Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
химических наук: 02.00.04–физическая химия. — Химический факультет
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. —
Москва, 2011. — 51 с.
Научный консультант: профессор, доктор физико-математических наук,
Баграташвили В.Н.
Цели работы
Охарактеризовать состояние коллагена в соединительных тканях и установить взаимосвязь между структурными и термодинамическими параметрами стабильности коллагена в этих тканях с применением современных физико-химических методов.
Определить особенности действия локального лазерного нагрева на матрикс соединительных тканей и выявить факторы, определяющие стабильность коллагена в этих условиях.
Научная новизна
Впервые проведено систематическое исследование термической стабильности коллагена в тканях с разной архитектоникой и химическим составом матрикса. Выявлена взаимосвязь между термодинамическими параметрами денатурации коллагена и свойствами матрикса. Установлено, что иммобилизация фибрилл и волокон коллагена за счет взаимодействия с сеткой протеогликановых агрегатов или внедрения их в более плотную ткань является важнейшим фактором стабильности коллагена в ткани. Нарушение целостности единой структуры органа приводит к значительному уменьшению термической стабильности коллагена.
Впервые показано, что использование термодинамических характеристик денатурации коллагена в соединительных тканях совместно с химическим анализом и данными оптических методов визуализации, позволяет определять состояние коллагена в тканях и его изменения в результате патологических процессов или целевой модификации. Разработанный в диссертации подход является достаточно эффективным и информативным методом определения структурных и функциональных особенностей матрикса соединительных тканей, а также их изменений при различных воздействиях на ткань.
Впервые выявлено принципиальное различие в поведения коллагеновой сети в тканях с волокнистой структурой при осуществлении гидротермального и ИК лазерного нагрева умеренной интенсивности. Это различие обусловлено развитием механической дезорганизации упаковки коллагена в условиях нестационарного и неоднородного в пространстве температурного поля при ИК лазерном воздействии (фототермо-механический эффект). Показано, что при ИК лазерном нагреве денатурация коллагена в тканях возможна при температурах более низких, чем температура денатурации коллагена в калориметрической ячейке. Предложена схема модификации волокнистых структур ИК лазерным излучением умеренной интенсивности.
Впервые показано, что характер изменений матрикса и его коллагеновой подсистемы зависит от состава и надмолекулярной организации матрикса ткани. В частности, в гиалиновом хряще носовой перегородки дезорганизацию претерпевает главным образом протеогликановая подсистема, а в жировой ткани – подсистема триацилглицеридов.
Практическая значимость
Разработанная методология комплексного физико-химического анализа соединительных тканей, включающая термический и химический анализы, а также методики оптической диагностики, однозначно характеризует состояние коллагена в тканях, что дает молекулярную основу для разработки новых методов коррекции функции тканей.
Обнаруженный фототермомеханический эффект воздействия ИК лазерного излучения умеренной интенсивности на соединительные коллагенсодержащие ткани, приводящий к дезорганизации матрикса ткани, необходимо учитывать при разработке клинических методов модификации ткани с использованием лазерных технологий. Выявленная корреляция между составом и архитектоникой ткани и ее откликом на неоднородный нагрев дает важный вклад в разработку научных основ метода локальной гипертермии коллагенсодержащих тканей с патологическими изменениями.
Полученные в работе данные позволяют предсказать степень деградации соединительной ткани при термическом и ИК лазерном воздействии и дают научную основу выбора режимов ИК лазерного воздействия, обеспечивающего желаемый терапевтический эффект.
Охарактеризовать состояние коллагена в соединительных тканях и установить взаимосвязь между структурными и термодинамическими параметрами стабильности коллагена в этих тканях с применением современных физико-химических методов.
Определить особенности действия локального лазерного нагрева на матрикс соединительных тканей и выявить факторы, определяющие стабильность коллагена в этих условиях.
Научная новизна
Впервые проведено систематическое исследование термической стабильности коллагена в тканях с разной архитектоникой и химическим составом матрикса. Выявлена взаимосвязь между термодинамическими параметрами денатурации коллагена и свойствами матрикса. Установлено, что иммобилизация фибрилл и волокон коллагена за счет взаимодействия с сеткой протеогликановых агрегатов или внедрения их в более плотную ткань является важнейшим фактором стабильности коллагена в ткани. Нарушение целостности единой структуры органа приводит к значительному уменьшению термической стабильности коллагена.
Впервые показано, что использование термодинамических характеристик денатурации коллагена в соединительных тканях совместно с химическим анализом и данными оптических методов визуализации, позволяет определять состояние коллагена в тканях и его изменения в результате патологических процессов или целевой модификации. Разработанный в диссертации подход является достаточно эффективным и информативным методом определения структурных и функциональных особенностей матрикса соединительных тканей, а также их изменений при различных воздействиях на ткань.
Впервые выявлено принципиальное различие в поведения коллагеновой сети в тканях с волокнистой структурой при осуществлении гидротермального и ИК лазерного нагрева умеренной интенсивности. Это различие обусловлено развитием механической дезорганизации упаковки коллагена в условиях нестационарного и неоднородного в пространстве температурного поля при ИК лазерном воздействии (фототермо-механический эффект). Показано, что при ИК лазерном нагреве денатурация коллагена в тканях возможна при температурах более низких, чем температура денатурации коллагена в калориметрической ячейке. Предложена схема модификации волокнистых структур ИК лазерным излучением умеренной интенсивности.
Впервые показано, что характер изменений матрикса и его коллагеновой подсистемы зависит от состава и надмолекулярной организации матрикса ткани. В частности, в гиалиновом хряще носовой перегородки дезорганизацию претерпевает главным образом протеогликановая подсистема, а в жировой ткани – подсистема триацилглицеридов.
Практическая значимость
Разработанная методология комплексного физико-химического анализа соединительных тканей, включающая термический и химический анализы, а также методики оптической диагностики, однозначно характеризует состояние коллагена в тканях, что дает молекулярную основу для разработки новых методов коррекции функции тканей.
Обнаруженный фототермомеханический эффект воздействия ИК лазерного излучения умеренной интенсивности на соединительные коллагенсодержащие ткани, приводящий к дезорганизации матрикса ткани, необходимо учитывать при разработке клинических методов модификации ткани с использованием лазерных технологий. Выявленная корреляция между составом и архитектоникой ткани и ее откликом на неоднородный нагрев дает важный вклад в разработку научных основ метода локальной гипертермии коллагенсодержащих тканей с патологическими изменениями.
Полученные в работе данные позволяют предсказать степень деградации соединительной ткани при термическом и ИК лазерном воздействии и дают научную основу выбора режимов ИК лазерного воздействия, обеспечивающего желаемый терапевтический эффект.