Введение к работе
Проблема создания конъюгатов на основе гидрофильных полимеров и различных биологически-активных веществ (БАВ) представляется весьма актуальной. Появляющиеся в последнее время высокоэффективные биокатализаторы, полимерные лекарственные и иммуноактивные средства, полимерные биорегуляторы роста и т.п.- свидетельство интереса ученых к этой проблеме. Среди возможных преимуществ таких высокомолекулярных систем следует отметить обеспечение пролонгированного действия, увеличение эффективности биологически активного вещества, корректировку растворимости, повышение стабильности и снижение уровня токсичности БАВ и др.
Среди БАВ особое место занимают антиоксиданты (АО) - вещества, способные в малых концентрациях тормозить свободнорадикальное окисление различных органических соединений. Доказательство общности физико-химических свойств и поведения свободных радикалов в химических и биологических системах способствовало росту интереса к антиоксидантам как к регуляторам интенсивности протекания свободнорадикальных процессов в этих системах. Синтетические антиоксиданты из класса пространственно-затрудненных фенолов (ПЗФ), которые давно используются для стабилизации полимеров и масел, благодаря высокой эффективности и незначительной токсичности нашли широкое применение в медицине и биологии как аналоги природных антиоксидантов (известные препараты: пробукол, дибунол, феноксан и др.).
Конъюгаты антиоксидантов и полимеров представляют собой удобные системы для исследования взаимного влияния гидрофильной полимерной матрицы и гидрофобного низкомолекулярного вещества. Это обусловлено наличием уникальной возможности экспресс-тестирования эффективности АО по их антирадикальной активности (АРА), позволяющей установить зависимость этой активности от различных параметров макромолекулярной системы.
В последних работах по изучению конъюгатов ПЗФ и синтетических гидрофильных полимеров (сополимеры винилпирролидона, ПВС), выполненных на кафедре высокомолекулярных соединений СП6ТУ совместно с ИВС РАН, было показано, что в такой системе появляется ряд полезных свойств (водорастворимость, способность к рН-зависимому гидролизу, пролонгация действия). Замена синтетических полимеров на природный полисахарид декстран, широко опробированный в качестве полимера-носителя БАВ, может придать системе ценные дополнительные свойства (биодеградируемость, биосовместимость, повышение гидрофильное и др.). Таким образом, решение в рамках указанной проблемы таких задач как изучение влияния структуры конъюгатов на их физико-химические свойства позволит целенаправленно изменять активность БАВ.
Научная новизна исследования заключается в разработке подхода к созданию полимерных антиоксидантных систем, высокая эффективность которых в воде и водноорганических средах достигается сочетанием гидрофильной матрицы декстрана и фрагментов ПЗФ.
Впервые синтезированы и охарактеризованы конъюгаты пространственно-затрудненных фенолов и полисахарида декстрана, различающиеся природой ковалентной связи декстран-ПЗФ, молекулярной массой и степенью замещения гликозидных звеньев декстрана.
Установлено, что в водных растворах по мере увеличения степени замещения гликозидных звеньев декстрана происходит компактизация макромолекул конъюгатов за счет гидрофобных взаимодействий фрагментов ПЗФ.
Разработана методика определения АРА в воде и водноорганических средах с использованием водорастворимого стабильного радикала - натриевой соли сульфокислоты 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (nflMTT-SOjNa). С помощью предложенного метода выявлена корреляция между параметрами конъюгатов (степень замещения гликозидных звеньев, молекулярная масса, природа и длина спейсера) и их АРА.
Показано, что АРА синтезированных ковалентних конъюгатов определяется природой и длиной связи ПЗФ-декстран и для ряда конъюгатов значительно превосходит АРА низкомолекулярных ПЗФ.
Предложен и подтвержден катион-радикальный механизм взаимодействия свободных радикалов (ДФПГ-БОзКа, ДФПГ) с ПЗФ в воде и водноорганических средах.
Высокая АРА конъюгатов ПЗФ-декстран позволяет считать их перспективными антиокислительными системами, потенциально обладающими ценными фармакологическими свойствами.
Личный вклад автора состоит в непосредственном получении экспериментальных данных, вошедших в текст диссертации, а также активное участие в формулировке задач данной работы, выработке методологии исследования и интерпретации полученных результатов.
Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных и российских симпозиумах и конференциях:
«Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 1996 г.) "New Approaches in Polymer Synthesis and Macromolecular Formation" (СПб, 1997)
"Biodegradable Plastics and Polymers" (Стокгольм, 1998) "23 Annual Polymer Degradation Discussion Group Meeting" (Salford, Англия, 1998 г.).
«Биоантиоксидант» (Москва, 1998). Научная сессия Учебно-научного центра химии СПбГУ (СПб, 1998).
Основное содержание работы изложено в 10-х печатных работах: 3 статьях и 7 тезисах докладов конференций.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, результатов и их обсуждения, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы 138 наименований. Работа изложена на 171 страницах машинописного текста, включает 14 рисунков и 5 схем, содержит 29 таблиц.
Во введении к работе дано обоснование актуальности темы исследования, сформулированы цель и задачи работы. Выбор в качестве объектов исследования антиоксидантов из класса ПЗФ и полисахарида декетрана определялся следующими позициями:
-
Литературными данными о возможности создания конъюгатов (синтетический гидрофильный полимер - ПЗФ), обладающих антирадикальной активностью на уровне низкомодекулярныхПЗФ.
-
Возможностью с помощью полимераналогичных превращений на основе функциональных производных ПЗФ создавать конъюгаты с различной природой связи ПЗФ - декстран с разным содержанием фрагментов ПЗФ в цепи, с использованием декетрана с разной молекулярной массой.
-
Применением в качестве гидрофильного полимера декетрана (D-OH), имеющего ценные фармакологические свойства.
Литературный обзор состоит из трех разделов. В первой части дана краткая характеристика химических свойств декетрана и областей его использования, обсуждаются способы создания конъюгатов декстран-БАВ. Во второй части обзора рассмотрены механизмы действия природных и синтетических АО в биологических системах, методы синтеза полимерных АО с использованием гидрофильных полимеров. Третий раздел литературного обзора посвящен известным методам оценки АРА антиоксидантов.
В экспериментальной части приведены характеристики исходных вещеїлв, описаны способы синтеза функциональных производных ПЗФ, конъюгатов на их основе, а также изложены физико-химические методы исследования структуры и свойств конъюгатов.
В третьей главе излагаются результаты работы, отражающие этапы последовательного решения поставленных задач: синтез конъюгатов декстран-ПЗФ с различными параметрами (тип связи, содержание фрагментов ПЗФ в цепи, молекулярная масса); изучение гидрофильности и характеристической вязкости растворов конъюгатов; изучение АРА конъюгатов.
