Uporaba spektroskopskih analiznih metodah - biomaterialovedenie - polimeri medicinski namen

Med metodami instrumentalne analizo s fizikalno-kemijske metode [26], spektroskopija še posebej pomembno vlogo. Na področju biokemije, vključno s kliničnimi analize, ki se običajno uporablja IR in študiji UV spektroskopija vidnem spektru, analizo fluorography, lasersko Raman spektroskopijo, obarjanja vrtenja spektroskopijo, krožno dihroizma, NMR spektroskopije, spin elektrona resonančno spektroskopijo in drugih analiznih metod. Vsi so uspešno izvaja v mikrokolichestvennogo, kakovosti in strukturna določitev različnih visokih molekulskih snovi, kot proteinov in nukleinskih kislin v raztopini in v drugih državah agregacije.

IR odbojnost spektroskopija

Splošnimi načeli, metode in namen IR spektroskopijo so dobro znani in avtor sklicuje bralcu posreduje literature na tem področju [26, 27, 28].

Slika 71. Shematski infrardečo odbojnim spektroskopije po sistemu (ATR). A - medij z visokim lomnim količnikom (prizme ATR) - bajtov - vzorec (polimerni film).
Sl. Shema Imetnik prizma 72. IR spectrograph poslovanjem v skladu z metodo ATR.
1-2 podpiranje plastina- - tesnilni prokladka- 3 - vzorca s prazno v obliki 4 - prilagajanje vint- 5 - pritrdilni vijak.
Tukaj je priporočljivo, da omenimo le nekaj posebnega vidika metoda odbojne spektroskopijo (ATR) v. Načelo njegovo izvajanje, značilna po diagramu na sl. 71- delovni del spectrograph delujejo na principu ATR, je prikazana na sl. 72.
Prizme za ustvarjanje odsevanje so običajno izdelani iz materiala, ki je prozorna in ima visoko lomni količnik v izmerjenih valovnih dolžin (n) od opazovanega polimera. Takšen material (KRS) sestoji iz mešanice kristalov T1i-T1Vg (pri 4 mm, N = 2,38), AgCl (x = 2,00), Ge (x = 4,10) in nekaterih drugih komponent. Odsevni prizma tesno vpet med površinama vzorcev v obliki polimernega plenok- če je vpadni kot preseže kritično vrednost, npr. E. 0 C = = sin_1 je totalna refleksija generira. Določanje absorpcijo odbitega žarka določa del površine IR spekter vzorca (globina enakem zaporedju kot valovni dolžini valovno dolžino žarka vpadne). Tako lahko v skladu s posebno značilnost odsevnosti spektroskopijo določitev vsebine nanesen na površini polimera v raziskavi, zlasti proteinov morajo adsorbirati.
Lyman in sod. [29] IR odbojnost spektroskopijo smo uporabili količinsko adsorpcije plazemske proteine ​​v filmih različnih polimerov. Postopek, ki ga je treba narekuje, da se prepreči stik s filmom površini vzorca pod plinom in tekočo fazo. Prvič, filmi vzorec smo namakali v destilirani vodi Nato dodamo k raztopini proteinov in inkubirali 2 uri pri 37 ° C, in nato izperemo z destilirano vodo in pustimo stati preko noči pri temperaturi 50 ° C ali liofilizirane. Šele po taki obdelavi smo vzorce podvržemo infrardečo spektroskopijo ATR. Koncentracija proteinov (mg / cm2) adsorbira na površini vzorca smo kvantificiramo z absorbance značilen absorpcijski pas (pri 1640 cm-1) amid I, t. e. pas lastnosti proteinov. Kot standardno uporablja pri merjenju ugasnitev karakteristične trakov različnih vzorcev (npr, polidimetilsiloksana in polietilena, ki sta vsakokrat na 1410 in 1460 cm-1). Spektralna oris, pridobljen s tem postopkom so prikazani na sliki. 73.
Tako je bila ugotovljena korelacija med koncentracijo raztopine proteina in adsorpcijo slednjega na površini polimernega materiala. To je opisana z adsorpcijsko izoterma je prikazano na sl. 74. Iz ravnotežja lahko določimo krivuljo koncentracije proteina adsorbira na površini visoko molekulsko snov. Izhajajoč iz dobljenega parametra se lahko izračuna debelino sloja adsorbirane proteina adsorpcijsko povprečno površino na vsakem proteinske molekule, in druge lastnosti. Rezultati teh izračunov pri 37 ° C, so predstavljeni v tabeli. 43.
Lyman in sod. [29] šteje tabelarni prikaz podatkov v kombinaciji s parametri, ki opisujejo velikosti in oblike molekul proteinov plazme. Ti parametri so bili določeni v 40-ih Oncley [30] - ti so prikazani v tabeli. 44.
nadzor Lyman je mogoče zmanjšati z naslednjimi osnovnimi pogoji:

1. Adsorpcija beljakovin hidrofobni polimer konča predvsem v monomolekularni plasti;

1. Adsorpcija poteka ni na stransko (stranski naprej) in s priključkom (end-o) skupinami;

Sl. 73. infrardeči absorpcijski spekter albumin (humani plazmi) adsorbira na površini polietilenske folije [29] (z uporabo ATR).

1. - polietilen pred stikom;
2. - po stiku z raztopino proteinov.

Sl. 74. gama globulin adsorpcija na površini polistirenske folije (pri 37 ° C), nato.

1. z vsemi navedbami, konformacija adsorbirane beljakovin denaturaciji ne pride do velikih sprememb. Vse navedeno je mogoče povzeti v tem smislu, da je v procesu tromboze vloge denaturacijo spremembe beljakovin zelo majhna.

Tabela 43. Adsorpcija plazemskih proteinov na površini nekaterih polimernih materialov (pri 37 ° C)

Tabela 44. Velikost in konfiguracija proteinov molekul v plazmi [30]

Veliko zanimanje je delo Lee in Kim, ki smo jo uporabili za ATR metodo infrardeče spektroskopije za študij korelacijo med polimerom in proteinske adsorpcijo pretokom krvi [31]. Dobljeni krivulja albumina adsorpcije na površino segmentiranega poliuretana (eter-kopolimera z uretanom in sečnino) v različnih kinetičnih pogoji so prikazani na sl. 75. Iz teh krivulj je razvidno, da višja stopnja pretoka krvi, dosežemo težje stanje ravnotežja sorpcijo, z drugimi besedami, hitrejši kri, počasnejši protein adsorpcija na površini polimera. Tako je v zvezi s proteinsko adsorbcijo in thrombogenesis vlogi hitrosti toka krvi je zelo visoka.
Vse to kaže, da je celotna kvaliteta raziskave na področju proteina adsorpcijsko medicinskih polimerov IR spektroskopijo z metodo ATR sprejemljiva. To potrjuje spektri, dokazano 1976. V VI simpoziju o uporabi polimerov v medicini [32] - so prikazani na sl. 76. Vendar pa obstajajo številne probleme in težave na tem področju, ki še vedno jih je treba rešiti. Naslednja vprašanja se nanašajo nanje.

1. Po značilnih pasov polipeptidov lahko označene z njihovo strukturo (tab. 45). Vendar pa so rezultati IR ATR spektroskopije, pravzaprav ne sovpadata oziroma v vsakem primeru, ni popolnoma v skladu s položajem in konfiguracijo z absorpcijskimi trakovi v prenosnem spektru. Poleg tega, da je praktično nemogoče izvajati in jasno razdeliti amid I pasu natančno, tako da je težko, z metodo ATR, razlikovanje med sestavine proteinov z zadovoljivo stopnjo resolucije. Končno, poveča in uporaba postane nemogoča Postopek ATR v nizkem frekvenčnem območju od spektra (npr na področju amidne V) IR valovna dolžina.

1 - nenapolnjene silikonska guma-2 - poliftorviniliden- 3 - polietilen-4 - polimetilmetakrilata blok kopolimer s polivinil atsetatom- 5 - kuprofan- 6 - polietilen tereftalata.

Sl. 76. IR spekter nekatere polimere, ki označuje protein adsorpcije
njihov stik s krvjo (odstranimo metoda ATR).

Sl. 75. Odvisnost albumin adsorpcijo na površini segmentiranega poliuretana s pretokom krvi [31].
1-0 ml / c 2 - 3 ml / C 3-6 ml / C- 4-9 ml / c 5-12 ml / s.
Pretrgane krivulje - pred stikom s krvjo, in trdno snov - po stiku.
Sl. 77. IR spekter najlona 6 odvzetih vzorcev metodo ATR.

A - vzorec-B, - po stiku s krovyu- B - po 1 h, B - po 24 urah.
Tako, za fino strukturnih raziskav in identifikacijo to metodo, kadar se uporablja sama ni primerna.

1. Glede na gostoto in stopnjo stika stiskanja vzorca in prizmo mikrootkloneniya pojavljajo v ravni izumrtja, tako kvantitativno določanje proteinov ATR metodo, je zelo težko.
2. Absorpcijski pas 3600-2500 cm -1, 1700-1400 cm -1 in 900-500 cm-1, ki se lahko pripišejo vodo, so položeni na trakovih amida glede na tistega, kar je potrebno, da se odpravi vode v meritve. V zvezi s tem so poročali, da lahko namestitev na novo razvitih Fourierjeva transformacija rešiti ta problem.
3. Delovanje odstranjevanja vode (konvencionalno sušenje ali sušenje z zamrzovanjem) so polna nevarnostjo denaturacija proteinske adsorbiranih.
4. Pri uporabi kot polimer, ki vsebuje vzorec kot najlon, amidnih skupin, IR ATR spektroskopije Postopek je mogoče zaradi motenj značilne absorpcijske pasove (cm. Spectra na sl. 77).

UV spektroskopija

Za kvantitativno analizo proteinov z UV spektroskopijo naslednje ključne trakovi se uporabljajo: a) absorpcijo v območju 250-313 nm, s absorpcijski vrh pri 280 je povzročila ostanke LMW iz aromatskih aminokislin, npr, triptofan, tirozin ali fenilalanina-
b) absorpcijski pas pri 225-215 nm pripisati
peptidno vez (-CONH -) -
c) trak v območju 194-191 nm, ki je navedeno kot predhodno
odstopa do peptidne vezi.
Nyilas sod. [33] uvedemo v gama Bulina raztopine stekla mikroprah, zmes spherulite premera 12,5-40,5 mm z velikostjo zrn reda mikronov in spodaj. Nadalje je definirana v monitor (ekstinkcija pri 278 nm), koncentracijo proteina v zgornjem delu prosojnega tekočine in zmanjša koncentracijo interpolira proteina adsorpcije. Prejeto Adsorpcijska izoterma pri katerih je bilo izračunano, da je količina y-globulina adsorbira na stekleno površino kot monomolekularni plasti, merjena s količino reda 0,12 g / cm2, in povprečno površino adsorpcijo nanaša na vsako beljakovin makromolekule doseže 2180 nm. Očitno (kar potrjuje tabeli. 44), da je to področje večja od tiste, ki bi jih zaseda na adsorpcijsko terminal (konec na vezje) ali na stranskih (bočno na vezju) skupin. Za vse prostore, ne izključuje možnosti, da je spreminjanje adsorpcija konformacije globulin. Opozoriti je treba, da je ta ugotovitev ni povsem sovpada z ugotovitvami, ki na podlagi Lyman IR ATR spektroskopije. Zahteva nadaljnje poglobljene raziskave na tem področju, da odgovor na to vprašanje jasno.