Мікрокалориметрія - біоматеріаловеденіе - полімери медичного призначення

Методологія способу мікрокалоріметріческіе аналізу і його різновидів досить добре відпрацьована і детально описана [10]. Nylas і співр. [33] з високою точністю вимірювали кількість тепла, що виділяється при адсорбції білка плазми крові на поверхні чужорідного матеріалу, і досліджували природу і механізм взаємодії обох субстанцій на кордоні їх фазового поділу. Екзотермії адсорбції білків вони визначали за допомогою мікрокалориметрії високої точності, в якому використаний високочутливий термистор, який ловитиме коливання температури зразка (100мл) на рівні 0,00001 ° С. Повідомлялося про гарну відтворюваності результатів при екзотермії, рівень якої не перевищує 1 Мкал. Як адсорбенту було вибрано скло у вигляді мікропорошку, питома поверхня якого досягає 9,85 м2 / г і, отже, створює максимальну площу зіткнення обох середовищ. Спочатку визначали тепловиділення h (SLP) при контактуванні ізотонічного розчину хлориду натрію, що містить заданий обсяг 7-глобуліну (крові людини), з описаним мікропорошки, а потім контрольну екзотермії hi (SLB) ізотонічного розчину хлориду натрію без 7-глобуліну з тим же адсорбентом . Далі по різниці отриманих величин обчислювали кількість тепла, що виділяється при адсорбції гамма-глобуліну:

Нарешті, знаходили кореляцію отриманої величини з рівноважної адсорбції (а), яку визначали окремо за допомогою УФ спектроскопії. Графік такої кореляції представлений на рис. 83.

Відео: Медичні імплантати: виклики індустрії і потреби ринку

Мал. 83. Теплота адсорбції глобуліну (при 25 ° С), скляним мікропорошки (питома поверхня 9,85 м2 / г).

1 - середня теплота адсорбції. {H (SLP) 2s - hi (SLB25gt; / 6 2 - диференційована теплота адсорбції, A {hi (SLP) 25 - hi (SLB) 25) / A6.
Крива середньої екзотермії утворює гострий пік, який свідчить про найсильнішому взаємодії зі склом мономолекулярного шару у-глобуліну, що утворився на самому початку контакту обох середовищ. Високий же пік показує на можливість конформаційних змін молекул білка.
Зміна молекулярної структури в результаті виділення тепла, по всій ймовірності, викликає подальше розширення області адсорбції білкових молекул, подальше виділення тепла і в кінцевому рахунку дуже сильна взаємодія між полімером і молекулами білка. Різке падіння кривої диференціальної адсорбції відразу ж після піку показує, що подальша адсорбція білка, яка йде вже після утворення його мономолекулярного шару, надзвичайно слабка. Крім того, максимум середньої екзотермії адсорбції становить 1,7-103 ккал / моль, а число амінокислотних залишків глобуліну наближається до 1560 тому зміна ентальпії має скласти 1,09 ккал / моль залишку. Відомо, що виділення тепла при адсорбції природних амінокислот речовиною з низькою поверхневою енергією, нездатні, як скло, утримувати водневі зв`язку, становить відповідно 2,78 і 19,6 ккал / моль, звідки зовсім логічно припустити, що для захоплення і акцептування всіх цілком амінокислотних залишків зазначені вище величини явно недостатні.
Аналогічні експерименти, але стосовно до фібриногену, провели Thiu з співр. [37].
У реферативному викладі результати дослідження Nyilas з співр. можна описати таким чином. Необхідно здійснювати мікрокалориметрії на апаратурі максимальної точності. Використання скляного мікропорошку передбачає нерівномірність розподілу вільної поверхні енергії, тому вкрай важко за даними однієї лише мікрокалориметрії вивести пряму кореляцію молекулярної структури полімеру зі специфікою адсорбционного процесу. Безсумнівно, мікрокалориметрія дає певну інформацію про взаємодію полімеру з білком, але тільки в плані найзагальніших кореляцій. Отримання ж кількісних даних про конформаційних перетвореннях білка наштовхується на дуже великі труднощі. Таким чином, мікрокалориметрія стосовно в біоматеріаловеденію пов`язана з численними проблемами, які вимагають дозволу, і роботи Nyilas представляють один із значних кроків у цьому напрямку.