Фотоиндуцированная цитотоксическая активность нетканых материалов на основе хитоза-на, содержащих фотосенсибилизатор «ФОТОСЕНС» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Северюхина Александра Николаевна

• Северюхина Александра Николаевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Северюхина Александра Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Электроформование нетканых материалов

1.1.1. Принципиальная схема и основные стадии процесса электроформования

1.1.2. Теоретические основы процесса электроформования

1.1.3. Влияние технологических параметров

на процесс волокнообразования

1.2. Применение нетканых материалов, полученных методом электроформования, в биомедицине

1.2.1. Применение нетканых материалов, полученных методом электроформования, в тканевой инженерии

1.2.2. Применение нетканых материалов, полученных методом электроформования, в антибактериальной терапии

1.2.3. Применение платформ гигантского комбинационного рассеяния

света на основе нетканых материалов, полученных методом электроформования, для мониторинга биохимических процессов

in vitro и in vivo

1.2.4. Особенности создания нетканых материалов на основе хитозана

1.3. Применение фотодинамического эффекта: принципы и механизмы

1.3.1. Молекулярные механизмы фотодинамического эффекта

1.3.2. Идеальный фотосенсибилизатор

1.3.3. Обзор существующих фотосенсибилизаторов

1.3.4. Нетканые материалы с фотосенсибилизаторами

1.4. Подходы к описанию кинетики высвобождения биологически

активных веществ из полимерной матрицы

1.5. Выводы к первой главе

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования

2.1. Получение нетканых материалов на основе хитозана методом электроформования с фотосенсибилизатором «Фотосенс»

2.2. Получение нетканых материалов на основе хитозана с поверхностью, модифицированной плазмонно-резонансными наночастицами

2.3. Методы исследования

2.3.1. Измерение динамической вязкости прядильных растворов

2.3.2. Измерение электропроводности прядильных растворов

2.3.3. Определение структурных и морфологических характеристик нетканых материалов

2.3.4. Определение оптических характеристик нетканых материалов

2.3.5. Определение равновесной степени набухания нетканых материалов

2.3.6. Исследование процесса высвобождения фотосенсибилизатора из нетканых материалов

2.3.7. Исследование процесса деградации фотосенсибилизатора

под действием лазерного излучения

2.4. Эксперименты in vitro

2.4.1. Фотоиндуцированная антибактериальная активность нетканых материалов

2.4.2. Определение биосовместимости нетканых материалов

2.4.3. Цитотоксическая активность нетканых материалов под действием лазерного излучения

2.4.4. Пространственный контроль над ростом клеток

ГЛАВА 3. Характеризация нетканых материалов на основе хитозана

3.1. Исследование морфологических и оптических характеристик нетканых материалов, содержащих фотосенсибилизатор «Фотосенс»

3.2. Кинетика высвобождения фотосенсибилизатора «Фотосенс» из нетканых материалов на основе хитозана

3.3. Исследование морфологических и оптических характеристик нетканых

материалов с поверхностью, модифицированной плазмонно-резонансными наночастицами

3.4. Выводы к третьей главе

ГЛАВА 4. Фотоиндуцированная антибактериальная активность нетканых материалов на основе хитозана, содержащих

фотосенсибилизатор «Фотосенс»

4.1. Определение антибактериальной активности нетканых материалов на основе хитозан, содержащих фотосенсибилизатор «Фотосенс»

4.2. Выводы к четвертой главе

ГЛАВА 5. Фотоиндуцированная цитотоксическая активность нетканых материалов на основе хитозана, содержащих

фотосенсибилизатор «Фотосенс»

5.1. Определение биосовместимости нетканых материалов на основе хитозана, содержащих фотосенсибилизатор «Фотосенс», in vitro

5.2. Определение фототоксичности нетканых материалов на основе хитозана, содержащих фотосенсибилизатор «Фотосенс», in vitro

5.3. Пространственный контроль над ростом клеток

5.4. Выводы к пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотоиндуцированная цитотоксическая активность нетканых материалов на основе хитоза-на, содержащих фотосенсибилизатор «ФОТОСЕНС»»

Актуальность задачи

Передовое направление регенеративной медицины — тканевая инженерия представляет собой современную инновационную технологию, целью которой является применение фундаментальных знаний биологии, медицины и материаловедения для восстановления функций поврежденных тканей и органов [1,2]. В ее основе лежит принцип ориентированного заселения функционально активных клеток на матрицу-носитель (скаффолд), представляющую собой синтетическую или биологическую систему, имитирующую функции и свойства внеклеточного матрикса (ВКМ) [3]. Нетоксичность, биодеградируемость, механическая прочность, обеспечение пролиферации и дифференцировки нанесенных клеток являются основными требованиями, предъявляемыми к таким носителям.

В ряде случаев при создании скаффолдов для тканевой инженерии возникает необходимость в обеспечении пространственного контроля над ростом клеток [1,4,5]. Материалы с такой возможностью могут быть полезны, например, при стентировании сосудов. Как правило, при создании таких материалов в качестве модификатора используют антипролиферативные вещества [5], которые характеризуются неспецифичностью действия и могут оказывать влияние не только на клетки-мишени, но и на прилежащие клеточные структуры. Таким образом, для улучшения пространственного контроля над ростом клеток важно добиться повышения избирательности действия данных материалов.

Другой важной задачей тканевой инженерии является разработка раневых покрытий для эффективной антибактериальной терапии. Существующие материалы представляют собой полимерные матрицы, содержащие металлические (серебряные, медные, цинковые и др.) наночастицы или

антибиотики. Однако, в связи с резистентностью многих микроорганизмов к антибиотикам и металлам, а также высокой токсичностью последних ведется активный поиск альтернативных подходов к созданию антибактериальных материалов [6,7].

Эффективным способом решения вышеупомянутых проблем является применение фотодинамического эффекта, в основе которого лежит цитотоксическое действие синглетного кислорода и других высокоактивных радикалов, образующихся при поглощении света определенной длины волны и мощности молекулами фотосенсибилизатора. В биологических системах синглетный кислород характеризуется чрезвычайно коротким периодом полураспада (< 0,4 мкс) и радиусом действия 0,1 мкм), что обуславливает локализованность его цитотоксического действия [8,9]. Кроме того, синглетный кислород и другие АФК взаимодействуют с клетками неселективно и, следовательно, не способствуют развитию резистентности бактерий. В связи с этим метод успешно применяется не только при лечении целого ряда онкологических заболеваний, атеросклероза, неоваскуляризации роговицы в офтальмологии, но также является перспективным методом борьбы с антибиотикорезистентностью микроорганизмов.

Благодаря уникальному набору свойств полимерные нановолокна, полученные методом электроформования, отлично зарекомендовали себя в качестве скаффолдов для тканевой инженерии и раневых покрытий, а также многих других отраслей биомедицины [10]. Электроформование представляет собой наиболее производительный и эффективный способ получения волокон диаметром от нескольких десятков нанометров до нескольких микрон из полимерных растворов под действием поля высокой электрической напряженности [10]. Волокнистые материалы, полученные методом электроформования, характеризуются высокой удельной поверхностью и пористостью с субмикронным диаметром пор, а также хорошей паропроницаемостью. Кроме того, возможно получение волокон из широкого спектра полимеров (включая биосовмевметимые и биодеградируемые), а также

модификация, функционализация и создание волокон, чувствительных к внешним стимулам, путем включения различных добавок (наночастиц металлов или их оксидов, фотосенсибилизаторов и др.) [11-15].

Одним из наиболее перспективных полимеров биомедицинского назначения является хитозан, широкое применение которого обусловлено целым комплексом полезных свойств, включающим биосовместимость, нетоксичность и способность к биодеградации. Известны работы, описывающие его иммуномодулирующее, противомикробное, противоопухолевое, радиозащитное, ранозаживляющее и гемостатическое действие [16-19]. Кроме того, нетканые материалы на основе хитозана, полученные методом электроформования, успешно применяются в качестве раневых покрытий и скаффолдов для тканевой инженерии [20].

На основании вышеизложенного, создание волокнистого материала с добавлением фотосенсибилизатора методом электроформования может решить проблему дистанционного пространственного контроля над ростом клеток. Такой скаффолд может одновременно выполнять две функции: 1) поддерживать адгезию и пролиферацию клеточных культур; 2) обеспечивать дистанционно управляемый и локализованный цитотоксический эффект под действием света определенной длины волны и мощности. Данный материал также может найти применение в качестве раневого покрытия с фотоиндуцированной антибактериальной активностью для терапии длительно незаживающих ран. При этом модификация поверхности нетканого материала плазмонно-резонансными наночастицами позволит проводить мониторинг биохимических процессов, протекающих при заселении клетками ВКМ или регенерации ран, в режиме реального времени посредством спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света.

Цели и задачи диссертационной работы

Цель диссертационной работы состояла в реализации индуцированного световым воздействием цитотоксического эффекта с управляемой пространственной локализацией с помощью нетканых материалов, содержащих в своем составе фотосенсибилизатор «Фотосенс» (ФС).

Для достижения данной цели решались следующие задачи:

1. Получение нетканых материалов на основе хитозана с различным содержанием фотосенсибилизатора.

2. Изучение кинетики высвобождения фотосенсибилизатора из нановолокон хитозана.

3. Исследование биосовместимости нетканых материалов на основе хитозана с различным содержанием фотосенсибилизатора в отсутствие светового воздействия на примере нормальных (остеобласты мыши MC3T3-E1) и раковых (клетки рака молочной железы T-47D) клеточных линий.

4. Оценка цитотоксичности, индуцированной световым воздействием, нетканых материалов на основе хитозана с содержанием фотосенсибилизатора на примере нормальных (остеобласты мыши MC3T3-E1) и раковых (клетки рака молочной железы T-47D) клеточных линий.

5. Демонстрация возможности дистанционного пространственного контроля над ростом нормальных (остеобласты мыши MC3T3-E1) и раковых (клетки рака молочной железы T-47D) клеточных линий.

6. Подтверждение фотоиндуцированной антибактериальной активности нетканых материалов на основе хитозана с содержанием фотосенсибилизатора на примере бактериального штамма Staphylococcus aureus.

7. Получение нетканого материала на основе хитозана с поверхностью, модифицированной плазмонно-резонансными наночастицами, для применения в качестве платформы гигантского комбинационного рассеяния света.

Научная новизна исследования

1. Показана возможность создания нетканых материалов на основе хитозана с различным содержанием фотосенсибилизатора «Фотосенс» (1%, 2.5%, 5% в сух. веществе) методом электроформования.

2. Изучен механизм высвобождения фотосенсибилизатора «Фотосенс» из нановолокон хитозана в дистиллированной воде и фосфатно-солевом буфере (pH=7,4).

3. Продемонстрирована цитотоксичность нетканых материалов на основе хитозана с содержанием фотосенсибилизатора на примере различных

клеточных культур (MC3T3-E1 - остеобласты мыши, T-47D - клетки рака молочной железы) под действием светового излучения.

4. Реализована возможность дистанционного пространственного контроля над ростом клеток (MC3T3-E1 - остеобласты мыши, T-47D - клетки рака молочной железы) под действием светового излучения.

5. Показана фотоиндуцированная антибактериальная активность нетканых материалов на основе хитозана с содержанием фотосенсибилизатора на примере бактериального штамма Staphylococcus aureus.

6. Разработана методика получения нетканых материалов на основе хитозана, модифицированных плазмонно-резонансными наночастицами, для применения в качестве платформ гигантского комбинационного рассеяния света.

Практическая значимость

В настоящей работе показана возможность получения методом электроформования чувствительных к световому воздействию нетканых материалов на основе хитозана с различным содержанием фотосенсибилизатора «Фотосенс». Такие материалы сочетают в себе преимущества фотодинамической терапии, а также волокнистых раневых покрытий и скаффолдов для тканевой инженерии и могут одновременно выполнять две функции: 1) поддерживать адгезию и пролиферацию клеточных культур; 2) обеспечивать дистанционно управляемый и локализованный цитотоксический эффект под действием света определенной длины волны и мощности. Кроме того, описан способ получения платформ гигантского комбинационного рассеяния света на основе нетканых материалов с поверхностью, модифицированной плазмонно-резонансными наночастицами.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается применением научного оборудования, которое верифицируется в соответствии с международными стандартами обеспечения единства измерений и единообразием средств измерений, воспроизводимостью экспериментальных данных, а также использованием математико-статистических методов обработки результатов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Высвобождение фотосенсибилизатора «Фотосенс» из нетканого материала на основе хитозана проходит в два этапа: первый этап характеризуется аномально-диффузным поведением и длится в течение 9-10 часов в фосфатно-солевом буфере и 20 часов в дистиллированной воде, последующий выход красителя обусловлен кинетическими процессами, подчиняющимися законам Фика.

2. Фотоиндуцированная цитотоксическая активность нетканого материала на основе хитозана, содержащего препарат «Фотосенс», подтверждена в отношении штамма Staphylococcus aureus посредством диско-диффузионного метода. Показано, что средний диаметр зоны задержки роста бактерий (с учетом диаметра самого диска нетканого материала) составил около 50 % от диаметра области облучения светодиодным

Л

источником (Х=660±15 нм, 48 мВт, 4 Дж/см ) и 35 % от диаметра области высвобождения фотосенсибилизатора в агар.

3. Показана реализация дистанционного и локализованного контроля над ростом клеток (остеобластов мыши MC3T3-E1, клеток рака молочной железы T-47D), инкубированных совместно с образцами нетканого материала на основе хитозана, содержащего препарат «Фотосенс», под

Л

действием светодиодного излучения (Х=660±15 нм, 70 мВт, 2кДж/см ), попадающего в полосу поглощения фотосенсибилизатора. Личный вклад автора

Автор самостоятельно исследовал электрофизические и реологические свойства растворов полимеров, проводил их электроформование и характеризацию полученных нетканых материалов. Автор планировал и интерпретировал результаты экспериментов in vitro, а также принял непосредственное участие в анализе и обработке полученных результатов, анализе периодической литературы по соответствующей тематике и подготовке

статей. При использовании результатов, полученных в соавторстве, приведены ссылки на соответствующие источники.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях и выставках:

• Ежегодная Всероссийская научная школа-семинар «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине-2011» в программе «У.М.Н.И.К.» (Саратов, 2011, устный доклад, победитель конкурса);

• II международный семинар «Smart nanocomposite scaffold for tissue engineering» (Саратов, 2012, устный доклад);

• Ежегодная Всероссийская научная школа-семинар «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине-2013» (Саратов, 2013, устный доклад);

• IV международный семинар «Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications» (Берлин, 2013, устный доклад);

• III Международная конференция «Супрамолекулярные системы на поверхности раздела» - «Супраз-2013» (Туапсе, 2013, диплом III степени за устный доклад);

• Международная конференция «Saratov Fall Meeting-2013», 1st International Symposium on Optics and Biophotonics: Optical Technologies in Biophysics & Medicine XV (Саратов, 2013, постер);

• V международный семинар «Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications» (Гент, 2014, устный доклад, постер, победитель постерной секции);

• VIII международный симпозиум «Molecular Order and Mobility in Polymer Systems» (Санкт-Петербург, 2014, устный доклад);

• VI международный семинар «Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications» (Саратов, 2015, устный доклад, диплом III степени за устный доклад).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 (5 статей в сборниках конференций) печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов научных работ.

Финансовая поддержка работы, представленной в диссертации, осуществлялась при помощи следующих проектов: «Разработка технологии создания функциональных раневых покрытий из полимерных нановолокон» в рамках программы «У.М.Н.И.К.» (НИОКР № 9928р/14246 от 11.01.2012); «Дистанционно управляемые наноструктурированные материалы, включающие биосенсоры и инкапсулированные биоактивные вещества» (грант РФФИ № 12-0333088); «Дистанционно управляемые наноструктурированные системы для адресной доставки и диагностики» (грант Правительства Российской Федерации № 2013-220-04-014); «Комплексное математическое моделирование бескапиллярного электроформования нановолокон и экспериментальное исследование процесса создания нановолокнистых материалов» (грант РФФИ в рамках научного проекта № 12-01-31349-мол_а_2012); «Исследование переноса заряда и спектров поглощения и фотолюминесценции в упорядоченных системах «наночастицы в органической матрице» и разработка физико-технологических основ для создания элементной базы молекулярной электроники» (гранта Российского научного фонда №14-12-00275); «DINaMIT» по программе Marie Curie International Research Staff Exchange Scheme (FP7-PEOPLE-2013-IRSES), в рамках которого осуществлялись научные стажировки в университетской клиникой «Charité» (г. Берлин), а также при поддержке гранта Правительства Российской Федерации «Дистанционно управляемые наноструктурированные системы для адресной доставки и диагностики» (договор №14.Z50.31.0004 от 4 марта 2014).

Объем, логика и структура работы обусловлены поставленной целью и сформулированными задачами исследования, а также требованиями, предъявляемыми к диссертационным работам. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии. Материалы диссертации изложены на 105 страницах машинописного текста и включают 23 рисунка, 4 таблицы и 175 библиографические ссылки.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Электроформование нетканых материалов

Среди известных промышленных методов электроформование (электропрядение, электроспиннинг, ЭФ) представляет собой наиболее производительный и эффективный способ получения волокон произвольной длины диаметром от десятков нанометров до нескольких микрон. Данная технология представляет собой реализацию принципа «сверху вниз», т. е. создание наноразмерных объектов происходит в результате макроскопических процессов. Получение волокон из полимерных растворов и расплавов методом ЭФ происходит под действием электрического поля высокой напряженности [10, 21]. Достоинства данного метода заключаются в относительной простоте и гибкости технологического процесса, низкой стоимости, а также возможности получения непрерывных ультратонких волокон практически из любых растворимых полимеров.

Фундаментальные основы метода были заложены еще в начале 20 века. Первый патент на способ получения волокон в электростатическом поле был выдан в 1902 г. в США В. Мортону [22]. В период с 1934 по 1944 гг. последовала целая серия патентов, описывающих экспериментальные установки для получения полимерных волокон посредством электростатических сил [23-27].

Важными достижениями в области ЭФ полимерных волокон являются работы отечественных исследователей И.В. Петрянова и Н.Д. Розенблюма, которые в 1938 г. под руководством Н.А. Фукса посредством электрокапиллярного метода получили ультратонкие полимерные волокна и организовали первое промышленное производство волокнистых материалов [2830]. Однако дальнейшего развития технологии не последовало.

С активным развитием и внедрением нанотехнологий, интерес к методу снова возрос [31]. В начале 1990-х сразу несколько исследовательских групп продемонстрировали возможность ЭФ наноструктурированных нетканых материалов из широкого ряда синтетических и природных полимеров. Начиная с этого времени, происходит непрерывный рост числа публикаций, посвященных ЭФ и полученным с его помощью нетканым материалам, а также расширение спектра областей применения данного метода [32].

Большой вклад в развитие исследований технологии ЭФ внесла научная группа во главе с проф. Д. Ренекером (г. Акрон, США), работы которой посвящены детальному изучению особенностей самого процесса [33,34] и возможности получения волокон на основе широкого спектра полимеров, включая полибензимидазол [31], полистирол [35], триблоксополимер стирол-бутадиен-стирол [36], а также шелк и ДНК с диаметром около 30 нм [37,38].

В настоящий момент известно более 200 полимеров, синтетических и натуральных, обладающих волокнообразующей способностью и успешно апробированных в процессе ЭФ [39].

1.1.1. Принципиальная схема и основные стадии процесса

электроформования.

Исторически первым был разработан метод капиллярного ЭФ, при котором непрерывная подача прядильного раствора осуществляется посредством капилляра. Известен также метод электроаэродинамического получения волокон, в котором для растяжения полимерной струи помимо электростатического поля используется поток сжатого воздуха.

Преимуществом капиллярного ЭФ является возможность варьирования технологических параметров процесса, включая объемный расход прядильного раствора, напряженность электрического поля, межэлектродную геометрию и расстояние. Кроме того, в методе капиллярного ЭФ возможно получение волокон

с использованием низкокипящих растворителей, что предотвращает подсыхание прядильного раствора на кончике капилляра за счёт обдувки парами растворителя. В зависимости от типа полимера и технологических характеристик растворителя диаметр получаемых волокон может варьироваться в диапазоне от десятков нанометров до нескольких микрон.

Типичная схема установки для осуществления процесса капиллярного ЭФ состоит из трех основных компонентов - источника высокого напряжения, формующего электрода с системой подачи прядильного раствора и собирающего электрода (рисунок 1). Постоянное напряжение 5-100 кВ прикладывается к капилляру, через который при помощи микронасоса-дозатора подается полимерный раствор или расплав. В результате действия электрических сил из капли полимерного раствора на срезе капилляра формируется «конус Тейлора» [40], из которого при достижении определенного критического значения напряжения подаваемого на капилляр в межэлектродное пространство инжектируется струйка полимерного раствора, уменьшающаяся в диаметре по направлению к осадительному электроду. Это первая, сравнительно легко регулируемая, стадия процесса ЭФ, от стабильности которой зависят все остальные стадии процесса и свойства получаемых нетканых материалов.

На второй стадии одновременно протекают несколько процессов: флуктуация во времени и пространстве объемной плотности электрических зарядов, и колебание силовых линий электрического поля с их отклонением от оси ускоряющейся полимерной струи. Это приводит к появлению гидродинамического момента сил со стороны вязкой газовой среды, действующего на струю и увеличивающее отклонение от оси. В результате струя разворачивается поперек направления поля и тормозится за счет возрастающей силы сопротивления среды, что приводит к образованию расталкиваемого одноименными электрическими зарядами облака в виде расширяющегося книзу конуса [28]. На данной стадии полимерная нить закручивается и движется по расширяющимся окружностям, происходит интенсификация процесса испарения

растворителя и отвердевание нити, движущейся по направлению к осадительному электроду.

Микронасос

Высоковольтный источник напряжения

Конус Тейлора Стабильный участок

Нестабильный участок

Собирающий электрод

Рисунок 1. Схема установки для капиллярного электроформования [29]

На третьей стадии происходит случайная укладка волокон в слой осями параллельно плоскости осадительного электрода и замыкающий электрическую цепь искровой газовый разряд между осадительным электродом и образующимся на нем волокнистым слоем [28].

Технология бесфорсуночного высоковольтного электроформования волокон со свободной поверхности жидкости (Namspider™) представляет собой альтернативу указанным выше методам капиллярного ЭФ (рисунок 2). Реализация данной технологии базируется на возможности формирования конусов Тейлора с последующим потоком волокон со свободной поверхности тонкой пленки полимерного раствора.

Согласно данной технологии электрод в виде цилиндра вращается в ванне с полимерным раствором, на который подается высокое напряжение. В качестве подложки для нановолокон используется подкладочный материал, движущийся по ленте транспортеру. Инжекция струй полимерного раствора в межэлектродную область происходит со всей свободной поверхности вращающегося

электрода - цилиндра. В данном методе такой технологический параметр как объемный расход формовочного раствора отсутствует, что существенно ограничивает возможность варьирования и задания размерных характеристик получаемого материала.

Рисунок 2. Электроформования волокон по технологии Nanospider™

Наличие большой свободной поверхности полимерного раствора накладывает ограничения на технологические характеристики растворителей, такие как давление насыщенных паров и температура кипения с целью предотвращения преждевременного высыхания раствора полимера в ванне с инжектирующим электродом. В силу использования полей высокой напряженности при сравнительно малых межэлектродных расстояниях на выбор растворителя для получения волокон накладываются дополнительные ограничения, связанные с температурой растворителя, при которой пары над поверхностью растворителя способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня (температурой вспышки), в данном случае при электрическом пробое.

К достоинствам метода получения нетканых материалов по технологии Nanospider™ можно отнести большую производительность в сравнении с электрокапиллярным способом.

1.1.2. Теоретические основы процесса электроформования

Несмотря на достаточно долгую историю успешного применения метода ЭФ, теоретическим исследованиям процесса уделялось сравнительно мало внимания. На сегодняшний день известно несколько моделей, описывающих образование и движение полимерной струи в электрическом поле, однако единой теории процесса ЭФ пока не разработано.

Электроформование представляет собой сложный процесс, включающий в себя электрогидродинамику слабопроводящих неньютоновских жидкостей и фазовые превращения - испарение растворителя и отвердевание полимерного волокна. В ходе процесса ЭФ струя полимерного раствора проходит несколько стадий - конус Тейлора (появление струи), прямолинейного стационарного течения, нестабильного движения и окончательного формирования полимерного волокна с его осаждением на подложке.

Предшественником метода ЭФ можно считать электрогидродинамическое распыление жидкостей (ЭРЖ), где жидкость с низкой электропроводностью вытекает из дозирующего сопла, находящегося под постоянным высоким электрическим напряжением, и распыляется за счёт отталкивания одноименных электрических зарядов на мелкие капли. Электрогидродинамика заряженных струй изучена достаточно подробно [41-43]. Так, в литературе был исследован механизм появления струи из капли полимерного раствора [43,44], предложены одномерные модели течения стационарной струи [44,45], а также дискретные модели, описывающие поведение нестабильной струи [32, 47,48].

Существование устойчивой заряженной струи является важнейшим условием осуществления процесса ЭФ. В приближенной теоретической модели предполагается, что ньютоновская жидкость с плотностью р, вязкостью п, относительной диэлектрической проницаемостью в и удельной объемной электропроводностью у вытекает с объемным расходом Q из нижнего конца

вертикально расположенного металлического капиллярного сопла с внешним радиусом гс в пространство с однородным внешним электрическим полем напряженностью Е.

Предполагается, что при достижении некоторого максимального объема V капли жидкости будут отрываться от капилляра с периодом ^, сохраняя некоторое время жидкую перемычку:

Х = - (1)

1 б

При этом считается, что капли имеют сферическую форму, а обрыв перемычки происходит при смещении капли на величину ее радиуса. В уравнении движения капли пренебрегаем противодействующими электрической и капиллярной силами, а для силы вязкости принимаем приближение Стокса:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Северюхина Александра Николаевна, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Langer, R.,Vacanti, J. P. Tissue engineering // Science. 1993. Vol. 260. P. 920926.

2. Dvir T. et al. Nanotechnological strategies for engineering complex tissues // Nature nanotechnology. 2011. № 6. P. 13-22.

3. Иноземцева О. А. et al. Электроформование функциональных материалов для биомедицины и тканевой инженерии // Усп. хим. 2015. Т. 84, № 3. С. 251-274.

4. Gabriel D., Dvir T., Kohane D. S. Delivering bioactive molecules as instructive cues to engineered tissues // Expert Opin. Drug Delivery. 2012. Vol. 9, P. 473492.

5. Innocente F. et al. Paclitaxel-eluting biodegradable synthetic vascular prostheses: a step towards reduction of neointima formation? // Circulation. 2009. № 120. P. S37-45.

6. Andersson D. I., Hughes D. Antibiotic resistance and its cost: is it possible to reverse resistance? // Nat. Rev. Microbiol. 2010. № 8. P. 260-271.

7. Silver S. Bacterial resistances to toxic metal ions-a review // Gene. 1996. Vol. 179, № 1. P. 9-19.

8. Bonnett R. Photosensitizers of the porphyrin and phthalocyanine series for photodynamic therapy // Chem. Soc. Rev. 1995. Vol. 24. P. 19-33.

9. Moan J., Berg K. The photodegradation of porphyrins in cells can be used to estimate the lifetime of singlet oxygen // Photochem. Photobiol. 1991. Vol. 53.

P. 549-553.

10. Huang Z. M. et al. A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites // Composites Science and Technology. 2003. Vol. 63, № 15. P. 2223-2253.

11. Pisignano D. Polymer Nanofibers: Building Blocks for Nanotechnology / Pisignano D. - Royal Society of Chemistry, 2013. - 427 p.

12. Huang C. et al. Stimuli-responsive electrospun fibers and their applications // Chem. Soc. Rev. 2011. Vol. 40, № 5 P. 2417-2434.

13. Li L. et al. A review on electrospun nanofibers-based electrochemical sensor // Current Nanoscience. 2015. Vol. 11, № 6. P. 710-721.

14. Qi M. et al. Electrospun fibers of acid-labile biodegradable polymers containing orthoester groups for controlled release of paracetamol // Eur J Pharm Biopharm. 2008. Vol. 70. P. 445-452.

15. Rockwood D. N. et al. Characterization of electrospun poly(N-isopropyl acrylamide) fibers // Polymer. 2008. Vol. 49, № 18. P. 4025-4032.

16. Collins A. M. Bone-like resorbable silk-based scaffolds for load-bearing osteoregenerative applications // Advanced Materials. 2008. Vol. 21, №1. P. 7578.

17. Жоголев К. Д., Никитин В. Ю., Буланьков Ю. И. Изучение влияния препаратов хитозана на течение раневого процесса / К. Д. Жоголев и др. Актуальные проблемы гнойно-септических инфекций. - СПб, 1996. - С. 36.

18. Kossovich L. Yu., Salkovskiy Y. Electrospun nanofiber structures for advanced nanocomposites // Proceedings of the Tenth International Conference on Computational Structures Technology. Valencia - Spain, Civil - Comp Press, 2010. - Paper 265. - P. 1-9.

19. Жоголев К. Д., Никитин В. Ю., Цыган В. Н. Перспективы клинического применения иммуномодулирующих препаратов на основе хитозана // Медицинская иммунология. 2001. Т. 3, № 2. С. 316-317.

20. Bhattarai N. et al. Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility // Biomaterials. 2005. Vol. 26, № 31. P. 6176-6184.

21. Deitzel J. M. et al. Controlled deposition of electrospun poly(ethylene oxide) fibers // Polymer. 2001. Vol. 42. P. 8163-8170.

22. Morton W. J. Method of dispersing fluids: pat. US 705691. 1902.

23. Formhals A. US patent 1,975,504, 1934.

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

Formhals A. US patent 2,160,962, 1939. Formhals A. US patent, 2,187,306, 1940. Formhals A. US patent, 2,323,025, 1943. Formhals A. US patent, 2,349,950, 1944.

Филатов, Ю.Н. Электроформование волокнистых материал процесс (ЭФВ-процесс) / Ю. Н. Филатов. - М.: Нефть и Газ, 1997. - 297 с. Петрянов И. В. Волокнистые фильтрующие материалы ФП/ И. В. Петрянов, В. И. Козлов, П. И. Басманов, Б. И. Огородников. - М.: Знание, 1968. - 78 с. Басманов, П. И. Высокоэффективная очистка газов от аэрозолей фильтрами Петрянова / П. И. Басманов, В. Н. Кириченко, Ю. Н. Филатов, Ю. Л. Юров. - М.: Наука, 2003. - 271 с.

Doshi J., Reneker D. H. Electrospinning process and applications of electrospun fibers // Journal of Electrostatics. 1995. № 35. P. 151-160. Li, D. Xia Y. Electrospinning of nanofibers: reinventing the wheel? // Advanced Materials. 2004. Vol. 16, №14. P. 1151-1170.

Reneker D. H. et al. Bending instability of electrically charged liquid jets of polymer solutions in electrospinning // J. Appl. Phys. 2000. Vol. 87, № 9. P. 4531-4547.

Reneker D. H., Chun I. Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning // Nanotechnology. 1996. Vol. 7. P. 216-223. Kim J-S., Reneker D. H. Polybenzimidazole nanofiber produced by electrospinning // Polym. Eng. Sci. 1999. Vol. 39, № 5. P. 849-854. Koombhongse S., Liu W., Reneker D. H. Flat polymer ribbons and other shapes by electrospinning // J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 2001. Vol. 39, № 21. P. 2598-2606.

Zhihao C. et al. Structure of poly(ferrocenyldimethylsilane) in electrospun nanofibers // Macromolecules. 2001. Vol. 34. P. 6156-6158. Fang X., Reneker D. H. DNA fibers by electrospinning // J Macromol. Sci. Phys. 1997. Vol. 36, №2. P. 169-173.

39. Jiang H. L. et al. Optimization and characterization of dextran membranes prepared by electrospinning // Biomacromolecules. 2004. Vol. 5, №2. P. 326333.

40. Taylor G. I. Electrically driven jets // Proc.R. Soc. London, Ser A. 1969. Vol. 313. P. 453-475.

41. Rayleigh L. On the instability of cylindrical fluid surfaces // Philosophical Magazine, Series 5. 1982. Vol. 34, № 207. P. 177-180.

42. Zeleny J. Instability of Electrified Liquid Surfaces // Phys. Rev. 1917. Vol. 10,

№ 1.

43. Spivak A., Dzenis Y. A condition on the existence of a conductive liquid meniscus in an external electric field // Journal of Applied Mechanics. 1999. Vol. 66. P. 1026-1028.

44. Yarin A. L., Koombhongse S., Reneker D. H. Bending instability in electrospinning of nanofibers // Journal of Applied Physics. 2001. Vol. 89, № 5. P. 3018-3026.

45. Spivak A., Dzenis Y., Reneker D. H. A Model of Steady State Jet in the Electrospinning Process // Mechanics Research Communications. 2000. Vol. 27, №1. P. 37-42.

46. Feng J. J. Stretching of a straight electrically charged viscoelastic jet // Journal Non-Newtonian Fluid Mech. 2003. Vol. 116. P. 55-70.

47. Yarin A. L., Koombhongse S., Reneker D. H. Taylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibers // Journal of Applied Physics. 2001. Vol. 90, № 9. P. 4836-4846.

48. Hohman M. M. et al. Electrospinning and electrically forced jets. I. Stability theory // Physics of Fluids. 2001. Vol. 13, №8. P. 2201-2220.

49. Кириченко В. Н., Полевов В. Н., Супрун Н. Н., Петрянов-Соколов И. В. Перенос заряда при электро - гидродинамическом распылении жидкости // ДАН СССР. 1988. Т. 301. № 3. С. 814-817.

50. Сальковский Ю. Е. Моделирование испаряющейся стационарной струи полимерного раствора при электроформовании волокон // Вестник ЧГПУ им. И. Я.Яковлева. Механика предельного состояния. 2008. T.5. C. 145-154.

51. Liu L., Dzenis Y.A. Simulation of electrospun nanofiber deposition on stationary and moving substrates // Micro & nano Letters. 2011. Vol. 6, №6.

P. 408-411.

52. Сальковский Ю. Е. Испарение нестабильной полимерной струи в процессе электроформования // Вестник Сам. гос. тех. ун-та. Серия физ.-мат. Наук. 2011. T.4, №25. С. 178-182 .

53. Sill T.J., von Recum H. Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering // Biomaterials. 2008. №29. P. 1989-2006.

54. Frenot A., Chronakis I. S. Polymer nanofibers assembled by electrospinning // Current Opinion in Colloid and Interface Science. 2003. Vol. 8, № 1. P. 64-75.

55. Deitzel J. M. et al. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles // Polymer. 2001. Vol. 42 № 1. P. 261-272.

56. Kadomae Y. et al. Effect of electric current on beads formation in electrospinning of poly(vinyl alcohol) // Int. Polym. Process.2008. Vol. 23, № 4. 377-384.

57. Megelski S. et al. Micro- and nanostructured surface morphology on electrospun polymer fibers // Macromolecules. 2002. Vol. 35 № 22. P. 8456-8466.

58. Kanani A. G., Bahrami S. H. Review on electrospun nanofibers scaffold and biomedical applications // Trends Biomater. Artif. Organs. 2010. Vol. 24 № 2.

P. 93-115.

59. Волков А. В. Тканевая инженерия: новые перспективы развития медицины // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2005. № 1. С. 57-63.

60. Wang H. S., Fu G.-D., Li X.-S. Polymeric nanofibers from electrospinning // Recent Patents on Nanotechnology. 2009. №3, P. 21-31.

61. Ladizesky N. H., Ward M. A review of plasma treatment and the clinical application of polyethylene fibres to reinforcement of acrylic resins // J. Mater. Sci., Mater. Med. 1995. Vol. 6, № 9. P. 497-504.

62. Joung K., Bae J. W., Park K. D. Controlled release of heparin-binding growth factors using heparin-containing particulate systems for tissue regeneration // Expert Opin. Drug Deliv. 2008. № 5. P. 1173-1184.

63. Casper C. L. et al. Functionalizing electrospun fibers with biologically relevant macromolecules // Biomacromolecules. 2005. Vol. 6, № 4. P. 1998-2007.

64. Yang Y. et al. Electrospun composite mats of poly [(D, L-lactide)-co-glycolide] and collagen with high porosity as potential scaffolds for skin tissue engineering // Macromol. Mater. Eng. 2009. Vol. 294, № 9. P. 611-619.

65. Zhu X. et al. Electrospun fibrous mats with high porosity as potential scaffolds for skin tissue engineering // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9, № 7. P. 17951801.

66. Inoguchi H. et al. Mechanical responses of a compliant electrospun poly(L-lactide-co-e-caprolactone) small-diameter vascular graft // Biomaterials. 2006. № 27. P. 1470-1478.

67. Tillman B. W. et al. The in vivo stability of electrospun polycaprolactone-collagen scaffolds in vascular reconstruction // Biomaterials. 2009. Vol. 30, № 4. P. 583-588.

68. Stankus J. J.et al. Fabrication of cell microintegrated blood vessel constructs through electrohydrodynamic atomization // Biomaterials. 2007. Vol. 28, № 17. P. 27382746.

69. Lee C. et al. Nanofiber alignment and direction of mechanical strain affect the ECM production of human ACL fibroblast // Biomaterials. 2005. Vol. 26, № 11. P. 1261-1270.

70. Xu C. et al. Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering // Biomaterials. 2004. Vol. 25, № 5. P. 877-886.

71. Kim Y. T. The role of aligned polymer fiber-based constructs in the bridging of long peripheral nerve gaps // Biomaterials. 2008. Vol. 29, № 21. P. 3117-3127.

72. Schnell E. Guidance of glial cell migration and axonal growth on electrospun nanofibers of poly-epsilon-caprolactone and a collagen/poly-epsilon-caprolactone blend // Biomaterials. 2007. № 28. P. 3012-3025.

73. Gerardo-Nava J. Human neural cell interactions with orientated electrospun nanofibers in vitro // Nanomedicine. 2009. Vol. 4, № 1. P. 11-30.

74. Prabhakaran M. P., Venugopal J., Ramakrishna S. Electrospun nanostructured scaffolds for bone tissue engineering // Acta Biomater. 2009. Vol. 5, № 8.

P. 2884-2893.

75. Wang Y. Electrospun nanofiber meshes with tailored architectures and patterns as potential tissue-engineering scaffolds // Biofabrication. 2009. Vol. 1, № 1.

P. 015001.

76. Химическая энциклопедия, в 5-ти томах. - М.: Большая Российская энциклопедия 1998 г.

77. Wierzbicka-Patynowski I., Mao Y., Schwarzbauer J. E. Analysis of fibronectin matrix assembly // Curr Protoc Cell Biol. 2004. Vol. Chapter 10.

78. Burmeister J. S. et al. Application of total internal reflection fluorescence microscopy to study cell adhesion to biomaterials // Biomaterials. 1998. Vol. 19, № 4-5. P. 307-325.

79. Altschuh D. et al. Determination of kinetic constants for the interaction between a monoclonal antibody and peptides using surface-plasmon resonance // Biochemistry. 1992. Vol. 31, № 27. P. 6298-6304.

80. Gotoh M. et al. A new approach to determine the effect of mismatches on kinetic parameters in DNA hybridization using an optical biosensor // DNA Res. 1995. Vol. 2, № 6. P. 285-293.

81. Peterlinz K. A. et al. Observation of hybridization and dehybridization of thiol-tethered DNA using two-color surface plasmon resonance spectroscopy // J Am Chem Soc. 1997. Vol. 119, № 14. P. 3401-3402.

82. Ganeev R. A. et al. Characterization of optical and nonlinear optical properties of silver nanoparticles prepared by laser ablation in various liquids // Opt. Commun. 2004. Vol. 240, № 4-6. P. 437-448.

83. Gan X. et al. Effect of silver nanoparticles on the electron transfer reactivity and the catalytic activity of myoglobin // ChemBioChem. WILEY-VCH Verlag. 2004. Vol. 5, № 12. P. 1686-1691.

84. Jin W.-J. et al. Preparation of polymer nanofibers containing silver nanoparticles by using poly(N-vinylpyrrolidone) // Macromol. Rapid Commun. WILEY-VCH Verlag, 2005. Vol. 26, № 24. P. 1903-1907.

85. Sun L., Zhang Z., Dang H. A novel method for preparation of silver nanoparticles // Mater. Lett. 2003. Vol. 57, № 24-25. P. 3874-3879.

86. Chakrabarti K., Whang C. Silver doped ORMOSIL—an investigation on structural and physical properties // Mater. Sci. Eng. B. 2002. Vol. 88, № 1.

P. 26-34.

87. Lee H. K. et al. One-step preparation of ultrafine poly(acrylonitrile) fibers containing silver nanoparticles // Mater. Lett. 2005. Vol. 59, № 23. P. 2977-2980.

88. Peterson A. W., Halter M., Tona A., Bhadriraju K., Plant A.L. Surface plasmon resonance imaging of cells and surface-associated fibronectin // BMC Cell Biol. 2009. Vol. 10, № 1. P. 1-17.

89. Szymborski T. et al. Electrospun polymer mat as a SERS platform for the immobilization and detection of bacteria from fluids // Analyst. 2014. Vol. 139. P. 5061-5064.

90. Wang J. et al. Facile fabrication of gold nanoparticles-poly(vinyl alcohol) electrospun water-stable nanofibrous mats: efficient substrate materials for biosensors // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2012. Vol. 4, № 4. P. 1963-1971.

91. Ravi Kumar M. N. A review of chitin and chitosan applications // React. Funct. Polym. 2000. Vol. 46, № 1. P. 1-27.

92. Скрябин К. Г. Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение // Скрябин К. Г. и др. // М. Наука 2002 г. 368 с.

93. Гальбрайх Л. С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т.7, №1. С. 51-56.

94. Klossner R. R. et al. Correlation of chitosan's rheological properties and its ability to electrospin // Biomacromolecules. 2008. Vol.9. P. 2947-2953.

95. Kriegel C. et al. Electrospinning of chitosan-poly(ethylene oxide) blend nanofibers in the presence of micellar surfactant solutions // Polymer. 2009. Vol. 50 P. 189-200.

96. Chang W. et al. Electrospun ultrafme composite fibers from organic-soluble chitosan and polyethylene oxide // Journal of Applied Polymer Science. 2010. Vol. 117. P. 2113-2120.

97. Zhang J. et al. Electrospun core-shell structure nanofibers from homogeneous solution of polyethylene oxide/chitosan // Macromolecules. 2009. Vol. 42. P. 5278-5284.

98. Zang Y. Z. et al. Chitosan nanofibers from an easily electrospinnable UHMWPEO-doped chitosan solution system // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9. P. 136-141.

99. Desai K. Morphological and surface properties of electrospun chitosan nanofibers // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9. P. 1000-1006.

100. Wang W. et al. Enhanced nerve regeneration through a bilayered chitosan tube: The effect of introduction of glycine spacer into the CYIGSR sequence // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2007. Vol. 85A, №4. P. 919-928.

101. Yang D. et al. In situ mineralization of hydroxyapatite on electrospun chitosan-based nanofibrous scaffolds // Macromol. Biosci. 2008. Vol. 8. P. 239-246.

102. Chu X.-H. et al. Chitosan nanofiber scaffold enhances hepatocyte adhesion and function // Biotechnology Letters. 2009. Vol. 31, № 3. P. 347-352.

103. Kuo Y.-C., Hsu Y.-R. Tissue-engineered polyethylene oxide/chitosan scaffolds as potential substitutes for articular cartilage // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2009. Vol. 91A, № 1. P. 277-287.

104. Yang X., Chen X., Wang H. Acceleration of osteogenic differentiation of preosteoblastic cells by chitosan containing nanofibrous scaffolds // Biomacromolecules. 2009. Vol. 10, № 10. P. 2772-2778.

105. Ignatova M. G. et al. Electrospun nanofibrous mats containing quaternized chitosan and polylactide with in vitro antitumor activity against HeLa cells // Biomacromolecules. 2010. Vol. 11, № 6. P. 1633-1645.

106. Shoichet M. S. Polymer scaffolds for biomaterials applications // Macromolecules. 2010. Vol. 43, № 2. P. 581-591.

107. Zhou Y. et al. Electrospun water-soluble carboxyethyl chitosan/poly(vinyl alcohol) nanofibrous membrane as potential wound dressing for skin regeneration // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9. P. 349-354.

108. Shalumon K. T. et al. Electrospinning of carboxymethyl chitin/poly(vinyl alcohol) nanofibrous scaffolds for tissue engineering applications // Carbohydrate Polymers. 2009. Vol. 77. P. 863-869.

109. Gholipour A., Bahrami S. H., Nouri M. Chitosan-poly(vinyl alcohol) blend nanofibers: Morphology biological and antimicrobial properties // e-Polymers. 2013. Vol. 9, №1. P. 1580-1591.

110. Jin Y. et al. Photocrosslinked electrospun chitosan-based biocompatible nanofibers // J. Appl Polym Sci. 2008. Vol. 109, №5. P. 3337-3343.

111. Yang D. et al. Fabrication and characterization of chitosan/PVA with hydroxyapatite biocomposite nanoscaffolds // Applied Polymer Science. 2008. Vol. 110. P. 3328-3335.

112. Wainwright M. Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) // J. Antimicrob. Chemother. 1998 Vol. 42. P. 13-28.

113. Bonnett R. Photodynamic therapy in historical perspective // Reviews in contemporary Pharmacotherapy.1999. Vol. 10, №1. P. 1257.

114. Dougherty T. J. Photodynamic therapy: basic principles and clinical applications // Br J Cancer. 1992. Vol. 68, № 6. P. 1-17.

115. Raab C. Über die Wirkung Fluoreszierender Stoffe auf Infusorien // Z. Biol. 1900. Vol. 39. P. 524-546.

116. Dougherty T. J. et al. Photoradiation therapy for the treatment of malignant tumors // Cancer Res. 1978. Vol. 38, №8. P. 2628-2635.

117. Yoshikawa T. T. Antimicrobial resistance and aging: beginning of the end of the antibiotic era? // J. Am. Geriatr. Soc. 2002. Vol. 50. P. S226-S229.

118. Cunha B. A. Antibiotic resistance. Control strategies // Crit. Care Clin. 1998. Vol. 14 P. 309-327.

119. Cassell G. H., Mekalanos J. Development of antimicrobial agents in the era of new and reemerging infectious diseases and increasing antibiotic resistance // JAMA, J. Am. Med. Assoc. 2001. Vol. 285. P. 601-605.

120. Wilson M., Yianni C. Killing of methicillin-resistant Staphylococcus aureus by low-power laser light // J. Med. Microbiol.1995. Vol. 42. P. 62-66.

121. Wainwright M. et al. Photobactericidal activity of phenothiazinium dyes against methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus // FEMS Microbiol. Lett. 1998. Vol. 160. P. 177-181.

122. Фут X. В кн.: Свободные радикалы в биологии, т. 2, М.: Мир, 1979, с. 96.

123. Benov L. et al. Isomeric N-alkylpyridylporphyrins and their Zn(II) complexes: inactive as SOD mimics but powerful photosensitizers // Arch. Biochem. Biophys. 2002. Vol. 402. P. 159-165.

124. Nitzan Y., Ashkenazi H. Photoinactivation of Acinetobacter baumannii and Escherichia coli by a cationic hydrophilic porphyrin at various light wavelengths // Curr. Microbiol. 2001. Vol. 42. P. 408-414.

125. Zeina B. et al. Killing of cutaneous microbial species by photodynamic therapy // Br. J.Dermatol. 2001. Vol. 144. P. 274-278.

126. Bedwell J. et al. In vitro killing of Helicobacter pylori with photodynamic therapy // Lancet. 1990. Vol. 335. P. 1287.

127. Minnock A. et al. Photoinactivation of bacteria. Use of a cationic watersoluble zinc phthalocyanine to photoinactivate both gram-negative and gram-positive bacteria // J. Photochem. Photobiol., B. 1996. Vol. 32. P. 159-164.

128. Tolstykh P. I. et al. Experimental study of photodynamic effect on bacterial wound microflora // Zh. Mikrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 2001. Vol. 2. P. 8587.

129. Kautsky H. Quenching of luminescence by oxygen // Trans. Faraday Soc. 1939. Vol. 35. P. 216.

130. Миронов А. Ф. Фотодинамическая терапия рака - новый эффективный метод диагностики и лечения злокачественных опухолей // Соросовский образовательный журнал. 1996. T. 8. C. 32-40.

131. Pushpan S. K. et al. Porphyrins in photodynamic therapy - a search for ideal photosensitizers // Curr. Med. Chem. - Anti-Cancer Agents. 2002. Vol. 2. P. 187207.

132. Lim K.S., Oh K.W., Kim S.H. Antimicrobial activity of organic photosensitizers embedded in electrospun nylon 6 nanofibers // Polymer Int. 2012. Vol. 51.

P. 1519-1524.

133. Mosinger J. Bactericidal nanofabrics based on photoproduction of singlet oxygen // J. Mater. Chem. 2007. Vol. 17. P. 164-166.

134. Henke P. et al. Polystyrene nanofiber materials modified with an externally bound porphyrin photosensitizer // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. Vol. 5.

P. 3776-3783.

135. Gmurek M. et al. Application of photoactive electrospun nanofiber materials withimmobilized meso-tetraphenylporphyrin for parabensphotodegradation // Catalysis Today. 2015. 240. P. 160-167.

136. Arenbergerova M. et al. Light-activated nanofibre textiles exert antibacterial effects in the setting of chronic wound healing // Experimental Dermatology. 2012. Vol. 21. P. 619-624.

137. Osifeko O. L., Nyokong T. Applications of lead phthalocyanines embedded in electrospun fibers for the photoinactivation of Escherichia coli in water // Dyes and Pigments. 2014. Vol. 111. P. 8-15.

138. Gabriel D. et al. Photoactive electrospun fibers for inducing cell death // Adv. Healthcare Mater. 2014. Vol. 4. P. 494-499.

139. Costa P., Sousa Lobo J. M. Modeling and comparison of dissolution profiles // European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2001. Vol. 13. P. 123-133.

140. Higuchi T. Mechanism of sustained-action medication. Theoretical analysis of rate of release of solid drugs dispersed in solid matrices // J. Pharm. Sci. 1963. Vol. 52. P. 1145-1149.

141. Ritger P. L., Peppas N. A. A simple equation for description of solute release I. Fickian and non-fickian release from non-swellable devices in the form of slabs, spheres, cylinders or discs // J Control Release.1987. Vol. 5. P. 23-36.

142. Peppas N. A. and Sahlin J. J. A simple equation for the description of solute release. III. Coupling of diffusion and relaxation // Int. J. Pharm. 1989. Vol. 57, № 2. P. 169-172.

143. Alfrey T., Gurnee E. F., Lloyd W. G. Diffusion in glassy polymers //J. Polymer. Sci. C: Polymer Symposia. 1966. Vol. 12. P. 249-261.

144. Serra L., Domenech J., Peppas N. A. Drug transport mechanisms and release kinetics from molecularly designed poly(acrylic acid-g-ethylene glycol) hydrogels // Biomaterials. 2006. Vol. 27. P. 5440-5451.

145. Niebergall P. J., Milosovich, G., Goyan, J. E. Dissolution rate studies. II. Dissolution of particles under conditions of rapid agitation // J. Pharm. Sci.1963. Vol. 52. P. 236-241.

146. Ritger, P., Peppas, N. A simple equation for description of solute release. II. Fickian and anomalous release from swellable devices // J. Control Release. 1987. Vol. 5 P. 37-42.

147. Frens G. Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions // Nature Physical Science. 1973. Vol. 241.

P. 20-22.

148. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays // J. Immunol. Meth. 1983. Vol. 65, № 1-2. P. 55-63.

149. Zelina J. P. et al. Influence of surfactant-based microheterogeneous fluids on aggregation of copper phthalocyanine tetrasulfonate // J. Porph. Phthalo. 1999. Vol. 3, № 3. P. 188-195.

150. Severyukhina A. N. et al. Photosensitizer-loaded electrospun chitosan-based scaffolds for photodynamic therapy and tissue engineering // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2016. Vol. 144. P. 57-64.

151. Basova T. V. Orientation and morphology of chloroaluminum phthalocyanine films grown by vapor deposition: Electrical field-induced molecular alignment // Chemical Physics. 2011. Vol. 380, № 1. P. 311-316.

152. Severyukhina A. N. et al. Light-induced antibacterial activity of electrospun chitosan-based material containing photosensitizer // Materials Science & Engineering C. 2017. Vol. 70, Part 1. P. 40-47.

153. Filion D., Lavertu M., Buschmann M. D. Ionization and solubility of chitosan solutions related to thermosensitive chitosan/glycerol-phosphate systems // Biomacromolecules. 2007. Vol. 8, № 10. P. 3224-3234.

154. Severuhina A. N. et al. Nanoplasmonic chitosan nanofibers as effective SERS substrate for detection of small molecules // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. Vol. 7, № 28. P. 15466-15473.

155. Raafat D. Insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound // Appl. Environ. Microbiol. 2008. Vol. 74. P. 3764-3773.

156. Tsai G. J., Su W. H. Antibacterial activity of shrimp chitosan against Escherichia coli // J. Food. Prot. 1999. Vol. 62. P. 239-243.

157. Kumar A. B. V. et al. Characterization of chitooligosaccharides prepared by chitosanolysis with the aid of papain and Pronase, and their bactericidal action against Bacillus cereus and Escherichia coli // Biochem. J. 2005. Vol. 391.

P. 167-175.

158. Andrews J. M. Determination of minimum inhibitory concentrations // J. Antimicrob. Chemother. 2001. Vol. 48. P. 5-16.

159. Whithear K. G. et al. Evaluation and use of a micro-broth dilution procedure for testing sensitivity of fermentative avian mycoplasmas to antibiotics // Avian Dis. 1983. Vol. 27. P. 937-949.

160. Matei C. Photodynamic properties of aluminium sulphonated phthalocyanines in human dysplazic oral keratinocytes experimental model // Digest J. Nanomater. Biostruct. 2012. Vol. 7, № 4. P. 1535-1547.

161. Glassberg E. et al. Laser-induced photodynamic therapy with aluminum phthalocyanine tetrasulfonate as the photosensitizer: differential phototoxicity in normal and malignant human cells in vitro // J. Invest. Dermatol. 1990. Vol. 94, №5. P. 604-610.

162. Chan W. S. et al. Cell uptake, distribution and response to aluminium chlorosulphonated phthalocyanine, a potential anti-tumour photosensitizer // Br. J. Cancer. 1986. Vol. 53, №2. P. 255-263.

163. Amin R. M. et al. Evaluation of photodynamic treatment using aluminum phthalocyanine tetrasulfonate chloride as a photosensitizer: new approach // Photochem. Photobiol. Sci. 2012. Vol. 11, № 7. P. 1156-1163.

164. Chang C. T., Dougherty T. J. Photoradiation therapy: kinetics and thermodynamics of porphyrin uptake and loss in normal and malignant cells in culture // Radiat. Res. 1978. Vol. 74. P. 498.

165. Henderson B. W. Tumor destruction and kinetics of tumor cell death in two experimental mouse tumors following photodynamic therapy // Cancer Res. 1985. Vol. 45, № 2. P. 572-576.

166. Peng Q., Moan J. Correlation of distribution of sulphonated aluminium phthalocyanines with their photodynamic effect in tumour and skin of mice bearing CaD2 mammary carcinoma // Br. J. Cancer. 1995. Vol. 72, №3. P. 565574.

167. Conklin K. A. Cancer chemotherapy and antioxidants // J. Nutr. 2004. Vol. 134, №11. P. 3201S-3204S.

168. Huang P. et al. Superoxide dismutase as a target for the selective killing of cancer cells // Nature. 2000. Vol. 407, № 6802. P. 390-395.

169. Hasegawa Y. et al. Decreased expression of glutathione peroxidase mRNA in thyroid anaplastic carcinoma // Cancer Lett. 2002. Vol. 182, № 1. P. 69-74.

170. Pelicano H. et al. Inhibition of mitochondrial respiration: a novel strategy to enhance drug-induced apoptosis in human leukemia cells by a reactive oxygen species-mediated mechanism // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, № 39. P. 3783237839.

171. Sato K. et al. Negative regulation of catalase gene expression in hepatoma cells // Mol. Cell. Biol. 1992. Vol. 12, № 6. P. 2525-2533.

172. Davison C. A. et al. Antioxidant enzymes mediate survival of breast cancer cells deprived of extracellular matrix // Cancer Res. 2013. Vol. 73, № 12. P. 37043715.

173. Oberley T. D., Oberley L. W. Antioxidant enzyme levels in cancer // Histol Histopathol. 1997. Vol. 12, № 2. P. 525-535.

174. Toyokuni S et al. Persistent oxidative stress in cancer // FEBS Lett. 1995. Vol. 358, № 1. P. 1-3.

175. Lavoie L., Tremblay A., Mirault M. E. Distinct oxidoresistance phenotype of human T47D cells transfected by rat glutathione S-transferase Yc expression vectors // J. Biol. Chem. 1992. Vol. 267, № 6. P. 3632-3636.