Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 12
1.1 Формирование сильно сшитых полимерных сеток с постоянными поровыми характеристиками 12
1.2 Фазовое разделение в синтезе сшитых систем 13
1.2.1 Модели фазового разделения (макро- и микросинерезис) 14
1.3 Влияние процесса сшивки на формирование поровой структуры 17
1.3.1 Механизм формирования пор в полимерных частицах 18
1.3.2 Влияние времени реакции на формирование поровой структуры полимерных частиц 19
1.4 Полимерные монолиты 21
1.4.1 Особенности полимеризации в массе 22
1.5 Влияние параметров синтеза на поровую структуру полимерных монолитов 24
1.5.1 Влияние времени полимеризации 25
1.5.2 Температура 25
1.5.3 Влияние порообразующих агентов 26
1.5.4 Мономеры 28
1.5.4.1 Влияние сшивающего агента 28
1.5.4.2 Функциональные мономеры 31
1.6 Введение в структуру твердых фаз реакционноспособных групп 32
1.7 Методы синтеза монолитов 35
1.7.1 Полимеризация 35
1.7.1.1 Свободно-радикальная полимеризация 35
1.7.1.2 Полимеризация с раскрытием цикла 39
1.7.2 Поликонденсация 40
1.7.3 Получение монолитов из ранее синтезированных полимеров 41
1.8 Основные области применения полимерных монолитных материалов 42
1.9 Технология микрочипов: основные принципы 43
1.9.1 Материалы, используемые для создания платформ микрочипа 47
1.9.1.1 Двумерные носители 47
1.9.1.2 Трехмерные носители 50
ГЛАВА 2 Экспериментальная часть 54
2.1 Материалы 54
2.2 Оборудование 56
2.3 Методы 57
2.3.1 Получение пластин на основе стеклянной поддерживающей среды и метакрилатного монолита 57
2.3.2 Синтез ГМА-ЭДМА сополимера 58
2.3.3 Синтез сополимеров ГЭМА-ГДМА, ГМА-ГДМА и ЦЭМА-ГДМА 59
2.3.4 Модификация монолитного ГМА-ЭДМА сополимера 60
2.3.4.1 Кислотный гидролиз эпоксидных групп ГМА-ЭДМА сополимера 60
2.3.5 Иммобилизация модельных белков на поверхности модифицированной
полимерной матрицы 61
2.3.5.1 Характеристики и подготовка стационарных фаз 61
2.3.5.2 Иммобилизация белка 61
2.3.7 Применение макропористых гидрофильных полимерных материалов в чип-анализе 62
2.3.7.1 Сравнительное исследование разработанных материалов с использованием модельной биокомплементарной пары белков 62
2.3.8. Анализ белков и ДНК на повехности стеклянных пластин 64
2.3.8.1 Анализ белков на стеклянных чипах 64
2.3.8.2 Анализ ДНК на стеклянных чипах 64
2.3.9 Создание чипов для анализа ДНК на основе монолитных полимерных матриц 65
2.3.9.1 Оптимизация процесса иммобилизации олигонуклеотидов на поверхности монолитных слоев 65
2.3.9.2 Оптимизация условий анализа на чипе 66
2.3.9.3 Создание чипов для диагностики муковисцидоза 67
2.3.9.4 Аптамер-содержащие микротест-системы 67
ГЛАВА 3 Результаты и их обсуждение 70
3.1 Синтез и исследование характеристик гидрофильных сополимеров ГЭМА-ГДМА, ГМА-ГДМА и ЦЭМА-ГДМА 70
3.1.1 Выбор инициатора 70
3.1.2 Время полимеризации 72
3.1.3 Влияние порообразующих веществ на морфологию ГЭМА-ГДМА монолита 73
3.1.4 Синтез ГМА-ГДМА монолитов 81
3.1.5 Макропористые монолиты на основе ЦЭМА-ГДМА сополимера 87
3.2 Модификация ГМА-ЭДМА сополимера 91
3.2.2 Введение в структуру ГМА-ЭДМА монолитов альдегидных, сукцинимидкарбонатных и имидазолкарбаматных групп 94
3.2.3 Иммобилизация модельного белка на поверхности модифицированных носителей 96
3.2.3.1 Зависимость емкости иммобилизации от концентрации белка в растворе 96
3.2.3.2 Влияние рН раствора 97
3.2.3.3 Зависимость емкости иммобилизации от времени реакции 98
3.2.3.4 Зависимость емкости иммобилизации от температуры 99
3.3 Апробация разработанных материалов в режиме биологического анализа в формате
микрочипов 100
3.3.1 Анализ белков на поверхностях гидрофильных платформ биочипа 100
3.3.2 Применение макропористых монолитов для создания ДНК-чипов 108
3.3.2.1 Оптимизация условий анализа ДНК на модельных ГМА-ЭДМА слоях 108
3.3.2.2 Сравнение результатов анализа ДНК на макропористых и стеклянных чипах 113
3.3.2.3 Создание тест-системы на основе монолитов для выявления мутаций гена CFTR 115
3.3.2.4 Аптамер-содержащие микроаналитические линейки для детектирования белков 117
Выводы 120
Список литературы 121
Приложение I: Cтруктурные формулы используемых в работе мономеров 139
Приложение II: Формулы для оценки эффективности разработанных тест-систем 140
Благодарности 141
