Введение
2. Обзор литературы 10
2.1. Разнообразие и свойства наночастиц для биомедицинских применений 10
2.1.1. Разнообразие наночастиц 10
2.1.2. Свойства наночастиц для задач терапии и диагностики 14
2.2. Применения магнитных наночастиц в биологии и биомедицине 18
2.2.1. Применения магнитных наночастиц in vitro 18
2.2.1.1. Изучение механических свойств живых клеток 18
2.2.1.2. Биосенсоры на основе магнитных частиц 20
2.2.1.3. Магнитная сепарация 21
2.2.1.4. Магнетофекция 22
2.2.1.5. Молекулярный биокомпьютинг 23
2.2.2. Применения магнитных наночастиц in vivo 25
2.2.2.1. Применение магнитных частиц в качестве контрастирующих агентов для МРТ-диагностики и для детекции сторожевых лимфоузлов 25
2.2.2.2. Гипертермия опухолей 26
2.2.2.3. Адресная доставка наночастиц 27
2.3. Механизмы адресной доставки 27
2.3.1. Пассивная адресная доставка 27
2.3.2. Активная адресная доставка
2.3.2.1. Рецептор-опосредованный эндоцитоз 31
2.3.2.2. Антитела для адресной доставки наночастиц 33
2.4. Методы присоединения направляющих агентов к наночастицам 35
2.4.1. Карбодиимидные методы химической конъюгации наночастиц с белками 36
2.4.2. Другие методы химической конъюгации наночастиц с белками 37
2.4.3. Пептиды, селективно связывающие твёрдую фазу 40
2.5. Методы детекции связывания наночастиц с клетками 41
3. Материалы и методы исследования 44
3.1. Оборудование и материалы 44
3.2. Буферные растворы 46
3.3. Линии эукариотических клеток 47
3.4. Лабораторные животные 47
3.5. Методы 47
3.5.1. Синтез наночастиц оксида железа с карбоксиметилдекстрановой и полиэтилениминовой полимерными оболочками
3.5.2. Синтез наночастиц ферригидрита, покрытых карбоксиметилдекстрановой полимерной оболочкой 48
3.5.3. Синтез золотых наночастиц 48
3.5.4. Измерение размера и -потенциала частиц 48
3.5.5. Конъюгация белков с флуоресцеинизотиоцианатом 48
3.5.6. Конъюгация белков с сукцинатом хлорамфеникола 48
3.5.7. Конъюгация бычьего сывороточного альбумина с фолиевой кислотой 49
3.5.8. Ковалентная конъюгация наночастиц с белками 49
3.5.9. Мечение конъюгатов наночастиц с белками флуоресцеинизотиоционатом
3.5.10. Окрашивание наночастиц оксида железа с использованием гексацианоферрата (II) калия 50
3.5.11. Условия культивирования эукариотических клеточных линий 52
3.5.12. Анализ жизнеспособности клеток 52
3.5.13. Иммуноферментный анализ 53
3.5.14. Количественный анализ связывания магнитных частиц с клетками 53
3.5.15. Лизис эритроцитов 53
3.5.16. Проточная цитофлуориметрия 54
3.5.17. Флуоресцентная спектроскопия 55
3.5.18. Анестезирование животных 55
3.5.19. Исследование динамики наночастиц в кровотоке мышей 55
3.5.20. Иммунохроматография на тест-полосках 56
3.5.21. Конструирование биокомпьютерных структур для WGA-опосредованного мечения клеток in vitro на основе логического анализа входных сигналов 56
3.5.22. WGA-опосредованное мечение клеток in vitro на основе логического анализа входных сигналов 57
3.5.23. Конструирование биокомпьютерных структур для мечения CD4+ клеток ex vivo и in vivo на основе логического анализа входных сигналов 58
3.5.24. Мечение CD4+ клеток крови ex vivo и in vivo на основе логического анализа входных сигналов 59
4. Результаты и обсуждение 60
4.1. MPQ-цитометрия: метод количественной детекции взаимодействия наночастиц с
клетками и оценки уровня экспрессии поверхностных антигенов клеток 60
4.1.1. Синтез, физико-химическая характеристика и конъюгация магнитных наночастиц с белками 60
4.1.2. Количественный анализ взаимодействия наночастиц с клетками на основе технологии MPQ 63
4.1.3. Детекция HER2/neu-гиперэкспрессирущих клеток в составе сложной смеси 67
4.1.4. Неселективное мечение клеток наночастицами с полиэтилениминовой полимерной оболочкой 67
4.1.5. Корреляция метода MPQ-цитометрии с методами оптической микроскопии, проточной цитометрии и флуоресцентной спектроскопии 70
4.2. Создание конъюгатов и надмолекулярных конструкций на основе наночастиц магнетита, мини-антител и белкового модуля “барназа:барстар” для селективного мечения клеток 74
4.3. Адресная доставка наночастиц к клеткам-мишеням на основе специфичного взаимодействия наночастиц, модифицированных лектинами, с гликозилированными белками на поверхности клеток 78
4.3.1. Исследование взаимодействия “лектин–гликопротеин” в составе наночастиц различной природы 78
4.3.2. Конструкции на основе магнитных частиц и лектинов для специфичного мечения клеток 82
4.4. Контролируемое мечение клеток in vitro на основе биокомпьютерного анализа входных сигналов 86
4.4.1. Принципы конструирования биокомпьютерных структур на основе наночастиц 86
4.4.2. WGA-опосредованное мечение клеток in vitro на основе логического анализа входных сигналов 89
4.5. Контролируемое мечение клеток in vivo на основе биокомпьютерного анализа входных сигналов 92
4.5.1. Характеристика биокомпьютерных структур 93
4.5.2. Ex vivo доставка к CD4+ клеткам крови ФИТЦ-меченых биокомпьютерных структур 4.5.3. РЭС-блокада для доставки биокомпьютерных структур 99
4.5.4. Динамики циркуляции в кровотоке биокомпьютерных структур 100
4.5.5. In vivo доставка к CD4+ клеткам крови ФИТЦ-меченых биокомпьютерных структур
5. Выводы 104
6. Благодарности 105
7. Список сокращений и условных обозначений 106
8. Список литературы 108
