Фотополімеризаційна колагенова композиція на основі акриламіду

Фотополімеризаційна колагенова композиція на основі акриламіду, що містить колаген, триетаноламін і метиленовий блакитний, яка 3 28651 Першочергова стадія отримання матеріалу зводилася до приготування колагенових шарів і нанесення їх на скляні основи. Для цього наважку колагену поміщали у хімічний стакан і додавали 95мл води. Суміш набухала протягом 24год. Після цього склянку з розчином переносили у термостат і інкубували 2год при 70°С, постійно помішуючи. Потім гарячий розчин фільтрували через фільтр Шотта у колбу Бунзена під вакуумом водоструменевого насосу. Для видалення бульбашок повітря розчин витримували в термостаті впродовж 12год, охолоджували до 40°С і за допомогою устаткування (Фіг.1) отримували плівки на скляних основах "методом витягування". Розчин колагену (1) у склянці переносили в термостат (Т), нагрівали до 40°С. Скляні основи (2) закріплювали на фіксуючому устаткуванні (3), яке підвішувалося на капроновому шнурі (4) через блок (5). Піднімальний механізм складався з електромотора (М), редуктора (Р) і барабана (Б). Для нивілювання вібрацій з метою отримання однорідних шарів усі елементи встановлювали і монтували на масивній металевій плиті (6), яка лежить на основі з поліуретану. Скляні основи очищували в насиченому розчині Na2CO3, промивали водою, витримували в хромовій суміші, знову промивали у воді, етанолі, сушили у боксі. Оброблені таким чином основи закріплювали попарно (3) занурювали у розчин колагену, нагрітого до 40°С і через 5хв їх виймали, при цьому на поверхні скла залишався рівномірний шар колагену товщиною близько 20мкм. Плівки витримували в боксі одну добу до висушування, після чого піддавали термічному твердінню в сушильній шафі протягом 15-20хв, при 150°С. Наступний синтез сполучнотканинних середовищ являв собою трьохстадійну хімічну обробку термічно отверділих колагенових плівок. Спочатку основи з плівками занурювали в розчин акриламіду і витримували у термостаті при 40°С протягом 20 хв. Після такої обробки плівки занурювали у водний розчин метиленового блакитного (0,02-0,03%) на 30-40с і у водний розчин триетаноламіну (3-4,5%) на 1-2хв. Після видалення крапель розчину (приблизно через 15хв) комплексне біополімерне середовище готове до лазерохімічного структур ування. Для генерації лазерного опромінення використовувалось устаткування, в якому джерелом був гелій-неоновий лазер (1) з l=633нм і потужністю 10-3Вт. У діапазоні 400-4000см -1 ІЧ-спектри знімали на спектрофотометрах Nexus 470 фірми "Nicolet" (США) та Pye-Unicam SP3-300 (США) в діапазоні 200-600см -1. Для вивчення процесів фотобіохімічних реакцій окремо знімали ІЧ-спектр акриламіду, співвідношення частот якого наведено в таблиці. Таблиця Віднесення частот смуг поглинання в ІЧ-спектрах акриламіду (таблетки з KВr) 4 Тип коливань і відповідний структурний елемент t -NH2 ώ N-H das =CH2 das =CH n s =CH-C n s C-N das N-H (амід ІІ) n s C=O (амід І) n s N-H n as N-H Хвильове число, см -1 520 625-715 820 965-990 1065 1425 1600 1670 3200 3370 Перша стадія хімічної обробки колагенових біоматриць складалася з їх витримки в розчині структур увального агенту для проникнення мономерів у товщу колагенового шару. Біоматрицю витримували протягом 30хв при 40°С в 10%-му водному розчині акриламіду. В ІЧспектрах такої системи (див. рис. 2, а) поряд зі смугами поглинання колагену (500-800см -1, 11001700см -1) з'являються смуги, характерні для акриламіду: позаплощинне коливання зв'язку СН= СН2 (820см-1), позаплощинне деформаційне коливання зв'язку=CH-C (990см-1) тощо. При зніманні ІЧ-спектрів колагенової біоматриці, обробленої в акриламідному розчині відносно чистого колагену ще більш наявно виявляється факт проникнення акриламіду в колаген (див. Фіг.2, б). Аналіз спектра показує, що в ділянці 820см -1 проявляється позаплощинне деформаційне коливання метиленових груп; подвійних зв'язків у вигляді розщепленої смуги при 965-990см -1, а валентне коливання зв'язку =СН-С проявляється при 1065см -1, ці смуги характерні для акриламіду. Проведені ІЧ-спектроскопічні дослідження показали, що в процесі обробки колагенових матриць у розчині акриламіду спостерігається проникнення останнього у біоматрицю. Що стосується механізмів введення акриламіду у колаген, то їх слід розглядати, виходячи з його властивостей. Проведені ІЧ-спектроскопічні дослідження показали, що у результаті введення в колаген акриламіду у останньому не спостерігається зміщення характеристичних смуг і розширення ліній. Це вказує на відсутність утворення зв'язків між акриламідом та колагеном [3]. Імовірно, процес поглинання пов'язаний з тим, що при обробці в розчині акриламіду при 40°С колагенова біоматриця у поверхневому шарі утворює "бахрому" [4], тобто частина макроланцюгів колагену утворює рухому нещільну структур у, яка складається з хаотично орієнтованих спіралей. Молекули акриламіду проникають в "бахрому" завдяки невеликій молекулярній масі. Після введення в біоматрицю структур увального агента проведена сенсибілізація цього матеріалу розчином метиленового блакитного (масова частка 0,03%) при 20oС протягом 40с Введення сенсибілізатора дозволило виконати фото хімічну реакцію [5], оскільки максимум поглинання метиленового 5 28651 блакитного [6] збігається з довжиною хвилі опромінення гелій-неонового лазера. Однак через малі кількості введеного в колаген сенсибілізатора в ІЧ-спектрі помітних змін не виявлено. Електронні спектри пропускання представлені на Фіг.3: а сенсибілізовані плівки колагену з метиленовим блакитним; б - десенсибілізовані плівки колагену в розчині (NH4)2S2O8. Аналіз електронного спектра пропускання сенсибілізованої матриці (див. Фіг.3, а) показує, що в ділянці 633нм поглинання сягає 74%, що зумовлено адсорбцією барвника-сенсибілізатора. Кінцевою стадією утворення комплексної полімерної біосубстанції є її обробка в розчині триетаноламіну (масова частка 3%) при 20oС протягом 60с, який відіграє роль відновлювального агента [7]. З метою отримання надійних результатів у дослідженні деструктивних змін у колагагенових біоматрицях при лазерному опроміненні готували зразки точно заданої товщини, ідентичного хімічного складу, однаковим часом інкубації. Для визначення змін, які виникли при обробці колагенових матриць розчином триетаноламіну спочатку досліджували ІЧ-спектри самої колагенової матриці, обробленої триетаноламіном. Після обробки колагенових матриць розчином триетаноламіну в ІЧ-спектрах спостерігаються наступні зміни (див. Фіг.4): зміщується смуга вінільної групи в молекулі поглинутого акриламіду, розщеплення смуги при 965-990см -1 (позаплощинне деформаційне коливання групи =СН ) зміщується у високочастотну ділянку до 1000см -1, зливаючись зі смугами поглинання колагену. Смуга при 820см-1 (позаплощинне деформаційне коливання групи =СН2) змістилася на 50см-1. У ІЧ-спектрі біоматриці після лазерного опромінення (див. рис. 3) спостерігається виражене зменшення інтенсивності смуги при 870см -1. Перекривання смуг, які відповідають наявності відповідних подвійних зв'язків у молекулах акриламіду очевидно зумовлене впливом введеного в систему триетаноламіну, який за рахунок трьох спиртових гр уп може утворювати декілька водневих зв'язків у колагеновій матриці. Зниження інтенсивності смуг поглинання, які відповідають подвійний зв'язкам у молекулах акриламіду, після лазерного опромінення на колагенові матриці безперечно вказують на факт розкриття подвійних зв'язків (Фіг.5). Світлочутливість шкіри забезпечується реакцією фотополімеризації колагену. Переважно ці реакції проходять з участю вільних радикалів, які утворюються у прямому та фотосенсебілізованому фотозбудженні вихідних речовин. У результаті лазерного впливу на плівки виникає розкриття подвійних зв'язків вінільних груп у молекулах акриламіду. Джерела інформації: 1. Микроскопическая техника: Руководство /Под ред. Д.С.Саркисова и Ю.Л.Перова.- М.: Медицина, 1996. -544с. 6 2. Верещака В.В. Фотополімеризаційні процеси у колагені шкіри при навантаженні гелійнеоновим лазером. - Спорт, медицина. - 2007. №1. -С.10-17. 3. Сильверстейн Р., Басслер Г., Моррил Т. Спектрометрическая идентификация органических соединений. - М.: Мир, 1977. -592с. 4. Brown H.R. Flory-Huggins-Rehner theory and the swelling of semicrystalline polymers by organic fluids //Polym. Sci.: Polym. Phys. Ed. - 1978, - V. 16, №10. - P.1887-1889. 5. Колфилд Г. Оптическая голография. - М.: Мир, 1982. - Т.1. -376с. 6. Бишоп Э. Индикаторы. - М.: Мир, 1976, Т.2. 446с. 7. Теренин А.Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. - Л.: Наука, 1967. -616с. 7 28651 8