Введение к работе
Актуальность. В последние годы большое число научных работ тосвящается изучению ориентированных мульгислоиных пленок, получаемых методом Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ), в связи с перспективностью их использования в научных исследованиях как моделей биологических мембран, і также потенциальными возможностями их практического применения в «честве элементной базы микроэлектронных устройств. Этот интерес в шачительной мере обусловлен тем, что метод Ленгмюра-Блоджетт позволяет і контролируемых условиях переносить мономолекулярные слои шфифильных соединений с поверхности водной фазы па твердые подложки, тавая возможность получать пленки требуемой толщины с заданной структурой и составом.
Среди многих органических соединений, потенциально пригодных для толучения ЛБ-пленок, значительный интерес представляют липиды, тоскольку лшгадпые пленки могут найти применение для решения целого ряда <ак фундаментальных, так и прикладных проблем. В частности, в качестве шалогов природных мембранных структур липидные ЛБ-пленки дают зозможпость моделировать процессы самосборки мембран и взаимного /знавания их компонентов, выяснять факторы, определяющие характер чежмолекулярных взаимодействий в мембранах и изучать механизмы, ответственные за формирование в них молекулярных кластеров и чикродоменных структур. Большой интерес представляет и применение типидных ЛБ-пленок в качестве матрицы для мембранотропных функционально-активных соединений (ионофоров, каналообразователей, 5елковых систем электронного транспорта, светочувствительных комплексов и хр.) при их переносе на твердые подложки.
Необходимым условием научно-обоснованного применения липидных ЧБ-пленок в мембранных исследованиях и их использования в ^икроэлектронных нанотехнологиях является предварительное проведение
структурных исследований с целью выяснения взаимосвязи между структурой пленок и физико-химическими параметрами образующих их молекул.
Цель настоящей работы состояла в получении и структурном исследовании липидных ЛБ-пленок, построенных из основных компонентов биомембран - глицеролипидов, сфииголипидов и стеринов. Такие пленки позволяют достаточно хорошо моделировать структурную организацию биологических мембран и изучать взаимное влияние липидов на их упаковку и фазовое поведение в бислое.
Научная новизна и практическая ценность работы
В настоящий момент в литературе достаточно полно описаны исследования структуры ЛБ-пленок солей жирных кислот, которые дают наиболее простые и легко получаемые ориентированные пленки. Фосфолипидные пленки изучались, главным образом, на примере лишь одного фосфолипида - фосфатидилхолина, тогда как для большинства других мембранных липидов сведения о структуре ЛБ-пленок были фрагментарны. Данных о получении и исследовании ЛБ-пленок сфииголипидов до настоящей работы в литературе вообще не имелось. Также не были изучены и ЛБ-плешш стеринов - одних из важнейших представителей мембранных липидов. Практическая ценность настоящей работы состоит в значительном расширении круга липидов для приготовления ЛБ-пленок, воссоздающих липидные композиции нативных мембран. С этою целю нами были получены ЛБ-пленки глицеролипидов, сфииголипидов и стеринов и исследовано влияние химической природы липидных молекул на их организацию в ЛБ-лленках.
Среди многокомпонентных липидных ЛБ-пленок наибольший интерес вызывают смешанные пленки на основе композиции фосфолипид - стерины, поскольку эти липиды играют важную роль в структурной организации биологических мембран. Влияние стеринов на параметры фосфолипидных бислоев достаточно широко изучалось в слабо ориентированных пленках, нанесенных на подложку путем упаривания раствора липида в органическом растворителе. В связи с этим представляло интерес изучить взаимодействия
стеринов с фосфолипидами в составе строго ориентированных ЛБ-пленок и, в частности, исследовать фазовое поведение смешанных ЛБ-пленок из фосфатидилхолина и холестерина при различном соотношеїши липидпых компонентов пленки.
Одним из перспективных направлений в ЛБ-технологии является получение полимерных пленок из соединений, которые могут полимеризоваться при воздействии внешних факторов. С целью расширения ассортимента таких пленок нами был исследован новый фосфолипид - 1,2-ди(9г,11Е-октадекадиеноил)-5п-глицеро-3-фосфохолин (DODPC), синтезированный в Государственной академии тонкой химической технологии (А.В.Аникин и сотр.), который по своему химическому строению близок к диолеоилфосфагидилхолину, широко применяемому в мембранных исследованиях. Было доказано протекание УФ-индуцированной полимеризации DODPC в монослоях и ЛБ-пленках, а также впервые исследована морфология монослоев мономерного и полимерного DODPC на гидрофобных подложках.
На основании собственных результатов и литературных данных был проведен детальный анализ взаимосвязи между химической структурой лшшдных молекул и характером их организации в ЛБ-пленках. Сравнительный анализ искажений кристаллической упаковки в ЛБ-пленках солей жирных кислот, фосфолипидов и стеринов . позволяет определить условия отбора лшшдных компонентов для приготовления ЛБ-нленок, предназначенных как для решения задач пленочной технологии, так и для построения систем, моделирующих структурную организацию биомембран.
Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные результаты докладывались на 3-й Международной конференции по рентгеновскому и нейтронному рассеянию на поверхности (Дубна, 1993, Россия), 1-й Международной конференции по физике низкоразмерных систем (Черноголовка, 1993, Россия), 2-й Международной конференции по интеллектуальным материалам (Вильямсбург, 1993, США), 15-м Симпозиуме
по молекулярной структуре (Остин, 1994, США), 3-м Международном конгрессе но биосенсорам (Новый Орлеан, 1994, США), 7-м Международном симпозиуме по недеструктивным методам анализа материалов (Прага, 1995; Чехия), 6-й Европейской конференции по межфазному и поверхностному анализу (Монтре, 1995, Швейцария).
Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 8 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Объем диссертации - 150 страниц машинописного текста, включая 55 рисунков, 9 таблиц и ПО библиографических ссылок.
