Генерация биологически-активных наноаэрозолей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Канев, Игорь Леонидович

• Канев, Игорь Леонидович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Канев, Игорь Леонидович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Способы получения наноаэрозолей

1.1.1 Получение наноаэрозолей методами испарения - конденсации

1.1.2 Распыление растворов

1.1.3 Электрогидродинамическое распыление растворов

1.1.4. Получение наноаэрозолей электрогидродинамическим методом с последующей нейтрализацией в газовой фазе

1.2 Возможные источники повреждения структуры вещества при ЭР

1.3 Процесс газофазной электронейтрализации

1.4 Наноаэрозоли как лекарственная форма

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Испытания генератора наноаэрозолей. Дозиметрия аэрозолей

2.1.1 Конструкция генератора наноаэрозолей

2.1.2 Получение спектров наноаэрозолей

2.1.3 Дозиметрия наноаэрозолей, основанная на водоростворимых нанофильтрах

2.1.4 Кварцевый микробалансный монитор наноаэрозоля

2.1.5. Установка для ингалирования мышей

2.1.6 Дозиметрия аэрозоля с использованием магнитных маркеров

2.1.7 Измерение электропроводности растворов

2.1.8 Определение эффективности работы генератора наноаэрозоля

2.2 Определение повреждающего действия процесса ЭР на распыляемое вещество

2.2.1 Оптические измерения

2.2.2 Получение вольтамперной зависимости ЭР (ВАХ)

2.2.3 Измерение излучения света при ЭР

2.2.4 Сбор пероксида водорода путем барботирования

2.2.5 Измерение пероксида водорода в собранных пробах

2.2.6 Измерение концентрации озона

2.2.7 Измерение выхода супероксид-радикалов при ЭР

2.2.8 Измерение выхода гидроксил-радикалов при ЭР

2.2.9 Определение влияния ЭР на удельную ферментативную активность уреазы

2.2.10 Определение влияния ЭР на удельную ферментативную активность щелочной фосфатазы

2.3 Компьютерное моделирование процесса газофазной электронейтрализации

2.3.1 Методика моделирования

2.3.2 Подготовка отрелаксированных белковых макроионов

2.3.3 Моделирование столкновения ионов в ходе газофазной электронейтрализации

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Испытания генератора наноаэрозолей. Оптимизация условий получения наноаэрозолей. Дозиметрия аэрозолей

3.1.1 Совершенствование конструкции генератора наноаэрозолей

3.1.2 Испытания генератора для получения аэрозолей из различных веществ

3.1.3. Определение оптимальных значений электрических параметров. Влияние силы тока на процесс электрораспыления

3.1.4 Зависимость спектра наноаэрозолей глюкозы в зависимости от концентрации распыляемого раствора

3.1.5 Влияние электропроводности раствора на процесс ЭР

3.1.6 Влияние скорости потока воздуха на процесс электрораспыления

3.1.7 Стабильность и эффективность процесса генерации наноаэрозоля

3.1.8 Определение дозы аэрозоля, оседающего в легких мышей

3.2 Определение повреждающего действия процесса ЭР на распыляемое вещество

3.2.1 Зависимость силы тока и эмиссии фотонов в зависимости от напряжения, приложенного к капилляру при ЭР

3.2.2 Локализация свечения, возникающего при ЭР

3.2.3 Зависимость электрических параметров начала распыления и начала возникновения коронного разряда от диаметра и формы острия капилляра для ЭР

3.2.4 Количественное измерение выхода пероксида водорода при ЭР

3.2.5 Измерение выхода озона при ЭР

3.2.6 Измерение выходов супероксид- и гидроксил- радикалов при проведении ЭР

3.2.7 Измерение ферментативной активности уреазы после ЭР

3.2.8 Влияние ЭР на ферментативную активность щелочной фосфатазы

3.3 Результаты компьютерного моделирования процесса газофазной электронейтрализации

3.3.1 Зависимость стуктуры белкового макроиона от заряда и степени гидратации

3.3.2 Моделирование столкновения ионов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список публикаций по теме диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генерация биологически-активных наноаэрозолей»

ВВЕДЕНИЕ

Наноаэрозоли в последнее время привлекают большое внимание в качестве перспективного средства доставки лекарственных средств в организм ввиду ряда преимуществ такого способа введения лекарств. Во-первых, применение наноаэрозолей обещает существенное снижение рабочих доз лекарств. Так, было показано, что противовоспалительные препараты, попадающие в организм мыши в виде наноаэрозоля, давали терапевтический эффект при дозах в миллионы раз меньших чем при пероральном введении. Это связано с тем, что при пероральном введении большая часть препарата разрушается сначала в ЖКТ, а затем при прохождении через печень, в то время как при легочном введении препарат попадает в кровь, минуя печень. Во-вторых, в отличие от микронных аэрозолей, генерируемых коммерчески доступными небулайзерами и оседающих преимущественно в трахеях и бронхах, наноаэрозоли проникают глубоко в легкие - в альвеолы, где становятся недоступными для удаления посредством мукоцилиарного транспорта. Это обеспечивает более длительное воздействие лекарства и более полное попадание распылённого вещества в кровь. В-третьих, в случае лёгочных заболеваний, использование аэрозолей позволяет доставлять лекарственное средство напрямую в пораженные ткани лёгких, причём, изменяя размер частиц аэрозоля, можно контролировать область его преимущественного осаждения в разных участках легкого.

Существует несколько способов получения наноаэрозолей: конденсация из пара, низкотемпературный пиролиз, распыление растворов с применением ультразвука или струи сжатого воздуха с последующим высушиванием микрокапель. Однако большинство из существующих методов не являются универсальными и плохо применимы для лекарственных субстанций, так как способны повреждать структуры

сложных молекул распыляемого вещества при генерации аэрозоля и не обеспечивают создание достаточной концентрации наноаэрозольных частиц. Таким образом, поиск новых и улучшение существующих технологий генерации наноаэрозолей биологически активных веществ является перспективной и актуальной задачей.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлась разработка технологии, позволяющей получать аэрозоли биологически-активных веществ с сохранением структуры и функциональных свойств молекул и имеющие размер частиц, обеспечивающий доставку распыляемого вещества в периферийные отделы лёгких.

Основные задачи исследования:

1. Разработать метод, позволяющий получать наноаэрозоли стабильной концентрации в течение времени, достаточного для доставки терапевтической дозы лекарства в организм лабораторных животных.

2. Исследовать особенности генерации наноаэрозолей из веществ различной природы.

3. Определить степень воздействия на распыляемое вещество физических и химических повреждающих факторов, возникающих при образовании аэрозоля, таких как активные формы кислорода.

4. Оценить дозы лекарственных веществ, доставляемых в организм посредством вдыхания наноаэрозолей.

Научная новизна

Создан прототип установки для генерации наноаэрозолей биологических веществ и проведены его испытания с целью установления оптимальных параметров функционирования прибора. Установлено, что сила

электрического тока и скорость потока воздуха не оказывают существенного влияния на распределение размеров частиц генерируемого аэрозоля, но существенно влияют на его концентрацию. Продемонстрировано значительное влияние свойств распыляемого раствора (концентрации вещества в растворе и его электропроводности) на размер частиц и концентрацию наноаэрозоля.

Проведён анализ повреждающих факторов при электрораспылении и нейтрализации - ключевых процессах технологии. Методом молекулярной динамики показано, что наличие гидратной оболочки на поверхности белкового многозарядного макроиона в газовой фазе защищает белок от повреждений при электронейтрализации противоином, что делает присутствие влаги в атмосфере при генерации наноаэрозолей белков фактором, необходимым для сохранения их структуры и функциональной активности в наноаэрозолях.

В дополнение к анализу физических повреждающих факторов проведён анализ возможных повреждений распыляемых биомолекул химическими веществами генерируемыми в процессе электрораспыления. Оценены выходы активных форм кислорода: пероксида водорода, озона, супероксид- и гидроксил-радикалов. Установлено, что при токах ЭР до 250 нА только пероксид водорода образуется в заметных количествах (до 3 молей на 1 моль электронов).

Разработаны подходы для оценки доз наноаэрозолей, с использованием неинвазийных и инвазийных методов. Проведены предварительные испытания генератора наноаэрозоля в опытах с лабораторными животными.

С использованием суперпарамагнитных наночастиц как маркеров установлено, что при использовании сконструированного нами прибора мыши могут получать в среднем 0,5 мкг распыляемого вещества в час.

Практическая значимость работы

Разработана технология и приборы, позволяющие непрерывно генерировать наноаэрозоль со стабильной концентрацией и неизменным распределением размеров частиц в течение не менее 6 часов и непрерывно контролировать работу генератора. Продемонстрирована применимость технологии для генерации наноаэрозолей из широкого круга субстанций (органических нелетучих веществ, антибиотиков, белков) и водных суспензий наночастиц. Получены и охарактеризованы наноаэрозоли ферментов, антибиотиков, квантовых точек, латексных и магнитных наночастиц. Продемонстрирована возможность генерации наноаэрозолей белков с полным сохранением их структуры и функциональной активности. Это позволяет значительно расширить спектр лекарственных субстанций, перспективных для применения в наноаэрозольной форме. Разработаны подходы к дозиметрии наноаэрозолей, делающие возможной оценку количества лекарственного вещества, доставляемого в легкие.

В настоящее время разработанная технология используется в совместном российско-американском проекте, направленном на разработку новых методов лечения и профилактики лёгочной формы туляремии с использованием наноаэрозольных форм антибиотиков, вакцин и специфических антител.

Апробация диссертации

Результаты диссертации были представлены на 4 научных конференциях: Nanomaterials: Application Properties, 2013; 16-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых, 2012; IV Съезд биофизиков России; Симпозиум I «Физико-химические основы функционирования биополимеров и клеток» 2012; ASM Biodefense and Emerging Diseases Research Meeting, 2012.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах.

Список сокращений

АФК - активные формы кислорода БСА - бычий сывороточный альбумин ВАХ - вольт-амперная характеристика ДМСО - диметилсульфоксид МД - молекулярная динамика ПВП - поливинилпирролидон ПВС - поливиниловый спирт ФЭУ - фотоэлектронный умножитель ЭР - электрораспыление

DMA - дифференциальный анализатор подвижности HEWL - лизоцим белка куриных яиц

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Способы получения наноаэрозолей.

Существует несколько принципиально отличных способов получения наноаэрозолей: конденсация паров, химические реакции в газовой фазе (горение), распыление вещества при искровом или дуговом разряде, распыление растворов с последующим испарением растворителя. Из всех перечисленных способов лишь немногие могут быть использованы для генерации биологических наноаэрозолей ввиду большой чувствительности биологических соединений к физическим и химическим воздействиям. Далее будет рассмотрен ряд таких методов.

1.1.1 Получение наноаэрозолей методами испарения -конденсации.

Испарение и последующая конденсация вещества в инертной атмосфере является широко распространенным подходом для получения аэрозольной формы многих субстанций. Преимуществами этого подхода являются высокая чистота и производительность. Кроме того, контролируя скорость охлаждения паров вещества, можно регулировать размер и морфологию образующихся частиц[1]. Существуют различные способы испарения вещества, отличающиеся используемыми источниками энергии: печи, искровой разряд, пламенные реакторы [2], плазменные [3,4] и лазерные генераторы [5]. Газофазный синтез лучше всего подходит для получения однокомпонентных частиц, так как при использовании многокомпонентных смесей различия в давлении паров могут приводить к образованию неоднородных аэрозолей [6].

Применение электрической печи для испарения вещества является одной

из наиболее простых методик получения высокочистых наноачастиц в

газовой фазе. Испарение материала происходит в трубке, через которую

протекает поток газа. Как правило это происходит при атмосферном

9

давлении. При дальнейшем охлаждении полученных паров образуются кластеры, содержащие несколько тысяч атомов или молекул, которые потом вырастают до наноразмеров путем коагуляции и конденсации [7,8]. Недостатком данного метода является нерегулярность размеров частиц при получении аэрозоля крупнее, чем несколько десятков нанометров, так как при высокой концентрации частиц происходит их быстрая агломерация. Еще одним недостатком данного метода является его пригодность для получения аэрозолей относительно летучих веществ, так как если температура кипения или сублимации вещества приближается к темпереатуре термического рпспада молекул - наноаэрозоли будут загрязнены продуктами распада .

Одним из самых универсальных способов получения наночастиц в газовой фазе является использование искрового разряда. Преимуществом данного метода являются дешевизна и возможность легкого масштабирования введением параллельных искровых промежутков [9,10]. Метод отличается высокой степенью чистоты получаемого аэрозоля. Он применим для распыления любого проводящего материала, включая полупроводники. Также возможно получение многокомпонентных частиц [12].

Метод конденсации успешно применялся для создания наноаэрозолей противовоспалительных лекарств, индометацина и ибупрофена [80,81]. В этих исследованиях указанные вещества подвергали нагреву в токе аргона с последующим охлаждением и смешиванием с воздухом. Таким образом удавалось получать наноаэрозоли с размером частиц от единиц до 100 нм. Однако, в целом, метод конденсации имеет существенные ограничения применительно к наноаэрозолям биологических соединений, так как предполагает наличие определенной летучести и отсутствия существенных повреждений в молекулах при нагреве до испарения или сублимации. Таким способом невозможно получать наноаэрозоли из белков, ДНК,

полисахаридов и многих других биологических и биологически-активных соединений.

1.1.2 Распыление растворов.

Распыление растворов нелетучих веществ является одним из наиболее распространенных способов получения аэрозольных частиц. Атомизаторы, использующие этот принцип, различаются способами превращения жидкости в отдельные капли [6.12]. Для получения наночастиц применяется ряд методик, использующих пневматическое, ультразвуковое и электрораспыление, так как они позволяют получать небольшие (1 - 10 мкм) первичные капли раствора. После испарения растворителя из такой капли, растворенное вещество высыхает превращаясь в кристаллические или аморфные твердые частицы, размеры которых зависят от концентрации вещества в распыляемом растворе. Недостатком аэрозолей, получаемых вышеуказанными методами является возможное наличие примесей в растворителей. При наличии нелетучих примесей они остаются в твердых частицах аэрозоля, неконтролируемо влияя на их физические и химические свойства [6].

При работе пневматического атомизатора расширяющийся поток сжатого газа движется перпендикулярно концу трубки, заполенной распыляемым раствором. Благодаря эффекту Бернулли, вблизи трубки создается область пониженного давления, и жидкость впрыскивается в газовый поток. Силы, возникающие на границе раздела фаз, разбивают ее на отдельные капли, которые уносятся потоком воздуха. Далее полученный аэрозоль направляется в импактор, в котором оседают наиболее крупные капли. Разработано много конструкций пневматических атомизаторов [13]. Они применятся в основном в ингаляционной терапии и для калибровки аэрозольных инструментов. В зависимости от геометрических характеристик и режима генерации, пневматические атомизаторы образуют первичные

капли раствора с размером 1-10 мкм и массовой концентрацией 5-50 г/м .

11

Получающийся аэрозоль является в значительной степени полидисперсным [14Д5].

Капли, распыленные в газовой фазе, должны быть высушены для получения наноаэрозоля твердых частиц. Физические и химические свойства получаемого аэрозоля зависят от состава раствора и метода атомизации. Дополнительную фрагментацию можно получить за счет проведения высушивания при высоких температурах. Так, при пиролизе аэрозоля можно получать твердые частицы с размером менее 100 нм, в то время как высушивание при более низких температурах как правило формирует более крупные частицы. При пиролизе аэрозольные частицы нагреваются при помощи печи [16], воздействия пламени [17] либо лазера [18]. Помимо быстрого испарения растворителя, высокие температуры также могут инициировать протекание химических реакций внутри аэрозольных частиц.

Еще одним способом дробления жидкости до микрокапель является ультразвуковое воздействие на жидкость вблизи границы раздела жидкой и газовой фазы [19]. В образовании микрокапель участвуют два процесса: капиллярные волны и схлопывание кавитационных пузырьков [20]. Диаметр получаемых капель зависит от частоты колебаний ультразвука, а также физических свойств раствора, таких как поверхностное натяжение и плотность. Метод ультразвукового распыления в разных своих вариантах позволяет получать первичные капли раствора с размерами 0,25 - 50 мкм [21]. Получающийся аэрозоль является монодисперсным, однако концентрация частиц невысокая по сравнению с другими методами [6]. Было также было показано, что даже относительно мягкое воздействие ультразвука, применяемое в коммерческих небулайзерах, способно повредить хрупкие молекулы биологических веществ и лекарств [22].

1.1.3 Электрогидродинамическое распыление растворов.

Электрогидродинамическое распыление растворов является способом, позволяющим получать очень мелкий и монодисперсный аэрозоль под действием электрических сил. В зависимости от скорости потока жидкости и приложенного электростатического потенциала могут быть получены капли с узким диапазоном размеров со средним диаметром от нанометров до нескольких микрометров. Получаемый заряженный аэрозоль является устойчивым к агрегации из-за кулоновского отталкивания, наличие электрического заряда также позволяет контролировать траекторию движения капель. Еще одним преимуществом метода является относительно большой размер сопла, из которого производится электрораспыление, что снижает вероятность его засорения. В зависимости от соотношения приложенного электрического потенциала, поверхностного натяжения жидкости и инерции жидкости на выходе из сопла могут быть реализованы различные варианты электрораспыления [23,24,25]. Для получения монодисперсных наночастиц жидкость необходимо выполнение нескольких условий: достаточно низкая скорость подачи жидкости (около миллилитра в час для воды) и и определенная величина электрического поля между острием капилляра и противоэлектродом. При этом жидкость в капилляре вытягивается за счет действия электрических сил и образует конус, называемый конусом Тейлора [26]. Тангенциальная составляющая электрического поля заставляет носители заряда в жидкости двигаться по направлению к вершине конуса. Равновесие между электрическими силами и поверхностным натяжением нарушается вблизи вершины конуса Тэйлора, в результате чего на вершине конуса возникает тонкая струя жидкости, распадающаяся затем на отдельные капли. Получаемые капли несут большой электрический заряд, близкий по величине к пределу Релея для данного размера:

(гтахе)2 = 647Г2080К3

где о - поверхностное натяжение воды, Ъ - количество элементарных зарядов, переносимых каплей, Я - радиус капли [27]. При испарении, размер капель уменьшается, в результате чего заряд превышает предел для уменьшенной капли и капля испускает серию мелкий дочерних микрокапель, теряя 10-20% своего заряда и около 1-2% массы [28].

Серия таких распадов продолжается до полного высыхания капли или до такого состояния раствора в высыхающей капле, когда процесс распада становится затруднительным, например, при значительном увеличении вязкости раствора или кристаллизации растворенного вещества.

1.1.4. Получение наноаэрозолей электрогидродинамическим методом с последующей нейтрализацией в газовой фазе.

Из различных методов, обобщенных в недавних обзорах [6,29] метод ЭР является наиболее универсальным способом получения наноаэрозольной формы различных веществ. Однако широкому применению препятствуют несколько обстоятельств. Первое, необходимо обеспечить высокую производительность процесса распыления. Сложность состоит в том что увеличения скорости генерации аэрозоля, например, нельзя добиться простым увеличением подачи жидкости в капилляр для распыления. Еще одним способом повышения производительности является увеличение числа капилляров [6], однако в этом случае трудно добиться одинакового электрического поля на всех капиллярах, что влияет на однородность размеров получаемого аэрозоля.

Вторая сложность заключается в необходимости нейтрализации сильно заряженного наноаэрозоля, образованного при высыхании микро- и нанокапель жидкости. Первая конструкция устройства для ингаляции, использующая технологию ЭР с нейтрализацией была запатентована в 1989 г. [30]. В последующие годы было описано несколько усовершенствованных

конструкций генераторов наноаэрозолей, основанных на том же принципе -нейтрализации продуктов ЭР раствора с помощью разреженной плазмы в воздухе, образованной за счет ионизации воздуха высокоэнергетичными продуктами распада радиоактивных изотопов или коронного разряда [31 -35]. В обоих способах нейтрализации, аэрозольные частицы подвергаются воздействию высокоактивных радикалов, озона и атомарного кислорода, что может привести к повреждению структуры сложных молекул. Недавно предложена методика для получения наноаэрозолей из биологических молекул, в которой заряженные наночастицы, получаемые при ЭР, нейтрализуются в газовой фазе с помощью противоионов, генерируемых также с помощью электрораспыления [36 - 40].

Было показано что такая технология электрораспыления ренейтрализации позволяет получать аэрозоли из ферментов, без существенной потери последними специфической активности [36]. Однако данная технология имела ряд существенных недостатков: необходимость постоянного контроля напряжения, приложенного к капиллярам для сохранения стабильного протекания процесса ЭР, перебои в процессе генерации аэрозоля из-за прекращение ЭР на одном из капилляров, и происходящее с течением времени снижение эффективности процесса генерации из-за отложения продуктов ЭР на стенках камеры генератора.

Несмотря на относительно мягкий характер процессов ЭР и нейтрализации было отмечено понижение активности ферментов при распылении растворов при токах, превышающих 200 нА [41,42,37]. Нейтрализация также представляет собой опасность для таких высокорганизованных молекул как белки и ДНК. Для последних, например, было отмечена существенная фрагментация при напылении на металлическую поверхность [43].

Такого рода данные подчеркивают необходимость изучения

возможных повреждающих механизмов базовых процессов, используемых

15

при генерации наноаэрозолей методом ЭР с нейтрализацией и установлении условий, при которых в максимальной степени сохраняются свойства белковых и других биологических молекул.

1.2 Возможные источники повреждения структуры вещества при ЭР

Электрораспыление растворов широко применяется в качестве способа мягкой ионизации в масс-спектрометрии [44], для осаждения биологических молекул при подготовке образцов для сканирующей микроскопии [45,41,46], при изготовлении биочипов [42,47,48], белковых пленок [42,49], и образцов для масс-спектрометрического анализа методом МАЬБ1-М8 [50]. Во всех этих приложениях сохранение целостности и функциональных свойств распыляемых молекул имеет большое значение. Несмотря на относительно мягкий характер процесса ЭР, имеются опубликованные данные о присутствии окисленных продуктов окисления в спектрах ионов белковых молекул, полученных методом ЭР [51,52], о фрагментации распыленных пептидов [53,54] и олигонуклеотидов [43], а также об инактивации ферментов после их электрораспыления [42]. Считается, что существует несколько возможных факторов, повреждающих структуру вещества при ЭР. Так, легко окисляющиеся молкулы, такие как металлопорфирины, могут быть непосредственно превращены в катион-радикалы в результате электрохимической реакции на электроде [55]. Процесс ЭР сам по себе включает факторы (потоки в конусе Тейлора [56], изменение рН в образуемых каплях [57], высыхание капель [37], которые могут повредить хрупкие биополимеры. Однако, большинство опубликованный исследований фрагментации пептидов [54] и окисления белков [52] указывают на коронный разряд, как основной повреждающий фактор, с активными формами кислорода (АФК) и свободными электронами в качестве основных химических объектов, вызывающих изменение структуры вещества [58].

Эмиссия света является одним из важных признаков протекания

коронного разряда. Хотя возникновение коронного разряда при ЭР было

16

отмечено во многих ранних публикациях [59 - 62], токи, используемые в этих экспериментах были довольно высокими - микроамперы. Неясно, может ли коронный разряд развиваться при ЭР воды и других растворителей из стеклянных капиллярах при относительно низких токах, используемый в нашей технологии - порядка 100 нА, и будет ли такой разряд генерировать АФК, обычно наблюдаемые при коронном разряде с металлического электрода или иглы. Было показано [42], что электронапыление щелочной фосфатазы из стеклянного капилляра в положительной моде позволяет сохранить 100% специфическую ферментативную активности при токах ниже 200 нА. Падение активности при больших токах было объяснено инактивацией фермента продуктами коронного разряда , хотя прямые данные, указывающие на протекание коронного разряда отсутствовали.

Возникновение коронного разряда зависит от многих факторов, таких как скорость потока, диаметр капилляра, напряжение, электропроводность раствора, природы распыляемого вещества и состава газовой фазы, что затрудняет сравнение результатов различных независимых исследований. Таким образом, большое практическое значение имеет поиск простого индикатора протекания коронного разряда, сопровождающего процесс ЭР. В работе [52] предложено использовать излом на вольт-амперной кривой в качестве такого индикатора. Авторы сообщают, что при токах выше излома ( > 100 нА ), наблюдалось заметное окисление бета-гемоглобина, регистрируемое по изменению масс-спектров, которое авторы объяснили как следствие генерации АФК в коронном разряде, приводящее к окислению свободных серосодержащих групп в остатках цистеина в этом белке. Однако, авторы не наблюдали видимого невооруженным глазом свечения при токах, соответствующих излому на ВАХ. Только при гораздо более высоких токах излучение света становилось заметным. Ранее в работе [63] отмечали появление нового иона, N2H4", в масс-спектрах при электрораспылении раствора хлорида цезия в 50% метаноле при достижении тока 100 нА, когда

был также отмечен излом на ВАХ. И возникновение нового иона и излом на вольтамперной зависимости авторы отнесли к возникновению тлеющего разряда на металлической полой игле, из которой производили ЭР.

Как уже отмечалось выше, при ЭР возможно образование АФК и других продуктов коронного разряда в воздухе. Оценка их возможных концентраций в генерируемом наноаэрозоле имеет большое значение в разработке метода. Наличие таких следовых форм АФК в наноаэрозоля, предназначенных для длительного вдыхания представляло бы существенную опасность не только как фактор, способный модифицировать распыляемые вещества, но и как фактор, способный повредить для легкие пациентов. Так, в работе [64] показано на примере инактивации бактерий, что заряженные АФК, образованные в коронном разряде в присутствии кислорода и паров воды, обладают выраженным эффектом на живые клетки.

Таким образом процесс нуждается в существенном техническом усовершенствовании и в детальном изучении механизмов с целью предотвращения повреждения молекул и легочной ткани.

1.3 Процесс газофазной электронейтрализации

Процесс газофазной электронейтрализации продуктов электрораспыления используется как в научных исследованиях, так и в коммерческих устройствах. Процесс применяется в некоторых небулайзерах для аэрозольной терпапии [65], в масс-спектрометрии для для уменьшения заряда полимерных макроионов, получаемых методом ЭР [66,67] и в производстве наночастиц путем слияния противоположно заряженных нанокапель с последующим их высушиванием [68, 69]. Противоионы, используемые в этих приложениях, получаются либо с помощью коронного разряда, либо ионизацией воздуха продуктами распада радиоактивных элементов [70 - 73] .

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Канев, Игорь Леонидович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Pratsinis, S. E., and Mastrangelo, S. V. R. Material synthesis in aerosol reactors, Chemical Engineering Progress, 85, pp.62-66, 1989

2. Ulrich, G. D. Flame Synthesis of Fine Particles, Chemical & Engineering News, 62, pp.22-29. 1984

3. Vollath, D., and Sickafus, K. Synthesis of nanosized ceramic oxide powders by microwave plasma reactions, Nanostructured Materials, 1, pp.427-437. 1992

4. Vollath, D., and Szabo, D. V. The microwave plasma process - a versatile process to synthesise nanoparticulate materials, Journal of Nanoparticle Research, 8, pp.417-428. 2005

5. Ogawa, K., Vogt, T., Ullmann, M., Johnson, S., and Friedlander, S. K. Elastic properties of nanoparticle chain aggregates of Ti02, A1203, and Fe203 generated by laser ablation, Journal of Applied Physics, 87, pp.63-73. 2000

6. Biskos, G., Vons, V., Yurteri, C.Y. Schmidt-Ott, A. Generation and Sizing of Particles for Aerosol-Based Nanotechnology. KONA Powder Particle J., 26 13-35. 2008

7. Scheibel, H. G., and Porstendorfer, J. Generation of monodisperse Ag- and NaCl-aerosols with particle diameters between 2 and 300 nm, J. Aerosol Sci., 14, pp.113126. 1983

8. Gurav, A. S., Kodas, T. T., Wang, L. M., Kauppinen, E. I., and Joutsensaari, J. Generation of nanometersize fullerene particles via vapor condensation, Chemical Physics Letters, 218, pp.304-308.1994

9. Schwyn, S., Garwin, E., and Schmidt-Ott, A. Aerosol generation by spark discharge, 19,p.639. 1988

10.Roth, C., Ferron, G. A., Karg, E., Lentner, B., Schumann, G., Takenaka, S., and Heyder, J. Generation of ultrafine particles by spark discharging, Aerosol Science and Technology, 38, pp.228-235. 2004

1 I.Evans, D. E., Harrison, R. M., and Ayres, J. G. The generation and characterisation of elemental carbon aerosols for human challenge studies, Aerosol Science & Technology, 37, pp.975-987. 2003

12.Hinds, W. C. Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurements of Airborne Particles, Wiley, 1999

13.May, K. R. (1973): The collison nebulizer: Description performance and application, Journal Of Aerosol Science, 4,pp.235-243. 1973

14.Forsyth, B., Liu, B. Y. H., and Romay, F. J. Particle charge distribution measurement for commonly generated laboratory aerosols, Aerosol Science And Technology, 28, pp.489-501. 1998

15.Tsai, C. J., Lin, J. S., Deshpande, C. G., and Liu, L. C. Electrostatic charge measurement and charge neutralization of fine aerosol particles during the generation process, Particle & Particle Systems Characterization, 22, pp.293-298. 2006

16.Messing, G. L., Zhang, S. C., and Jayanthi, G. V Ceramic powder synthesis by spray-pyrolysis, Journal of the American Ceramic Society, 76, pp.2707-2726. 1993

17.Madler, L., Kammler, H. K., Mueller, R., and Pratsinis, S. EControlled synthesis of nanostructured particlesby flame spray pyrolysis, Journal of Aerosol Science, 33, pp.369-389. 2002

18.Cauchetier, M., Croix, O., Herlin, N., and Luce, M. Nanocomposite Si/C/N powder production by laser aerosol interaction, Journal of the American Ceramic Society, 77, pp.993-998. 1994

19. Wood, R. W., and Loomis, A. LThe physical and biological effects of high frequency sound waves of great intensity, Philos. Mag., 4, pp.417-436. 1927

20.Boguslavskii, Y. Y., and Eknadiosyants, O. K. Physical mechanism of the acoustic atomization of a liquid, Soviet Phys. Acoust., 15, pp.14-21. 1969

21.Berglund, R. N., and Liu, B. Y. H. Generation of monodisperse aerosol standards, Environmental Science & Technology, 7, pp. 147-153. 1973

22.Yeo, L.Y., Friend, J.R., Mcintosh, M.P., Meeusen, E.N.T. Morton, D.A.V. Ultrasonic nebulization platforms for pulmonary drug delivery. Expert Opin. Drug Deliv. 7, No. 6 , pp. 663-679. 2010

23.Zeleny, J. The electrical discharge from liquid points, and a hydrostatic method of measuring the electric intensity at their surfaces, Physical Review, 3, pp.69-91. 1914

24.Zeleny, J. Instability of electrified liquid surfaces, Physical Review, 10, pp. 1-6. 1917

25.Grace, J. M., and Marijnissen, J. C. M. A review of liquid atomization by electrical means, Journal of Aerosol Science, 25, pp. 1005-1019. 1994

26.Taylor, G. Disintegration of water drops in electric field, Proceedings of the Royal Society of London series A-Mathematical and physical sciences, 280, p.383. 1964

27.Hartman, R. P. A., Brunner, D. J., Camelot, D. M. A., Marijnissen, J. C. M., and Scarlett, BJet break-up in electrohydrodynamic atomization in the cone-jet mode, Journal of Aerosol Science, 31, pp.65-95. 2000

28. A. Gomez, K. Tang, Charge and fission of droplets in electrostatic sprays. Phys.Fluids ,6, pp. 404-414. 1994

29.Yurteri, C.U., Hartman, R.P.A. Marijnissen, J.C.M. Producing pharmaceutical particles via electrospraying with an emphasis on nano and nano structured particles—a review. KONA Powder Particle J. 26, pp. 13-35. 2010

30.Noakes, T.J., Pavey I.D., Bray, D. Rowe, R.C. 1989. U.S. patent, No. 48299996. 31 .Tang K. Gomez, A. J. Generation by electrospray of monodisperse water droplets

for targeted drugdeliveryby inhalation. Aerosol Sci. 25, pp. 1237-1249. 1994

32. Ijesebaert, J. C., Geerse, K.B., Marijnisseen, J.C.M., Lammers, J.W.J. Zanen, P. Electro-hydrodynamic atomization of drug solutions for inhalation purposes. J. Appl. Physiol. 91, pp. 2735-2741. 2001.

33.Xie, J., Liang Kuang Lim, L.K., Phua, Y., Hua, J. Wang, C.H. Electrohydrodynamic atomization for biodegradable polymeric particle production. J. Colloid Interface Sci. 302, pp. 103-112. 2006

34.. Fu H., Patel A.C., Holtzman M.J. Chen, D.R. A New Electrospray Aerosol Generator with High Particle Transmission Efficiency. Aerosol Science and Technology, 45: ppl 176-1183. 2011

35.Fu, H., Liu, Q. Chen, D.R. Performance study of a twin-head electrospray system. J. Aerosol Sci. 52, pp. 33^4. 2012

36.Morozov, V.N. Generation of Biologically Active Nano-Aerosol by an Electrospray-Neutralization Method. J. Aerosol Sci. 42, pp. 341-354. 2011

37.Morozov, V.N. Electrospray deposition of biomolecules. Chapter in: Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. Springer Science+Business Media, Vol. 119, pp. 115-162. 2010

38.Morozov, V.N. Cost-efficient technological solutions for warning-type bioaerosol detection. In: Biodetection Technologies. 5th Edition Proceedings. Chapter 9.The Knowledge Press Inc. pp. 183-208. 2008

39.Morozov, V.N., Vsevolodov N.N. Electrospray-neutralization method for manufacturing free and supported nanomats. Adv. Materials, 19, pp. 4381-4386. 2007

40.Bailey, C., Morozov, V., Vsevolodov, N.N. Electrospray Neutralization Process and Apparatus for Generation of Nano-Aerosol and Nano-Structured Materials. US Patent # 7,776,405 B2, August 17, 2010.

41 .Morozov V.N., Seeman N.C., Kallenbach N.R. New methods of depositing and imaging molecules in scanning tunneling microscopy. Scann. Microscopy , 7, pp. 757-779. 1993

42.Morozov V.N., Morozova T.Ya. Electrospray deposition as a method to fabricate functionally active protein films. Anal. Chem.,l\,pp. 1415-1420. 1999

43.Xueheng Cheng, David G. Camp, Qinyuan Wul, Ray Bakhtiar ,David L. Springer, Brendt J. Morris,, James E. Bruce, Gordon A. Andersonl, Charles G. Edmonds and Richard D. Smith. Molecular weight determination of plasmid DNA using electrospray ionization mass spectrometry. Nucleic Acids Research, Vol. 24, pp. 2183-2189. 1996

44.Kitova, E. N., El-Hawiet, F., Schnier, P. D., Klassen, J. S. Reliable Determinations

90

of Protein-Ligand Interactions by Direct ESI-MS Measurements. Are We There Yet? J. Am. Soc. Mass Spectrom. 23, pp. 431-441. 2012

45.Thundat, T., Warmack, R. J., Allison, D. P., Ferrell, T. L. Preparation of isolated biomolecules for SFM observations: T4 bacteriophage as a test sample. Ultramicroscopy 42-44, pp. 1083- 1087. 1992

46.Hamann, C., Woltmann, R., Hong, I. P., Hauptmann N., Karan, S., Berndt, R. Ultrahigh vacuum deposition of organic molecules by electrospray ionization Res. Sci. Instrum. 82, 033903. 2011

47.0uyang, Z., Taka'ts, Z., Blake, T. A., Gologan, B., Guymon, A. J., Wiseman, J. M., Oliver, J. C., Davisson, V. J., Cooks, R. G. Preparing Protein Microarrays by Soft-Landing of Mass-Selected Ions. Science 301, pp. 1351-1354. 2003

48.Moerman, R., Knoll, J., Apetrei, C., van den Doel, L. R., van Dedem, G. W. K. Quantitative Analysis in Nanoliter Wells by Prefilling of Wells Using Electrospray Deposition Followed by Sample Introduction with a Coverslip Method. Anal. Chem. 77,pp. 225-231.2005

49.Uematsu, I., Matsumoto, H., Morota, K., Minagawa, M., Tanioka, A., Yamagata, Y., Inoue, K. Surface morphology and biological activity of protein thin films produced by electrospray deposition. J. Colloid and Interface Sci. 269, pp. 336340. 2004

50.Axelsson, J., Hoberg, A. M., Waterson, C., Myatt, P., Shield, G. L., Varney, J., Haddleton, D. M., Derrick, P. J. Rapid Improved Reproducibility and Increased Signal Intensity in Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization as a Result of Electrospray Sample Preparation. Commun. Mass Spectrom. 11, pp. 209 - 213. 1997

51.Pasilis, S.P., Kertesz, V., Van Berkel, G. Unexpected Analyte Oxidation during Desorption Electrospray Ionization-Mass Spectrometry. J. Anal. Chem. 80, pp. 1208-1214. 2008

52.Boys, B. L., Kuprowski, M. C., Noe", J. J., Konermann, L. Protein Oxidative Modifications During Electrospray Ionization: Solution Phase Electrochemistry or Corona Discharge-Induced Radical Attack? Anal. Chem. 81, pp. 4027-4034. 2009

53.Banerjee, S., Prakash, H., Mazumdar S. Evidence of Molecular Fragmentation inside the Charged Droplets Produced by Electrospray Process J. Am. Soc. Mass Spectrom. 22,pp. 1707-1717. 2011

54. Wang, H., Ouyang, Z., Xia, Y. Peptide Fragmentation during NanoElectrospray Ionization. Anal. Chem. 82, pp. 6534-6541. 2010

55. Van Berkel, G. J., McLuckey, S. A., Glish, G. L. Electrochemical origin of radical cations observed in electrospray ionization mass spectra. Anal. Chem. 64, pp. 1586-1593. 1992

56.Lastow O., Balachandran W. J. Numerical simulation of electrohydrodynamic (EHD) atomization. Electrostatics 64,pp. 850-859. 2006

57.Van Berkel, G. J., Zhou, F., Aronson, J. T. Changes in bulk solution pH caused by the inherent controlled-current electrolytic process of an electrospray ion source. Int. J. Mass Ion Processes 162,pp. 55-67. 1997

58.Tang, K., Gomez, A. J. Generation of Monodisperse Water Droplets from Electrosprays in a Corona-Assisted Cone-Jet Mode. Colloid Interface Sci. 175,pp. 326-332. 1995

59.Berkout, V. D., Doroshenko, V.M. ECD-like peptide fragmentation at atmospheric pressure. Int. J. Mass Spectrom. 325-327,pp. 113-120. 2012

60.English, W.N. Corona from water drop. Phys. Rev. 74,pp. 179-189. 1948

61.Loeb, L. B. Electrical Coronas; Univ. California Press: Berkley and Los Angeles pp. 248-298. 1965

62.Dawson, G. A. Pressure Dependence of Water-Drop Corona Onset and Its Atmospheric Importance. J. Geophys. Res. 74, pp. 6859-6868. 1969

63.Krasnov, N. V., Muradimov, M. Z., Shevchenko, S. I. Design of Sci. Devices.1, 42-52. 1991

64.Danil Dobrynin et al. Inactivation of bacteria using dc corona discharge: role of ions and humidity. New J. Phys. 13 103033. 2011

65.De La Mora, J. F.; Navascues, J.; Fernandez, F.; Rosell-Llompart, J. Generation of submicron monodisperse aerosols by electrosprays. J. Aerosol. Sci. 21, pp. 673676. 1990

66.Ebeling, D. D.; Westphall, M. S.; Scalf, M.; Smith, L. M. Corona discharge in charge reduction electrospray mass spectrometry. Anal. Chem, 72, pp. 5158-5161. 2000

67.Qi Lu; Koropchak, J. A. A Corona Discharge Neutralizer for Electrospray Aerosols Used with Condensation Nucleation Light Scattering Detection. Anal. Chem. 76, pp. 5539-5546. 2004,

68.Camelot, D.; Marijnissen, J. C. M.; Scarlett, B. Bipolar Coagulation Process for the Production of Powders. Ind. Eng. Chem. Res. 38, pp. 631-638. 1999

69.Almekinders, J.C.; Jones, C. Multiple jet electrohydrogynamic spraying and applications. J. Aerosol. Sei. 30, pp. 969-971. 1999

70.Frey, B. L.; Lin, Y.; Westphall, M. S.; Smith, L. M. Controlling Gas-Phase Reactions for Efficient Charge Reduction Electrospray Mass Spectrometry of Intact Proteins. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 16, pp. 1876-1887. 2009

71. Bacher, G.; Szymanski, W. W.; Kaufman, S.L.; Zöllner, P.; Blaas, D.; Allmaier, G. J. Mass Spectrom. 36, pp. 1038-1052. 2001

72. Scalf, M.; Westphall, M. S.; Krause, J.; Kaufman, S. L.; Smith, L. M. Controlling Charge States of Large Ions. Science 283,pp. 194-197. 1999

73. Welle, A. M.; Jacobsa, H. O. Printing of organic and inorganic nanomaterials using electrospray ionization and Coulomb-force-directed assembly. Appl. Phys. Lett. 87, 263119. 2005

74.Seymour, J. L.; Syrstad, E. A.; Langley, C. C.; Turecek, F. Neutralization-

Reionization of Ions Produced by Electrospray. Instrument Design and Initial Data. Int. J. Mass Spectrom. 228, pp. 687-702. 2003

75. Pitteri, S. J.; McLuckey, S. A. Recent developments in the ion/ion chemistry of high-mass multiply charged ion. Mass Spectrom. Rev. 24, pp. 931- 958. 2005

76.Ahadi, E.; Konermann, L. Surface Charge of Electrosprayed Water Nanodroplets: A Molecular Dynamics Study. J. Am. Chem. Soc. 132, pp. 11270-11277. 2010

77.Consta, S. Manifestation of Rayleigh Instability in Droplets Containing Multiply Charged Macroions J. Phys. Chem. B. 114,pp. 5263-5268. 2010

78.Znamenskiy, V.; Marginean, I.; Vertes, A. Solvated ion evaporation from charged water nanodroplets. J. Phys. Chem. A. 107, pp. 7406-7412. 2003

79.Marklund, E. G.; Larsson, D. S. D.; van der Spoel, D.; Patrikssona, A.; Caleman, C. Structural stability of electrosprayed proteins: temperature and hydration effects. Phys. Chem. Chem. Phys. 1 l,pp. 8069-8078. 2009

80.0nischuk, A.A, Tolstikova, T.G., Sorokina, I.V., Zhukova, N.A., Baklanov, A. M., Karasev, V. V., Borovkova, O. V., Dultseva, G. G., Boldyrev, V. V, Fomin, V. M. Analgesic Effect from Ibuprofen Nanoparticles Inhaled by Male Mice. J. Aerosol Med. Pulm Drug Deliv. 22, 1-9. 2009

81.0nischuk, A.A., Tolstikova, T.G., Sorokina, I.V., Zhukova, N.A., Baklanov, A.M., Karasev, V.V., Dultseva, G.G., Boldyrev, V.V. Fomin, V.M. Anti-inflammatory Effect from Indomethacin Nanoparticles Inhaled by Male Mice. J. Aerosol Med. Pulm Drug Deliv. 21,1-13. 2008

82.0berdörster, G. Pulmonary effects of inhaled ultrafine particles. Int. Arch. Occup. Environ. Health 74, 1-8. 2001

83. Oberdörster, G., Oberdörster, E. Oberdörster, J. Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles. Environmental Health Perspectives, 113, pp. 823-839. 2005

84.Mansour, H.M., Rhee, Y.S. Wu, X. Nanomedicine in pulmonary delivery. Int. J. Nanomedicine 4, pp. 299-319. 2009

85.Green, H. Lane, W. Particulate Clouds: Dusts, Smokes and Mists. London. 1964

86.Jackson, G. S. Enke, C. G. Electric equivalence of electrospray ionization with conductive and nonconductive needles. Anal. Chem. 71, pp. 3777-3784.1999

87.Morozov, V.N. Mikheev, A.Y. Water-soluble polyvinylpyrrolidone nanofilters manufactured by electrospray-neutralization technique. J. Membr. Sei., 403- 404, 110- 120. 2012

88.Daley, P.S. Lundgren, D.A. Am. Ind. Hygiene Ass. J. 36, pp. 518-555. 1975

89.Sauerbrey, G.Z. Verwendung von Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowägung. Z. Phys. 155,pp. 206-222. 1959

90.Polikarpov, D.M., Gabbasov, R.R., Cherepanov, V.M., Chuev, M.A., Korshunov, V.A., Nikitin, M.P., Deyev, S.M. Panchenko, V.Y. Biodégradation of Magnetic Nanoparticles in Rat Brain Studied by Mossbauer Spectroscopy. Magnetics, IEEE Trans. Magn. 49, 436-439. 2013

91.Nikitin, N.P., Vetoshko,P.M., Brusentsov, N.A. Nikitin, P.I. Highly sensitive room-temperature method of non-invasive in vivo detection of magnetic nanoparticles. J. Magn. Magn. Mat. 321, pp. 1658-1661. 2009

92. Nikitin, P. I. Vetoshko, P.M. Patents RU2166751, EP 1262766. 2000

93. Nikitin, P.I., Vetoshko, P.M., Ksenevich, T.I. New Type of Biosensors Based on Magnetic Nanoparticle Detection. J. Magn. Magn. Mat. 311, pp. 445-449. 2007

94.Peters T. Putman FW, ed. The Plasma Proteins. Academic Press, pp. 133-181. 1975

95.Zhou, M., Diwu, Z., Panchuk-Voloshina, N., Haugland, R.P. A stable nonfluorescent derivative of resorufin for the fluorometric determination of trace hydrogen peroxide: applications in detecting the activity of phagocyte NADPH oxidase and other oxidases. Anal. Biochem., 253, pp. 162-168. 1997

96.Nelson, D.P., Ki'esow, L.A. Enthalpy of decomposition of hydrogen peroxide by catalase at 25U C (with molar extinction coefficients of HO solutions in the UV). Anal Biochem. 49,pp. 474-478.1972

97.Bader, H., Hoigné, Determination of ozone in water by the indigo method. J. Water Res. 15, pp. 449-456. 1981

98.Seixas de Melo, J., Moura, A.P., Melo, M. J. Photophysical and Spectroscopic Studies of Indigo Derivatives in Their Keto and Leuco Forms. J. Phys. Chem. A 108, pp. 6975-6981. 2004

99. Vartanian, L.S., Gurevich, S.M. Voprosi Med. Khim. 28, pp. 23-26. 1982

100. Cornelis, J.F., Van Noordeen, J.T., Vogels, I.M.C. Cytophotometry of glucose-6-phosphate dehydrogenase activity in individual cells. Histochem. J. 15, pp. 583-599. 1983

101. Manevich, Y., Held, K. D., Biaglow, J. Coumarin-3-carboxylic acid as a detector for hydroxyl radicals generated chemically and by gamma radiation. E. Rad. Res., 148,pp. 580-591. 1997

102. Mazo, M. A.; Manevitch, L. I.; Gusarova, E. B.; Shamaev, M. Yu.; Berlin, A. A.; Balabaev, N. K.; Rutledge, G. C. Molecular dynamics simulation of thermomechanical properties of montmorillonite crystal. 3. montmorillonite crystals with PEO oligomer intercalates. J. Phys. Chem. B 112, pp. 3597-3604. 2008

103. Glyakina, A. V.; Balabaev, N. K.; Galzitskaya, O. V. Mechanical unfolding of proteins L and G with constant force: Similarities and differences. J. Chem. Phys. 131,045102.2009

104. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. How well does a restrained electrostatic potential (RESP) model perform in calculating conformational energies of organic and biological molecules? J. Comput. Chem. 21,pp. 10491074. 2000

105. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. Comparison of Simple Potential Functions for Simulating Liquid Water. L. J. Chem. Phys. 79, pp. 926-935. 1983

106. Lemak, A. S., Balabaev, N. K. A comparison between collisional dynamics and Brownian dynamics. Molecular Simulation, 15, pp. 223-231. 1995

107. Lemak, A. S., Balabaev, N. K. Molecular dynamics simulation of polymer chain in solution by collisional dynamics method. J. Comput. Chem. 17,pp. 16851695. 1996

108. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulations of Liquids; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1987

109. Schnier, P. D.; Gross, D. S.; Williams, E. R. On the maximum charge state and proton transfer reactivity of peptide and protein ions formed by electrospray ionization. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 6,pp. 1086-1097. 1995

110. de la Mora, J. F. Electrospray ionization of large multiply charged species proceeds via Dole's charged residue mechanism. Anal. Chim. Acta 406, pp. 93104. 2000

111. Sheu, S. Y.; Yang, D. Y. Determination of Protein Surface Hydration Shell Free Energy of Water Motion: Theoretical Study and Molecular Dynamics Simulation. J. Phys. Chem. B, 114,pp. 16558-16566, 2010

112. Nagato, K.; Matsui, Y.; Miyata, T.; Yamauchi, T. An analysis of the evolution of negative ions produced by a corona ionizer in air. Int. J. Mass Spectrom. 248,pp. 142-147. 2006

113. Sekimoto, K.; Takayama, M. Influence of needle voltage on the formation of negative core ions using atmospheric pressure corona discharge in air. Int. J. Mass Spectrom. 261,pp. 38-44. 2007

114. Hvelplund, P.; Kadhane, U.; Nielsen, S. B.; Panja, S.; Stechkel, K. On the formation of water-containing negatively charged clusters from atmospheric pressure corona discharge in air. Int. J. Mass Spectrom292, pp. 48-52. 2010

115. Ahadi, E.; Konermann, L. Ejection of Solvated Ions from Electrosprayed Methanol/Water Nanodroplets Studied by Molecular Dynamics Simulations. J. Am. Chem. Soc. 133,pp. 9354-9363. 2011

116. Krieger, E.; Koraimann, G.; Vriend, G. Increasing the precision of comparative models with YASARA NOV A—a self-parameterizing force field. Proteins 47, 393^02. 2002

117. Ballou, B., Lagerholm, B.C., Ernst, L.A., Bruchez, M.P. Waggoner, A.S. Non-invasive imaging of quantum dots in mice. Bioconjugate Chem. 15,pp. 79-86. 2004

118. A. A. Belevtsev and L. M. Biberman. On the Theory of Corona Discharge. Beiträge aus der Plasmaphysik. Volume 23, Issue 3, pp. 313-329. 1983

119. v Shirai, N., Matsui, K., Ibuka, S., Ishii, S. Atmospheric Negative Corona Discharge Observed at Tip of Taylor Cone Using PVA Solution. IEEE Trans. Plasma Sei. 39, 2210-2211. 2011

120. Huang, D., Chen, Z. Reinvestigation of Henry's law constant for hydrogen peroxide with temperature and acidity variation. J. Environ. Sci. 22,pp. 570-574. 2010

121. Kettle, A. J., Clark, B. M., Winterbourn, C.C. Superoxide converts indigo carmine to isatin sulfonic acid: implications for the hypothesis that neutrophils produce ozone. J. Biol. Chem. 279,pp. 18521-18525. 2004

122. Bo, Z., Yu, K., Lu, G., Mao, S., Chen, J., Fan, F. G. Nanoscale Discharge Electrode for Minimizing Ozone Emission from Indoor Corona Devices Environ. Sci. Technol. 44, pp. 6337-6342. 2010.

123. Upadhyay, L.S.B. Urease Inhibitors: A review. Indian J. Biotechnol. 1 l,pp. 381-388. 2012

124. Krajewska, B. Hydrogen peroxide-induced inactivation of urease: Mechanism, kinetics and inhibitory potency. J. Mol. Catalysis B 68,pp. 262-269. 2011

125. Breukera, K.; McLafferty, F. W. Stepwise evolution of protein native structure with electrospray into the gas phase, 10~12 to 102 s. Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 105, pp. 18145-18152. 2008

126. Sunden, A. E. K.; Stochkel, K.; Panja, S.; Kadhane, U.; Hvelplund, P.; Brondsted, S.; Zettergren, H.; Dynefors, B.; Hansen, K. Heat capacities of freely evaporating charged water clusters. J. Chem. Phys. 130, 224308. 2009

127. Turecek, F. J. NCa Bond Dissociation Energies and Kinetics in Amide and Peptide Radicals. Is the Dissociation aNon-ergodic Process? Am. Chem. Soc. 125, pp. 5954-5963. 2003

128. Takats, Z.; Drahos, L.; Schlosser, G.; Vekey, K. Modeling collisional cooling of p-methoxy-benyzlpyridinium ion colliding with Ar, N2 and isobutane gases. Anal. Chem. 74, pp. 6427-6429. 2002

Список публикаций по теме диссертации

1. Kanev I.L., Mikheev A.Y., Shlyapnikov Y.M., Shlyapnikova E.A., Morozova T.Ya., Morozov V.N. Are Reactive Oxygen Species Generated in Electrospray at Low Currents? // Anal. Chem., 2014, 86 (3), P. 1511-1517

2. Morozov V.N., Kanev I.L., Mikheev A.Y., Shlyapnikova E.A., Shlyapnikov Y.M., Nikitin M.P., Nikitin P.I., Nwabueze A.O., Van Hoek M.L. Generation and Delivery of Nanoaerosols from Biological and Biologically Active Substances // J. Aerosol Sci. - 2014 - V. 69, P. 48- 61

3. Kanev I.L., Balabaev N.K., Glyakina A.V., Morozov V.N. Computer Simulation of Gas-Phase Neutralization of Electrospray-Generated Protein Macroions. // J. Phys. Chem. В - 2012 - V.l 16, P.5872-5881.

4. Mikheev A.Y., Kanev I.L., Morozova T.Ya. Morozov V.N. Water-Soluble Filters from Ultra-Thin Polyvinylpirrolidone Nanofibers. // J. Membr. Sci. -2013. - V.448, P.151- 159.

5. Morozov V.N., Mikheev A.Y., Kanev I.L., Vladimirsky M.A. Generation and Collection of Biological Nanoaerosols. // Proc. Internat. Conference. Nanomaterials: Applications and Properties, 2013, vol 2, #1, 01001-1 -01001-3.

6. Igor L. Kanev, Victor N. Morozov, Nikolay K. Balabaev, Anna V. Glyakina, Monique L. van Hoek. Effect of hydration in generation of biologically active nano-aerosol by an electrospray-neutralization. // ASM Biodefense and Emerging Diseases Research Meeting, February 26-29, 2012, Washington DC

7. Балабаев H.K., Канев И.Л., Глякина A.B., Морозов В.Н. Компьютерное моделирование процесса электронейтрализации белковых макроионов в газовой фазе. // IV Съезд биофизиков России. Симпозиум I «Физико-

химические основы функционирования биополимеров и клеток». Нижний Новгород, 2012, с.33.

8. Канев И.Л., Глякина A.B., Балабаев Н.К., Морозов В.Н. Компьютерное моделирование процесса газофазной электронейтрализации белковых макроионов. // 16-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых. Пущино, 2012, стр.231