень узкий температурный интервал сворачиваемости, либо ей не хватает 100 нс на сворачивание, и сама свернутая конформация имеет «статистический» характер, т.е. некоторое время существует в развернутом и свернутом состоянии.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".