Исследование структуры компонентов атеросклеротической бляшки методами магнитного резонанса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Галиуллина, Лейсан Фаритовна

• Галиуллина, Лейсан Фаритовна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Галиуллина, Лейсан Фаритовна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ЯМР СПЕКТРОСКОПИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ЖИДКИХ И ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1 Введение

1.2 ЯМР высокого разрешения в жидкости

1.2.1 Одномерная ЯМР спектроскопия

1.2.2 Двумерная ЯМР спектроскопия

1.3 ЯМР высокого разрешения твердотельных и аморфных образцов

1.3.1 ЯМР с вращением под магическим углом

1.3.2 ЯМР с вращением под магическим углом с кросс-поляризацией (CP-MAS)

1.3.3 ЯМР высокого разрешения с вращением под магическим углом (HR-MAS)

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования

2.1.1 Холестерин и додецилсульфат натрия, как модель биологической мембраны

2.1.2 Гидроксиапатит и коллаген

2.2 Методы исследования

2.2.1 Исследования холестерина и додецилсульфата натрия

2.2.2 Исследования кальциевого фосфата гидроксиапатита, коллагена и атеросклеротической бляшки

3. ПРЯМОЕ НАБЛЮДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА «ХОЛЕСТЕРИН + МОДЕЛЬ БИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ»

1

3.1 Одномерная и двумерная ЯМР Ни С спектроскопия холестерина в растворе

3.2 Образование мицелл на основе додецилсульфата натрия в растворе ДМСО по данным двумерной ЯМР >ЮЕ8У спектроскопии

3.3 Комплексообразование холестерин - додецил сульфата натрия в растворе ДМСО по данным ЯМР спектроскопии

4. ЯМР ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЛАГЕНА, ГИДРОКСИАПАТИТА И АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКОЙ БЛЯШКИ

4.1 Определение ЯМР и ЭПР спектральных характеристик атеросклеротической бляшки

4.1.1 ЯМР спектроскопия атеросклеротической бляшки

4.1.2 ЭПР спектроскопия атеросклеротической бляшки

4.2 ЯМР исследования синтетического гидроксиапатита

4.3 Исследования взаимодействия коллагена с гидроксиапатитом

4.3.1 Исследование порошка коллагена методом ЯМР с вращением под магическим углом

4.3.2 Исследования суспензий коллагена и гидроксиапатита методами ЯМР высокого разрешения

4.3.3 Квантово-химические расчеты модельных комплексов

ВЫВОДЫ

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование структуры компонентов атеросклеротической бляшки методами магнитного резонанса»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. На протяжении десятилетий многие аспекты развития и совершенствования экспериментальной базы и методов ЯМР спектроскопии связывались с проблемами исследования структуры и свойств различных химических веществ. Разработка новых методик проведения экспериментов и обработки данных постоянно расширяла круг решаемых с применением ЯМР задач и позволяла исследовать все более сложные объекты. Это способствовало успешному применению ЯМР для исследования структуры биомолекул и их функций в организме на уровне клеток и органов. В настоящее время современные методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса достигли столь высокого уровня, что позволили вплотную приблизиться к детальному изучению биофизических процессов в медицине и биологии [1-9]. Следствием этого явилось появление крупных международных журналов, специализирующихся на тематиках, посвященных приложениям ЯМР в биологии и медицине - Journal of Biomolecular NMR, Magnetic Resonance in Medicine, NMR in Biomedicine и др. для более широкой и профессиональной ориентации в указанных областях.

Особенность метода ЯМР высокого разрешения (BP), прежде всего, состоит в том, что по положению и мультиплетности резонансных линий в спектрах можно судить о взаимном расположении отдельных атомов или групп атомов в молекулах, причем с применением специальных методик это удается обнаружить даже для магнитно эквивалентных атомов. Этим ЯМР метод по своей информативности выгодно отличается от других аналитических методов, конкурирующих с ним.

В последнее время особую актуальность приобрели приложения ЯМР в медицинских исследованиях, в частности, для изучения молекулярных механизмов, имеющих место при сердечно-сосудистых заболеваниях (ССЗ). ССЗ являются наиболее частой причиной инвалидизации и смертности взрослого населения в большинстве экономически развитых стран, включая РФ. Известно,

что данное заболевание часто остается нераспознанным (плохо диагностируется) на ранних стадиях и, как правило, выявляется на заключительных стадиях так называемого сердечно-сосудистого континуума, когда речь идет уже о таких осложнениях, как острый коронарный синдром, инфаркт миокарда, мозговой инсульт [10]. Согласно доминирующей версии причиной приведенных осложнений ССЗ является атеросклероз, при котором холестерин и другие липиды, а также клеточные элементы и фибрин накапливаются в стенках артерий, формируя бляшки и, тем самым, ограничивая кровоток. В связи с этим в последнее время значительно возрос интерес к изучению развития, стабилизации и распада атеросклеротических бляшек с целью выявления механизмов, ответственных за их формирование и развитие.

Несмотря на большое количество исследований в этой области, проблема установления причин возникновения и развития атеросклероза до сих пор остается нерешенной. В большинстве случаев практически невозможно выделить какой-то ограниченный набор факторов, оказывающих влияние на развитие этого заболевания. Кроме того, возможно, что так называемые «факторы риска» оказывают влияние только на определенные формы атеросклероза [11]. Известно, что к ним относят не просто общее высокое общее содержание холестерина, а содержание «плохого» холестерина - липопротеинов низкой плотности. В то же время «хороший» холестерин - липопротеины высокой плотности, обладает антиатерогенными свойствами (так называемый «необходимый холестерин») [12]. Другой неразрешенной проблемой является стадия кальцификации бляшек. В процессе развития атеросклероза в организме происходит отложение кальциевого фосфата гидроксиапатита (кальцификация) в атеросклеротических образованиях, что приводит к увеличению прочности бляшки [13]. Однако неизвестно, влияет ли этот фактор на ее склонность к разрыву. Кроме того, в состав атеросклеротических бляшек входит коллаген - фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма и обеспечивающий ее прочность и эластичность. Содержание коллагена, возможно, является фактором, оказывающим влияние на склонность бляшек к разрыву [14]. Известно, что

взаимодействие коллагена и гидроксиапатита в атеросклеротической бляшке имеет сходство с аналогичными процессами, имеющими место в костной ткани, механизмы же этого взаимодействия все еще однозначно не установлены. В связи с этим актуальным является исследование факторов, оказывающих влияние на кальцификацию бляшек и их склонность к разрыву.

ЯМР исследования атеросклеротических образований в кровеносных сосудах человека появились еще в начале 1970-х годов, однако были ограничены, в основном, идентификацией и определением количества липидов в различных жидких фазах. Развитие методов ЯМР высокого разрешения в твердых телах с вращением под магическим углом 'Н и 31Р HR-MAS и 13С CP-MAS (для наблюдения ЯМР с низким содержанием магнитных ядер), а также градиентных двумерных методов существенно расширили возможности ЯМР в изучении сложных молекулярных систем. Одно из ограничений в исследовании структуры и межмолекулярных взаимодействий компонентов атеросклеротических образований заключается в том, что время протонной релаксации для них в большинстве случаев мало в шкале ЯМР, что затрудняет такие исследования с помощью наиболее эффективной для подобных целей методики, основанной на использовании ядерного эффекта Оверхаузера. Другим ограничением является плохая растворимость большинства компонентов атеросклеротических бляшек в органических растворителях и в воде. В связи с этим актуальными являются и разработки новых подходов ЯМР исследований компонентов атеросклеротических бляшек, и подбор модельных систем, адекватных целям и задачам исследования.

Целью диссертационной работы является установление структуры различных компонентов атеросклеротических образований методами ЯМР высокого разрешения в жидкости и ЯМР твердого тела с вращением под магическим углом. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. изучение структуры комплекса холестерин+модель биологической мембраны (додецилсульфат натрия);

2. исследование мицеллообразования додецилсульфата натрия в растворе DMS0+H20;

3. исследование структурных свойств кальциевого фосфата гидроксиапатита в зависимости от степени карбонизации;

4. изучение взаимодействия коллагена и гидроксиапатита в образцах порошков и в суспензиях;

5. определение ЯМР спектральных характеристик атеросклеротических бляшек.

В качестве объектов исследования были выбраны измельченные образцы атеросклеротических бляшек, а также наиболее важные компоненты атеросклеротических образований, такие как холестерин, коллаген и гидроксиапатит. В качестве модели биологической мембраны использовались молекулы додецилсульфата натрия.

При решении поставленных задач кроме различных методов ЯМР высокого

1 31

разрешения в жидкости и ЯМР с вращением под магическим углом ( Н, Р MAS и HR-MAS, 13С MAS и CP-MAS) использовались ЭПР, а также квантово-химические расчеты структуры молекул и ЯМР химических сдвигов. В частности,

1 31 13

применялись методы одномерной ЯМР спектроскопии на ядрах Н, Р и С, двумерные гомо- и гетероядерные ЯМР импульсные последовательности [HetCOR, COSY, HSQC, НМВС и NOESY модификации], селективные ID NOESY эксперименты и диффузионная DOSY спектроскопия. Часть этих методов применялась в сочетании с методиками подавлением сигнала протонов растворителя. Эксперименты проводились с использованием ЯМР спектрометра и «AVANCE-500-П» фирмы «Вгикег» (рабочая частота 500,13 МГц на ядрах !Н,

13 31

125,758 МГц на ядрах С и 202,456 на ядрах Р). ЭПР эксперименты проведены на спектрометре W-диапазона (93,5 ГГц) Elexsys 680 фирмы «Вгикег» с применением стационарного и импульсного режимов.

Научная новизна диссертации:

1. Впервые проведено прямое наблюдение образования комплекса холестерин + додецилсульфат натрия (модель биологической мембраны).

2. Впервые определена зависимость структурных свойств кальциевого фосфата гидроксиапатита от степени его карбонизации.

3. Методами Ш и 20 ЯМР высокого разрешения в жидкости и в твердом теле исследован комплекс коллаген+гидроксиапатит. Впервые показано, что коллаген и гидроксиапатит образуют органо-минеральный комплекс за счет формирования Ван-дер-Ваальсовых связей между атомами кальция гидроксиапатита и аминокислотным остатком пролина в коллагене.

4. С помощью квантово-химических расчетов впервые исследован механизм взаимодействия кальция с фрагментами аминокислотной последовательности коллагена, и установлено, что ионы кальция образуют комплексы с аминокислотной последовательностью глицин-пролин-аланин.

5. На основании анализа ЯМР и ЭПР спектров атеросклеротической бляшки установлено образование в ней органо-минеральных комплексов с участием молекул гидроксиапатита.

Научная и практическая значимость работы:

1. Было показано, что холестерин образует комплекс с додецилсульфатом натрия, аналогичный комплексу холестерина в фосфолипидной мембране, следовательно, данный комплекс в дальнейшем может рассматриваться в качестве модели взаимодействия холестерина и фосфолипидной мембраны.

2. Выявленная зависимость между структурными свойствами гидроксиапатита и его степенью карбонизации может быть использована для установления корреляций между степенью карбонизации гидроксиапатита в различных биологических тканях (кости, зубы,

атеросклеротические образования, имплантаты и др.) и их биологическими свойствами.

3. Результаты исследования взаимодействия коллагена и гидроксипатита могут быть использованы для установления механизмов кальцификации атеросклеротических образований и аналогичных процессов, имеющих место в костных тканях.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается согласием с данными аналогичных исследований, проводимыми с помощью других физических методов (ИК-спектроскопия, ЭПР и рентгеноструктурный анализ), отсутствием противоречия с механизмами взаимодействия, имеющими место в биологических системах (взаимодействие холестерина с фосфолипидными бислойными мембранами), а также с результатами моделирования на основе квантово-механических расчетов.

На защиту выносятся положения, сформулированные в выводах.

Личный вклад автора:

1. Участие в определении целей и задач исследования.

2. Проведение ЯМР экспериментов по изучению компонентов атеросклеротических образований.

3. Проведение квантово-химических расчетов и обработка их результатов.

4. Обработка, анализ и интерпретация полученных ЯМР и ЭПР экспериментальных результатов.

5. Полное написание статей [А1,АЗ,А4], а также участие в создании статей [А2,А5,А6].

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях: Международная молодежная научная школа «Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений» (Казань, 2009), Международный симпозиум «Современное развитие магнитного резонанса» (Казань, 2010), Международный симпозиум и летняя школа «Ядерный Магнитный Резонанс в конденсированных средах» (Санкт-Петербург, 2010), Всероссийская конференция «Структура и динамика молекулярных систем»

(Йошкар-Ола, 2009), Всероссийская конференция «Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях» (Казань, 2011), Международная молодежная научная школа «Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложений» (Казань, 2012).

Диссертационная работа выполнена в лаборатории ЯМР спектроскопии биологических систем при кафедре общей физики и при кафедре квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики в рамках междисциплинарного ОНН КФУ «Биомедицинская радиоспектроскопия и оптика».

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, из них 6 статей в рецензируемых изданиях, 2 в сборниках статей, 5 - тезисы докладов.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и авторского списка литературы. Работа изложена на 135 страницах, содержит 60 рисунков и 12 таблиц. Список цитированной литературы содержит 131 наименование.

В первой главе изложены общие положения ЯМР высокого разрешения в жидкости и в твердых телах. Описаны основы одномерной ЯМР спектроскопии, приведены общие положения двумерной корреляционной спектроскопии, приведено также описание и преимущества инверсных и градиентных ЯМР методов. Вторая глава посвящена описанию объектов исследования, техники проведения экспериментов и условий записи спектров ЯМР. В третьей главе описаны исследования молекулярной системы холестерин + модель биологической мембраны, в качестве которой были выбраны молекулы додецилсульфата натрия. В четвертой главе приведены результаты исследования методами ЯМР в твердом теле образцов измельченной атеросклеротической бляшки, карбонизированного гидроксиапатита, а также органо-минерального комплекса коллаген+гидроксиапатит.

Изученные в работе образцы синтетического гидроксиапатита и коллагена синтезированы в научных группах, руководимых д.х.н. Путляевым В.И. и д.х.н. Севериным A.B. (Московский Государственный университет).

Автор выражает глубокую признательность научным руководителям: доктору физико-математических наук, безвременно ушедшему профессору Силкину Николаю Ивановичу, а также доктору химических наук, профессору Аганову Альберту Вартановичу. Хотелось бы также выразить благодарность доктору химических наук, профессору Клочкову Владимиру Васильевичу за, помощь в проведении работы и неоценимую поддержку, оказанную автору. Неоценимую помощь автору в проведении квантово-химических расчетов и анализе полученных результатов оказала доктор химических наук, профессор Аминова Роза Мухаметовна. Отдельно хочется поблагодарить доктора химических наук Путляева Валерия Ивановича и доктора химических наук Северина Александра Валерьевича из Московского государственного университета за предоставленные для изучения объекты. Также нельзя не выразить признательности доктору медицинских наук, профессору Латфуллину Ильдусу Анваровичу, а также доктору физико-математических наук, профессору Скирде Владимиру Дмитриевичу за ценные замечания. Также хочется выразить признательность коллегам, помогавшим автору на протяжении всего времени выполнения работы: кандидату физико-математических наук, доценту Орлинскому Сергею Борисовичу, кандидату физико-математических наук, доценту Мамину Георгию Владимировичу, кандидату физико-математических наук, доценту Юльметову Айдару Рафаиловичу и Блохину Дмитрию Сергеевичу.

1. МЕТОДЫ ЯМР СПЕКТРОСКОПИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ЖИДКИХ И ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1 Введение

За последнее десятилетие с помощью современных методов спектроскопии магнитного резонанса были получены значительные результаты при исследовании макромолекул, представляющих интерес для биологии и медицины, и на сегодняшний день эти методы являются одними из наиболее часто используемых в оригинальных биохимических исследованиях [15-20].

Методы магнитного резонанса позволяют определять пространственную структуру биомолекул, а также механизмов их взаимодействия между собой и со средой. Важным фактором является то, что ЯМР позволяет изучать даже слабые Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия, а также молекулярные системы, компоненты которых находятся в быстром во временной шкале ЯМР внутри- и межмолекулярном обмене.

Базовые теоретические аспекты методов магнитного резонанса изложены в монографиях [21-28]. Ниже приведено краткое описание ЯМР методов, используемых в данной работе.

1.2 ЯМР высокого разрешения в жидкости

1.2.1 Одномерная ЯМР спектроскопия

ЯМР представляет собой явление резонансного поглощения радиочастотной электромагнитной энергии веществом с ненулевыми магнитными моментами ядер, находящимся во внешнем постоянном магнитном поле.

Как в любом другом спектроскопическом методе, переходы между энергетическими, в данном случае спиновыми, уровнями, сопровождающиеся изменением энергии системы, удовлетворяют общему условию:

ЛЕ = Ь/, (1)

т.е. могут происходить с испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения с частотой у.

Для возбуждения энергетических переходов на образец, помещенный в постоянное однородное магнитное поле, необходимо воздействовать переменным магнитным полем. Резонансное поглощение электромагнитного излучения происходит при условии, что вектор осциллирующего магнитного поля В1 перпендикулярен направлению постоянного магнитного поля В0 и для двухуровневой системы удовлетворяется равенство:

АЕ =Ъу = уЬВ0/2тг, (2)

представляющее так называемое условие наблюдения ядерного магнитного резонанса. В уравнении (2): у - гиромагнитное отношение ядра, В0 - индукция постоянного внешнего магнитного поля, И - постоянная Планка.

Рабочая частота спектрометра связана с индукцией постоянного поля следующим соотношением:

у0 = уВ0/2я (3)

Вероятности переходов (, ) и населенности (Л^Л^) связаны

соотношением (уравнение Эйнштейна):

= Л'Л- (4)

В условиях равновесной заселенности уровней эти вероятности различаются:

+ (5)

что и определяет суммарный эффект резонансного поглощения радиочастотной энергии. Это поглощение нарушает равновесие в спиновой системе, а процесс восстановления равновесия (возвращение к первоначальному избытку населенности уровней) определяется временем:

где - средняя вероятность переходов + / 2 между уровнями.

Т[ называют временем продольной (имеются в виду г-компоненты ядерного спина) или спин-решеточной релаксации. Величина Т1 характеризует время установления равновесия между спиновым резервуаром (системой) и решеткой -окружением ядра.

Вторым важным процессом, связанным с ЯМР поглощением, является спин-спиновая или поперечная релаксация, которая характеризуется временем Т2, представляющим собой время установления равновесия в самой спиновой системе (по компонентам х и у ядерного спина).

Эти два процесса определяют амплитуду и ширину линии резонансного сигнала. Ширина линии, измеренная на полувысоте сигнала Луш, согласно критерию Рэлея (условию различимости двух перекрывающихся линий), - это абсолютное разрешение, а отношение Луу2/ Vo - относительное разрешение спектра (спектрометра).

Как правило, протоны находятся в молекуле в разных химических окружениях, то есть разных локальных магнитных полях:

где сг - константа ядерного магнитного экранирования, определяемая электронной оболочкой ядра и его окружением в молекуле [29]. Это приводит к смещению резонансной частоты у0 (диамагнитный или парамагнитный эффект). Разность резонансных частот Ау (Гц) наблюдаемых ядер vi и ядер эталонного вещества уэт называют абсолютным химическим сдвигом, который соответственно растет с ростом В0. В связи с этим в спектроскопии ЯМР используется величина относительного химического сдвига в миллионных долях

вмк=в0а-<т)3

(7)

(м.д.):

5=у\ уэт,10б

(8)

Другим фактором, влияющим на изменение дискретных уровней спиновой системы, является косвенное (скалярное) спин-спиновое взаимодействие:

£ = (9)

где Jn - константа спин-спинового взаимодействия (КССВ), 1Ь 12 - вектора ядерного спина. Следствием этого является возникновение дополнительных уровней энергии и переходов между ними, что и приводит к мультиплетности спектра ЯМР. Эта энергия не зависит от величины индукции магнитного поля В0 [29].

Взаимодействие магнитных моментов соседних атомных ядер в принципе всегда приводит к расщеплению линий поглощения. Влияние магнитного диполя jii на соседний диполь состоит в появлении дополнительного магнитного поля; ядерный спин соседнего ядра ведет себя таким образом, как будто он находится во внешнем магнитном поле В0 и дополнительном локальном поле В!ос, компонента которого, параллельная полю В0, дается выражением [37]

_ М) Я(Зсоз2£-1) ,

В1ос ~-л--3- ' (10)

4я г

здесь г — расстояние между диполями, ¡iz — компонента магнитного момента |ib параллельнаяВ0, 9 - угол между магнитным полем В0 и вектором г, который соединяет оба диполя. Как видно из уравнения (10), диполь-дипольное взаимодействие убывает достаточно быстро, как третья степень расстояния между двумя магнитными диполями. Кроме того, эта величина анизотропна и при cos О = 1/3 обращается в нуль. Соответствующий угол 0, значение которого равно примерно 55°, называют магическим углом. При других значениях угла 0 в твердых телах, как в монокристаллах, так и в поликристаллических материалах, наблюдается расщепление резонансных линий. Однако поскольку кроме взаимодействия с ближайшими соседними ядрами существует еще и более слабое взаимодействие с другими ядрами в данной молекуле, а также взаимодействие ядер, относящихся к различным молекулам, в общем случае в поликристаллических или аморфных телах наблюдается не расщепление, а лишь уширение линий поглощения. Как следует из уравнения (10), наличие

зависимости величины диполь-дипольного взаимодействия от расстояния между спинами позволяет определять расстояние между двумя ядрами, что особенно важно для ядер 'Н, так как при установлении структуры молекул с помощью рентгеноструктурного анализа точность определения этого параметра невелика.

В отличие от твердых тел диполь-дипольное взаимодействие в жидкостях не приводит к возникновению расщепления линий. Броуновское движение молекул вызывает в жидкостях быструю переориентацию молекул относительно направления поля и усредненное по времени значение В1ос равно нулю. Следует отметить, однако, что для молекул, представляющих интерес с точки зрения биологии, это тепловое движение не будет достаточно быстрым для того, чтобы наблюдалось усреднение данного взаимодействия до нуля, и остаточное взаимодействие приводит к уширению линий.

В общем случае ядерный спиновый гамильтониан в диамагнитных непроводящих веществах можно представить в виде следующей суммы:

ПН = ПН7 + ПНРЧ + ПНС5 + ПНд + ПНЗК + НН0 + ПНп (11)

где Н7 (Зеемановский гамильтониан) характеризует взаимодействие ядерных спинов с внешними постоянными магнитными полями; Нрч -взаимодействие ядерных спинов с внешними РЧ полями; Нсз - взаимодействие ядерных спинов с индуцированными магнитными полями, возникающими из-за орбитального движения электронов; Нд - взаимодействие ядерных спинов с

градиентами электрического поля; Нзк - взаимодействие ядерных спинов с магнитным моментом, связанным с молекулярным моментом количества движения; Н0 - взаимодействие ядерных спинов друг с другом непосредственно благодаря собственным магнитным дипольным моментам; Н, - взаимодействие ядерных спинов друг с другом косвенно через электронные спины.

Зеемановский гамильтониан определяется выражением:

ПН2 , (12)

где и у1 - соответственно магнитный момент и гиромагнитное отношение i-ro ядра; со1й - у'Bz.

Радиочастотное поле прилагается перпендикулярно постоянному. Если выбрать поле параллельным оси х, то его индукция определяется вектором:

Врч =(5,(r)cosH + ^(í)]),0,0). (13)

Такой вид Врч подразумевает, что радиочастотное облучение можно модулировать как по амплитуде, так и по фазе, однако оно имеет постоянную несущую частоту со / 2п. В результате гамильтониан взаимодействия ядерных спинов с внешними РЧ полями:

ПНРЧ =-ñBl(t)cos[cot + <p(t)]Yjy'rx., (14)

i

Гамильтониан химического сдвига или ядерного магнитного экранирования hHcs можно представить в виде:

ñHcs=ñJ^y'V -В, (15)

i

где о' - тензор второго ранга, зависящий от положения каждого ядра, -а1 • В - магнитное поле, индуцированное электронами в точке нахождения i-ro ядра.

Квадрупольный гамильтониан определяется формулой:

ПНа= У-^-Г-У-Г, (16)

с , 6Г(2Г -1) 7

где eQ и Г - соответственно ядерный квадрупольный момент и ддерное

спиновое квантовое число i-ro ядра; V1 - вторая производная от электрического потенциала в месте расположения i-ro ядра.

Гамильтониан спин-спинового взаимодействия: ■

(17)

т i

где С1'1" - тензор спин-вращательного взаимодействия, Jm - момент количества движения молекулы.

Величины Н2, НРЧ, НС8, и Н5К - являются суммами односпиновых

гамильтонианов. Следующие два члена - многоспиновые гамильтонианы, они связывают каждый спин образца со всеми остальными.

Дипольный гамильтониан дается выражением:

ПН, = 2>2/п71п2) 2 [/; -Г^-ф. (18)

кк аф=1

Гамильтониан косвенного спин-спинового взаимодействия:

ЙЯ, =£Г -Гк-1к, (19)

Кк

где 11к - тензор второго ранга.

При описании физических процессов, происходящих в ЯМР экспериментах удобно пользоваться рассмотрением движения вектора макроскопической намагниченности под воздействием магнитных полей. Ядра с ненулевым спином I можно представить как магниты с магнитным моментом ц. В магнитном поле В0 на них действует вращательный момент [ц В0], приводящий к прецессии вектора ц вокруг поля В0, так как этот магнит обладает и механическим угловым моментом, стремящимся сохранить ориентацию в пространстве (рис. 1.1).

Двум спиновым состояниям аир соответствуют два ансамбля магнитных ядер ц, прецессирующих с одинаковыми ларморовыми частотами вокруг вектора В0. Суммарно мы имеем некоторую макроскопическую намагниченность М, пропорциональную разности заселенности этих состояний, направленную вдоль В0, так как а-спинов больше, чем |3-спинов.

Г

у

Рисунок 1.1. Схематическое представление формирования макроскопической

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Галиуллина, Лейсан Фаритовна, 2013 год

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Kolmas J. Solid-state NMR and IR characterization of commercial xenogeneic biomaterials used as bone substitutes / J. Kolmas, M. Szwaja, W.Kolodziejski // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. - 2012. - V. 61. - P. 136-141.

2. Галиуллина Л.Ф. Прямое наблюдение образования комплекса: холестерин - модель биологической мембраны методами ЯМР спектроскопии / Л.Ф. Галиуллина, Д.С. Блохин, А.В. Аганов, В.В. Клочков // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. - 2012. -Т. VII, №3,-С. 41-48.

3. Galiullina L.F. Investigation of cholesterol+model of biological membrane complex by NMR spectroscopy / L.F. Galiullina, D.S. Blokhin, A.V. Aganov, V.V. Klochkov // Magnetic Resonance in Solids. - 2012. - V. 14, №2. - P. 12204-12211.

4. Аминова P.M. Эволюция теории химических сдвигов от молекулы в газовой фазе к сложным молекулярным системам / P.M. Аминова, А.В. Аганов, Э.Р. Мартынчук // Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки. - 2012. - Т. 154, №1. - С. 5-23.

5. Jeziorna A. Magic angle spinning NMR study of interaction of N-terminal sequence of dermorphin (Tyr-D-Ala-Phe-Gly) with phospholipids / A. Jeziorna, T. Pawlak, K. Trzeciak-Karlikowska, P. Paluch, M.J. Potrzebowski // BBA-BIOMEMBRANES. - 2012. - V. 1818. - P. 2579-2587.

6. Groeger Ch. NMR Studies of Biomineralization / Ch. Groeger, K. Lutz, E. Brunner // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. - 2009. -V. 54.-P. 54.

7. Chow W.Y. Collagen atomic scale molecular disorder in ochronotic cartilage from an alkaptonuria patient, observed by solid state NMR / W.Y. Chow, A.M. Taylor, D.G. Reid, J.A. Gallagher, M.J. Duer // Journal of Inherited Metabolic Disease. -2011. - V. 34.-P. 1137-1140.

8. Galiullina L. Structure of pyrimidinocyclophanes in solution by NMR / L. Galiullina, A. Nikolaev, V. Semenov, V. Reznik, Sh. Latypov // Tetrahedron. - 2006. - V. 62. - P. 7021-7033.

9. Galiullina L. 3D structure of disulfide derivatives of isocyanuric acids in solution / L. Galiullina, M. Shulaeva, S. Fattahov, V, Reznik, Sh. Latypov // J. Mol. Struc. - 2007. - V. 837, №1-3.-P. 245-251.

10. Go A.S. Heart disease and stroke statistics-2013 update: a report from the American Heart Association / A.S. Go, D. Mozaffarian , V.L. Roger et al. // Circulation.-2013.-V. 127, №1.-P. e6-e245.

11. Arnett D.K. Relevance of genetics and genomics for prevention and treatment of cardiovascular disease: a scientific statement from the American Heart Association Council on Epidemiology and Prevention, the Stroke Council, and the Functional Genomics and Translational Biology Interdisciplinary Working Group / D.K. Arnett, A.E. Baird, R.A. Barkley et al. // Circulation. - 2007. -V. 115.-P. 2878-2901.

12. Hietanieme M. Studies of novel and traditional risk factors of atherosclerosis / M. Hietanieme // Oulu University Press. - 2009. - 88 p.

13. Lee R.T. Structure-dependent dynamic mechanical behavior of fibrous caps from human atherosclerotic plaques / R.T. Lee, A.J. Grodzinsky, E.H. Frank et al.//Circulation. - 1991. - V. 83. - P. 1764-1770.

14. Loree H.M. Effects of fibrous cap thickness on peak circumferential stress in model atherosclerotic vessels / H.M. Loree, R.D. Kamm, R.G. Stringfellow, R.T. Lee //Circulat. Res. - 1992. - V. 71.-P. 850-858.

15. Нафикова А.А. Квантово-химическое исследование влияния нековалентных взаимодействий на константы ядерного магнитного экранирования в ассоциатах пиримидиновых оснований / А. А. Нафикова, P.M. Аминова, А.В. Аганов, B.C. Резник // Журнал структурной химии. -2007.-Т. 48.-С. S71-S85.

16. Grover C.N. Investigating the morphological, mechanical and degradation properties of scaffolds comprising collagen, gelatin and elastin for use in soft

tissue engineering / C.N. Grover, R.E. Cameron, S.M. Best // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2012. - V. 10. P. 62-74.

17. Madhan B. NMR monitoring of chain specific stability in heterotrimeric collagen peptides / B. Madhan, J. Xiao, G. Thiagarajan, J. Baum, B. Brodsky // J.Am. Chem. Soc. - 2008. - V. 130. P. 13520-13521.

18. Lusceac S.A. 2H and 13C NMR studies on the temperature-dependent water and protein dynamics in hydrated elastin, myoglobin and collagen / S.A. Lusceac, M.R. Vogel, C. R. Herbers // Biochimica et Biophysica Acta. - 2010. -V. 1804.-P. 41-49.

19. Zernia G. Collagen dynamics in articular cartilage under osmotic pressure / G. Zernia, D. Huster. // NMR Biomed. - 2006. - V. 19. - P. 1010-1019.

20. Fullerton G.D. An NMR method to characterize multiple water compartments on mammalian collagen / G.D. Fullerton, E. Nes, M. Amurao, A. Rahal, L. Krasnosselskaia, I. Cameron // Cell Biology International. - 2006. - V. 30. -P. 66-73.

21. Гюнтер X. Введение в курс спектроскопии ЯМР / X. Гюнтер. - М.: Мир, 1984.-478 с.

22. Дероум Э. Современные методы ЯМР для химических исследований / Э. Дероум. - М.: Мир, 1992.-403 с.

23.Эрнст Р. ЯМР в одном и двух измерениях / Р. Эрнст, Дж. Боденхаузен, А. Вокаун. - М.: Мир, 1990. - 709 с.

24. Сликтер Ч. Основы магнетизма / Ч. Сликтер. - М.: Мир, 1981. - 448 с.

25. Сергеев Н.М. Спектроскопия ЯМР / Н.М. Сергеев // - М.: Изд-во МГУ, 1981.-279 с.

26. Бакс Э. Двумерный ядерный магнитный резонанс в жидкостях / Э. Бакс. — Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1989. — 160 с.

27. Абрагам А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. - 552 с.

28. Jackman L.M. Dynamic Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy / L.M. Jackman, F.A. Cotton. - N.Y., San Francisco, London: Acad. Press, 1975. -660 p.

29. Эмсли Дж. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения / Дж. Эмсли, Дж. Финей, JT. Сатклиф. - М.: Мир, 1968. - 631 с.

30. Friebolin Н. Basic one- and two dimensional NMR spectroscopy / H. Friebolin. - Weinheim, Basel, New York: Wiley-VCH, 1991.-344 p.

31. Croasmun W. R. Two-Dimensional NMR Spectroscopy / W. R. Croasmun, R. M. K. Carlson. - VCH: Weinheim, 1987. - 227 p.

32. Дзюба С. Основы магнитного резонанса. Часть II: Спиновая динамика и релаксация. Часть III: Импульсные методы: Учебное пособие / С. Дзюба. - Новосибирск: Новосибирский университет, 1997. - 138 с.

33. Parella Т. Pulsed field gradients: a new tool for routine NMR / Т. Parella // Magn. Reson. Chem. - 1998. - P. 467-495.

34. Atta-ur-Rahman. One and Two dimensional NMR spectroscopy / Atta-ur-Rahman. - Elsevier, 1989. - 654 p.

35. Kessler H. Two-Dimensional NMR spectroscopy: Background and Overview of the Experiments / H. Kessler, M. Gerke, Ch. Griesinger // Angewandte Chemie, International edition in English. - 1988. - V. 27. - P. 490-536.

36. Parella T. Sensitivity improvements in selective 'H-13C selective polarization transfer schemes / T. Parella, F. Sanchez-Ferrando, A. Virgili // J. Magn. Reson. - 1997. - V. 126. - P. 278-282.

37. Xayccep K.X. ЯМР в медицине и биологии: структура молекул, томография, спектроскопия in-vivo / K.X. Xayccep, K.X. Кальбитцер. -Киев: Наукова думка, 1993. - 259 с.

38. Sanders J.K.M. Nuclear magnetic double resonance; the use of difference spectroscopy / J.K.M. Sanders, J.D. Merch // Prog. Nucl. Magn. Reson. -1982.-V. 15.-P. 353-400.

39. Stonehouse J. Ultrahigh-quality NOE spectra / J. Stonehouse, P. Adell, J. Keeler, A. Shaka // J. Am. Chem. Soc. - 1994. - V. 116. - P. 6037-6038.

40. Stott K. Excitation sculpting in high-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy: application to selective NOE experiments / K. Stott, J. Stonehouse, J. Keeler, T.L. Hwang, A.J. Shaka // J. Am. Chem. Soc. - 1995. -V. 117.-P. 4199-4200.

41. Davis A.L. Absorption-mode 2-dimensional nmr-spectra recorded using pulsed field gradients / A.L. Davis, E.D. Laue, J. Keeler, D. Moskau, J. Lohman // J. Magn. Reson. - 1991. - V. 94. - P. 637-644.

42. van Zijl P.C.M. High field localized proton spectroscopy in small volumes: greatly improved localization and shimming using shielded strong gradients / P.C.M. van Zijl, C.T.W. Moonen, J.R. Alger, J.S. Cohen, S.A. Chesnik / Magn. Reson. Med. - 1989. - V. 10. - P. 256-265.

43. Moonen C.T.W. Highly efficient water suppression for in vivo proton NMR spectroscopy / C.T.W. Moonen, P.C.M. van Zijl / J. Magn. Reson. - 1990. - V. 88.-P. 28-41.

44. Moonen C.T.W. Gradient-Enhanced Exchange Spectroscopy (GEXSY) / C.T.W. Moonen, P. van Gelderen, G.W. Vuister, P.C.M. van Zijl / J. Magn. Reson. - 1992. - V. 97. - P. 419-425.

45. Johnson C.S. Diffusion Ordered NMR Spectroscopy: Principles and Applications / C.S. Johnson // Prog. NMR Spectrosc. - 1999. - V. 34. - P. 203-215.

46. Stejskal E.O. Restricted Self-Diffusion of Protons in Colloidal Systems by the Pulsed-Gradient, Spin-Echo Method / E.O. Stejskal, J.E. Tanner. // J. Chem Phys. - 1965. - V. 42. - P. 288-292.

47. Andrew E.R. Removal of Dipolar Broadening of Nuclear Magnetic Resonance Spectra of Solids by Specimen Rotation / E.R. Andrew, A. Bradbury, R.G. Eades//Nature. - 1959. - V. 183.-P. 1802-1803.

48. Lowe I.J. Free Induction Decays of Rotating Solids / I J. Lowe // Phys Rev Lett. - 1959. - V. 2. - P. 285-287.

49. Hennel J.W. Magic-Angle Spinning: a Historical Perspective / W. Jacek, J.W. Hennel, J. Klinowski // Topics in Current Chemistry. - 2004. - V. 246. - P. 114.

50. Hennel J.W. Fundamentals of nuclear magnetic resonance / J.W. Hennel, J. Klinowski J. - Harlow: Longman, 1995. - 304 p.

51. Duer M.J. Essential techniques for spin-1/2 nuclei. Solid-state NMR spectroscopy: principles and applications / In: Duer M.J. (ed). Oxford: Blackwell Science. - 2002. - 73 p.

52. Maricq M.M. NMR in rotating solids / Maricq M.M.,Waugh J.S. // J. Chem. Phys. - .1979.-V. 70.-P. 3300-3317.

53. Schmidt-Rohr K. Multidimensional solid-state NMR and polymers / K. Schmidt-Rohr, H.W. Spiess. - London: Academic Press, 1994. - 496 p.

54. Schaefer J. Carbon-13 nuclear magnetic resonance of polymers spinning at the magic angle / J. Schaefer, E.O. Stejskal. // J. Am. Chem. Soc. - 1976. - V. 98.-P. 1031-1032.

55. Pines A. Proton-enhanced NMR of dilute spins in solids / A. Pines, M.G. Gibby, J.S. Waugh // J. Chem. Phys. - 1973. - V. 59. - P. 569-581.

56. Todd M. HR-MAS NMR Spectroscopy in Material Science, Advanced Aspects of Spectroscopy / M. Todd, A.E. Jenkins, J.E. Jenkins., M.A. Farrukh (ed.). - Croatia: InTech, 2012. - 536 p.

57. Sarkar S. K. An NMR Method To Identify Nondestructively Chemical Compounds Bound to a Single Solid-Phase-Synthesis Bead for Combinitorial Chemistry Applications / S.K. Sarkar, R.S. Garigipati, J. L. Adams, P.A. Keifer // J. Am. Chem. Soc. - 1996. - V. 118. - P. 2305-2306.

58. Stöver H.D.H. NMR Characterization of Cross-Linked Polystyrene Gels / H.D.H. Stöver, J.M.J. Frechet // Macromolecules. - 1991. - V. 24. - P. 883888.

59. Gross J.D. Multidimensional NMR in Lipid Systems. Coherence Transfer Through J Couplings Under MAS / J.D. Gross, P.R. Costa, J.-P. Dubacq, D.E.

Warschawski, P.-N. Lirsac, P.F. Devaux, R.G. Griffin // J. Magn. Reson. Ser. B.- 1995.-V. 106.-P. 187-190. 60.Maas W.E. Gradient, High Resolution, Magic Angle Sample Spinning NMR / W.E. Maas, F.H. Laukien, D.G. Cory // J. Am. Chem. Soc. - 1996. - V. 118. -P. 13085-13086.

öl.Lindon J.C. High-Resolution Magic Angle Spinning NMR Spectroscopy: Application to Biomedical Studies / J.C. Lindon, O.P. Beckonert, E. Holmes, J.K. Nicholson // Prog. Nucl. Mag. Res. - 2009. - V. 55. - P. 79-100.

62. Zietkowski D. Detection of Cancer in Cervical Tissue Biopsies Using Mobile Lipid Resonances Measured with Diffusion-Weighted 1H Magnetic Resonance Spectroscopy / D. Zietkowski, R.L. Davidson, T.R. Eykyn, S.S. De Silva, N.M. deSouza, G.S. Payne // NMR Biomed. - 2010. - V. 23. - P. 382390.

63. Beckonert O. High-Resolution Magic-Angle-Spinning NMR Spectroscopy for Metabolic Profiling of Intact Tissues / O. Beckonert, M. Coen, H.C. Keun, Y. Wang, T.M.D. Ebbels, E. Holmes, J.C. Lindon, J.K. Nicholson // Nat. Protoc. -2010.-V. 5.-P. 1019-1032.

64. Valentini M. The HRMAS-NMR Tool in Foodstuff Characterization / M. Valentini, M. Ritota, C. Cafiero, S. Cozzolino, L. Leita, P. Sequi // Magn. Reson. Chem. - 2011. - V. 49. - P. S121 -S125.

65. Vermathen M. Investigation of Different Apple Cultivars by High Resolution Magic Angle Spinning NMR. A Feasibility Study / M. Vermathen, M. Marzorati, D. Baumgartner, C. Good, P. Vermathen // J. Agric. Food Chem. -2011.-V. 59.-P. 12784-12793.

66. Brown S.P. Applications of High-Resolution Solid-State NMR / S.P. Brown // Solid State Nuclear Magnetic Resonance. - 2012. - V. 41. - P. 1-27.

67. Schröder H. High Resolution Magic Angle Spinning NMR for Analyzing Small Molecules Attached to Solid Support / H. Schröder // Comb. Chem. High T. Scr. - 2003. - V. 6. - P. 741-753.

68. Bonow O.R. Braunwald's Heart disease: A textbook of cardiovascular medicine / by O.R. Bonow, D.L. Mann, D.P. Zipes, P. Libby. - Philadelphia: Saunders, 1980.-2048 p.

69. Borroni B. Serum cholesterol levels modulate long-term efficacy of cholinesterase inhibitors in Alzherimer disease / B. Borroni, C. Pettenati, T. Bordonali, et al. // Neuroscience Lett. - 2003. - V. 343. - P. 213-215

70. Mironov V.S. On the magnetic anisotropy of lanthanide-containing metallomesogens / V.S. Mironov; Y.G. Galyametdinov, A. Ceulemans, K. Binnemans // J. Chem. Phys. - 2000. - V. 113. - P. 10293-10303.

71.Yeagle P.L. Cholesterol and the cell membrane / P.L. Yeagle // Biochim. Biophys. Acta. - 1985. - V. 822. - P. 267-287.

72. Chiu S.W. Cholesterol-induced modifications in lipid bilayers: a simulation study / S.W. Chiu, E. Jakobsson, J. Mashl, H.L. Scott // Biophys. J. - 2002. -V. 83.-P. 1842-1853.

73. Kessel A. Interactions of cholesterol with lipid bilayers: the preferred configuration and fluctuations / A. Kessel, N. Ben-Tal, S. May // Biophys. J. -2001.-V. 81.-P. 643-658.

74. Jedlovszky P. Effect of cholestrol on the properties of phospholipid membranes. 1. Structural features / P. Jedlovszky, M. Mezei // J. Phys. Chem. B.-2003.-V. 107.-P. 5311-5321.

75. Epand, R.M. Properties of mixtures of cholesterol with phosphatidylcholine or with phosphatidylserine studied by 13C magic angle spinning nuclear magnetic resonance / R.M. Epand, A.D. Bain, B.G. Sayer, D. Bach, E. Wachtel // Biophys. J. - 2002. - V. 83. - P. 2053-2063.

76. Taylor M.G. Reliability of nitroxide spin probes in reporting membrane properties: a comparison of nitroxide- and deuterium-labeled steroids / M.G. Taylor, I.C.P. Smith//Biochemistry. - 1981. -V. 20. - P. 5252-5255.

77. Dufourc E. J. Structural and dynamical details of cholesterol-lipid interaction as revealed by deuterium NMR / E.J. Dufourc, E.J. Parish, S. Chitrakorn, I.C.P. Smith // Biochemistry. - 1984. - V. 23. - P. 6062-6076.

78. Lemmich J. The effect of cholesterol in small amounts on lipid-bilayer softness in the region of the main phase transition / J. Lemmich, K. Mortensen, J.H. Ipsen, T. Honger, R. Bauer, O.G. Mouritsen // Eur. Biophys. J. - 1997.-v. 25.-P. 293-304.

79. Rappolt M. Structural, dynamic and mechanical properties of POPC at low cholesterol concentration studied in pressure/temperature space / M. Rappolt, M.F. Vidal, M. Kriechbaum, M. Steinhart, H. Amenitsch, S. Bernstorff, P. Laggner // Euro. Biophys. J. Biophys. Lett. - 2003. - V. 31. - P. 575-585.

80. McMullan R.K. Physical studies of cholesterolphospholipid interactions / R.K. McMullan, R.N. McElhaney // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. - 1996. -V. l.-P. 83-90.

81.Hofsab C. Molecular dynamics simulations of phospholipid bilayer with cholesterol / C. Hofsab, E. Lindahl, O. Edholm // Biophys. J. - 2003. - V. 84. -P. 2192-2206.

82. Smondyrev A.M. Structure of dipalmitoylphosphatidylcholine/cholesterol bilayer at low and high cholesterol concentrations: molecular dynamics simulation / A.M. Smondyrev, M.L. Berkowits // Biophys. J. - 1999. - V. 77. -P. 2075-2089.

83. Trouard T. P. Influence of cholesterol on dynamics of dimyristoylphosphatidylcholine bilayers as studied by deuterium NMR relaxation / T.P. Trouard, A.A. Nevzorov, T.M. Alam, C. Job, J. Zajicek, M.F. Brown // J. Chem. Phys. - 1999. - V. 110. - P. 8802-8818.

84.Wang G. Solution structure of the N-terminal amphitropic domain of Escherichia coli glucose-specific enzyme IIA in membrane-mimetic micelles / G. Wang, P. Keifer, A. Peterkofsky // Protein Science. - 2003. - V. 12. - P. 1087-1096.

85.Blokhin D.S. Spatial structure of the decapeptide Val-Ile-Lys-Lys-Ser-Thr-Ala-Leu-Leu-Gly in water and in a complex with sodium dodecyl sulfate micelles / D.S. Blokhin, S.V. Efimov, A.V. Klochkov et al. // Appl. Magn. Reson. - 2011. - V. 41 (2). - P. 267-282.

86.Henry G.D. Methods to study membrane protein structure in solution. / G.D. Henry, B.D. Sykes // Methods in Enzymology. - 1994. - V. 239. - P. 515-535.

87.Kramsch D.M. The effect of agents interfering with soft tissue calcification and cell proliferation of calcific fibrous-fatty plaques in rabbits / D.M. Kramsch, C.T. Chan // Circ. Res. - 1978. - V. 42. - P. 562-571.

88. Kramsch D.M. Atherosclerosis: prevention by agents not affecting abnormal levels of blood lipids / D.M. Kramsch, A.J. Aspen, L.J. Rozler // Science. -1981.-V. 213.-P. 1511-1512.

89.Meziani M.J. Protein protected nanoparticles from rapid expansion of supercritical solution into aqueous solution / M.J. Meziani, H.W. Rollins, L.F. Allard, Y.P. Sun // J. Phys. Chem. - 2002. - V. 106. - P. 11178.

90.Fuster V., Badimon L., Badimon J., Chesebro J.H. The pathogenesis of coronary artery disease and the acute coronary syndromes // New Engl. J. Med. - 1992. -V. 326. - P. 242-250, 310-318.

91. Ball R.Y. Evidence that the death of macrophage foam cells contributes to the lipid core of atheroma / R.Y. Ball, E.C. Stowers, J.H. Burton, N.R.B. Cary et al. // Atherosclerosis. - 1995. - V. 114. - P. 45-54.

92.Fratzl P. Collagen: Structure and Mechanics / P. Fratzl. - New-York: Springer, 2008.-510 p.

93. Серов B.B. Соединительная ткань / В.В. Серов, А.Б. Шехтер. - Москва: Медицина, 1981. - 312 с.

94. Shoulders M.D. Collagen. Structure and stability / M.D. Shoulders, R.T. Raines // Annu. Rev. Biochem. - 2009. - V. 78. - P. 929-958.

95. Giachelli C.M. Ectopic calcification. Gathering hard facts about soft tissue mineralization / C.M. Giachelli // AJP. - 1999. - V. 154(3). - P. 671-678.

96. Cho G. Atherosclerotic Plaque Calcification is Closely Related to Bone Mineral: A Solid State NMR Spectroscopy Study / G. Cho, D.P. Hinton and J. L. Ackerman // Proc. Intl. Soc. Med. - 2002. - V. 10. - P. 18-24

97. Neuman W.F. The chemical dynamics of bone mineral / W.F. Neuman, M.W. Neuman. - Chicago: University of Chicago Press, 1958. - 209 p.

98. Duer M.J. The Mineral Phase of Calcified Cartilage: Its Molecular Structure and Interface with the Organic Matrix / M.J. Duer, T. Friscic, R.C. Murray, D.G. Reid // Biophysical Journal. - 2009. - V. 96. - P. 3372-3378.

99. Weber F. 31P and 13C solid-state NMR spectroscopy to study collagen synthesis and biomineralization in polymer-based bone implants / F. Weber, J. BoEhme, H.A. Scheidt, W. GruEnder, S. Rammelt, M. Hacker, M. SchulzSiegmund and D. Huster // NMR Biomed. - 2012. - V. 25. - P. 464-475.

100. Katti D.R. Directional dependence of hydroxyapatite-collagen interactions on mechanics of collagen / D.R. Katti, Sh.M. Pradhan, K.S. Katti // Journal of Biomechanics. -2010. - V. 43.-P. 1723-1730.

101. Schneiders W. Collagen Composites with and without Chondroitin Sulphate on Bone Remodeling in the Sheep Tibia / W. Schneiders, A. Reinstorf, A. Biewener, A. Serra, R. Grass, M. Kinscher, J. Heineck. In Vivo Effects of Modification of Hydroxyapatite // J. Orthop. Res. - 2009. - V. 27. -P. 15-19.

102. Kikuchi M. Self-Organization Mechanism in a Bone-like Hydroxyapatite / Collagen Nanocomposite Synthesized in vitro and Its Biological Reaction in vivo / M. Kikuchi, S. Itoh, Sh. Ichinose, K. Shinomiya, J. Tanaka // Biomaterials. -2001. - V. 22.-P. 1705-1711.

103. Chang M.Ch. XPS study for the microstructure development of hydroxyapatite-collagen nanocomposites cross-linked using glutaraldehyde / M.Ch. Chang, J. Tanaka // Biomaterials. - 2002. - V. 23. - P. 3879-3885.

104. Marouf H.A. In vitro and in vivo studies with collagen/hydroxyapatite implants / H.A. Marouf, A.A. Quayle, P. Sloan // Int. J. Oral. Maxillofac Implants. - 1990,-V. 5. - P. 148-154.

105. Ficai A. Collagen/hydroxyapatite composite obtained by electric field orientation / A. Ficai, E. Andronescu, V. Trandafir, C. Ghitulica, G. Voicu // Materials Letters. - 2010. - V. 64. - P. 541-544.

106. Jaeger Ch. Investigation of the nature of the protein-mineral interface in bone by solid-state NMR / Ch. Jaeger, N. S. Groom, E. A. Bowe, A. Horner,

М. Е. Davies, R. С. Murray, and M. J. Duer // Chemistry of materials. - 2005. -V. 17(12).-P. 3059-3061.

107. Frisch M.J. Gaussian 03, Revision C.02 / M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, J.A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K.N. Kudin, J.C. Burant, J.M. Milliam, S.S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, В. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Kiene, X. Li, J.E. Knox, H.P. Hratchian, J.B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R.E. Stratmann,, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, P.Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, B.G. Zakrewski, S. Dappich, A.D. Daniels, M.C. Strain, O. Farkas, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, Q. Cui, A.G. Baboul, S. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, C. Gonzalez, J.A. Pople // Wallingford CT: Gaussian, Inc., 2004.

108. Hohenberg P. Inhomogeneous Electron Gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. - 1964. - V. 136. - P. B864-B871.

109. Kohn W. Self-consistent equations including exchange and correlation effects / W. Kohn, L.J. Sham // Phys. Rev. A. - 1965. - V. 140. - P. Al 133.

110. Becke A.D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange / A.D. Becke // J.Chem.Phys. - 1993. - V. 98. - P. 5648-5653.

111. Lee C. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density / C. Lee, W. Yang, R.G. Parr // Phys. Rev., B. - 1988. - V. 37. - P. 785-789.

112. Ditchfield R. Self-consistent perturbation theory of diamagnetism. I. A gauge-invariant LCAO method for NMR chemical shifts / R. Ditchfield // Mol. Phys. - 1974. - V. 27 (4). - P. 789-807.

113. Аминова P.M. Эволюция теории химических сдвигов от молекулы в газовой фазе к сложным молекулярным системам / P.M. Аминова, A.B.

Аганов, Э.Р. Мартынчук // Ученые записки Казанского университета. -2012. - Т.154. - С. 5-23.

114. Castagne D. Spectroscopic studies and molecular modeling for understanding the interactions between cholesterol and cyclodextrins / D. Castagne, G. Dive, B. Evrard et al. // J. Pharm. Pharmaceut. Sei. - 2010. - V. 13(2).-P. 362-77.

115. Gadiev T.A. Analysis of the spatial structure of calixarenes in solutions by 2-D NMR (NOESY) spectroscopy / T.A. Gadiev, B.I. Khairutdinov, I.S. Antipin, Y.V. Klochkov // Appl. Magn. Reson. - 2006. - V. 30(2). - P. 65-73.

116. Gordon S.R. Fundamentals of Protein NMR spectroscopy / S.R. Gordon, Т.К. Hitchens. - Dordrecht: Springer, 2006. - 364 p.

117. Robinson A.J. Behavior of cholesterol and its effect on head group and chain conformations in lipid bilayers: a molecular dynamics study / A.J. Robinson, W.G. Richards, P.J. Thomas, M.M. Hann // Biophysical Journal. -1995.-V. 68.-P. 164-170.

118. Tiburu E.K. Solid-state 2H NMR studies of the effects of cholesterol on the acyl chain dynamics of magnetically aligned phospholipid bilayers / E.K. Tiburu, P.C. Dave, G.A. Lorigan // Magn. Reson. Chem. - 2004. - V. 42. - P. 132-138.

119. Jager C.A. A solid-state NMR investigation of the structure of nanocrystalline hydroxyapatite / C.A. Jager // Magn. Reson. Chem. - 2006. -V. 44.-P. 573-580.

120. Aliev A. Solid-state NMR studies of collagen-based parchments and gelatin / A. Aliev // Biopolymers. - 2005. - V. 77(4). - P. 230-245.

121. Reichert D. A solid-state NMR study of the fast and slow dynamics of collagen fibrils at varying hydration levels / D. Reichert, О. Pascui, E.R. deAzevedo, T.J. Bonagamba, K. Arnold, D. Huster // Magn. Reson. Chem. -2004.-V. 42.-P. 276-284.

122. Северин A.B. Структурные особенности образования наногидроксиапатита в присутствии коллагена / A.B. Северин, Н.И.

Силкин, Л.Ф. Галиуллина, О.Н. Мазалева, В.Н. Рудин, М.Х. Салахов, Р.Н. Хайруллин, Ю.А. Челышев // Ученые записки КГУ. Серия естественные науки. - 2012. - Т.254, кн. 3. - С. 127-140.

123. Aminova R.M. Investigation of complex formation between hydroxyapatite and fragments of collagen by NMR spectroscopy and quantum-chemical modeling / R.M. Aminova, L.F. Galiullina, N.I. Silkin, A.R. Ulmetov, V.V. Klochkov, A.v. Aganov // J. Mol. Struc. -2013. - V. 1049.-P. 13-21.

124. Kikushi M. Biomimetic synthesis of bone-like nanocomposites using the self-organisation mechanism of hydroxyapatite and collagen / M. Kikushi, T. Ikoma, S. Itoh, H.N. Matsumoto, Y. Koyama, K. Takakuda, K. Shinomiya, J. Tanaka // Composites science and Technology. - 2004. - V. 64. - P. 819-825.

125. Zhang L.-J. Hydroxyapatite/collagen composite materials formation in simulated body fluid environment / L.-J. Zhang, X. Feng, H. Liu, D. Qian, L. Zhang, X. Yu, F. Cui // Material Letters. - 2004. - V. 58. - P. 719-721.

126. Desfranciiois C. Correlation between molecular electron affinities and dipole moments II / C. Desfranciiois, S. Carles, and J. P. Schermann // Chem. Rev. - 2000. - V. 100. - P. 3943-3962.

127. Aminova R.M. Calculation of the structure and nuclear magnetic shielding constants of some H-bonded carbon acid complexes / R.M. Aminova, G.A. Schamov, A.V. Aganov // J. Mol. Struc. (THEOCHEM). - 2000. - V. 498. -P. 233-246.

128. Katritzky A.R. NMR spectra, GIAO and charge density calculations of five-membered aromatic heterocycles / A. R. Katritzky, N. G. Akhmedov, J. Doskocz, P. P. Mohapatra, C. D. Hall, A. Gtiven, Magn. Reson. Chem. -2007.-45.-P. 532-543.

129. Cimino P. Comparison of different theory models and basis sets in the calculation of 13C NMR chemical shifts of natural products / P. Cimino, L. Gomez-Paloma, D. Duca, R. Riccio, G. Bifulco // Magn. Reson. Chem. -2004.-V. 42.-P. S26-S33.

130. Alkorta I. A theoretical study of the parent NH-benzazoles (benzimidazoles,indazoles and benzotriazoles): geometries, energies, acidity and basicity, NMR properties and molecular electrostatic potentials / I. Alkorta, G. Sanchez-Sanz, C. Trujillo, J. Elguero, R. Claramunt // ARKIVOC. - 2012. - V. ii.-P. 85-106.

131. Bagno A. 'H and 13C NMR spectra of alpha-D-glucose in water by DFT methods and MD simulations / A. Bagno, F. Rastrelli, G. Saielli // J. Org. Chem. -2007. - V. 72.-P. 7373-7381.

СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Aminova R.M., Galiullina L.F., Silkin N.I., Ulmetov A.R., Klochkov V.V., Aganov A.V. Investigation of complex formation between hydroxyapatite and fragments of collagen by NMR spectroscopy and quantum-chemical modeling //J. Mol. Struc. - 2013. - V. 1049.-P. 13-21.

2. Абдульянов B.A., Галиуллина Л.Ф., Галявич А.С., Изотов В.Г., Мамин Г.В., Орлинский С.Б., Родионов А.А., Салахов М.Х., Силкин Н.И., Ситдикова Л.М., Хайруллин Р.Н., Челышев Ю.А. Стационарный и импульсный высокочастотный ЭПР кальцифицированной атеросклеротической бляшки. // Письма в ЖЭТФ. - 2008. - Т. 88, вып. 1. - С. 75-79.

3. Галиуллина Л.Ф., Блохин Д.С., Аганов А.В., Клочков В.В. Прямое наблюдение образования комплекса: холестерин - модель биологической мембраны методами ЯМР спектроскопии. // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. - 2012. - T. VII, №3. - С. 41-48.

4. Galiullina L.F., Blokhin D.S., Aganov A.V., Klochkov V.V. Investigation of cholesterol+model of biological membrane complex by NMR spectroscopy // Magnetic Resonance in Solids. - 2012. - V. 14, No.2. - 12204 (7 pp). - ISSN 2072-5981.

5. Галиуллина Л.Ф., Ковалёва E.C., Шабанов М.П., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д., Иванов В.К., Силкин Н.И., Мамин Г.В., Орлинский С.Б., Родионов А.А., Салахов М.Х. Биорезорбитрируемые порошковые материалы на основе Са10^ах(РО4)б-х(СОз)х(ОН)2. // Ученые записки КГУ. Серия естественные науки. - 2010. - Т. 152. - С. 79.

6. Северин А.В., Силкин Н.И., Галиуллина Л.Ф., Мазалева О.Н., Рудин В.Н., Салахов М.Х., Хайруллин Р.Н., Челышев Ю.А. Структурные особенности образования наногидроксиапатита в присутствии коллагена. // Ученые записки КГУ. Серия естественные науки. - 2012. - Т. 254, Кн. З.-С. 127-140.

7. Leisan Galiullina, Nikolay Silkin, Alexander Severin, Makzum Salahov. NMR investigation of atherosclerotic plaque, collagen and hydroxyapatite. Book of abstracts of International Symposium and Summer School "Nuclear Magnetic Resonance in Condenced Matter", Saint-Peterburg, June 28- July 2, 2010. - P. 78.

8. Galiullina L.F., Blokhin D.S., Aganov A.V., Klochkov V.V. Investigation of cholesterol+model of biological membrane vy NMR spectroscopy. Proceedings of the XV International Young Scientists School «Actual problems of Magnetic Resonance and its Applications», Kazan, 2012. - P. 43.

9. Galiullina L.F., Blokhin D.S., Aganov A.V., Klochkov V.V. Investigation of cholesterol+model of biological membrane complex by nmr spectroscopy. Book of abstracts of The third international Scientific and Practical Conference "Postgenomic methods of analysis in biology, and laboratory and clinical medicine", Kazan, 2012. - P. 83.

Ю.Галиуллина Л.Ф., Абдульянов B.A., Аганов А.В., Ковалева Е.С., Мамин Г.В., Орлинский С.Б., Путляев В.И., Рудин В.Н., Салахов М.Х., Северин А.В., Силкин Н.И., Третьяков Ю.Д., Филлипов Я.Ю., Хайруллин Р.Н., Челышев Ю.А. ЯМР исследования кальцифицированных тканей. Сборник тезисов V Всероссийская конференция "Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях", Казань, 20-22 апреля, 2011. - С. 94.

11.Galiullina L.F., N.I. Silkin, S.B. Orlinskii, G.V. Mamin, A.F. Severin, V.I. Putlyaev, Yu.D. Tretyakov, E.S.Kovaleva, I.V. Melehov, R.N. Hairullin, Yu.A. Chelyshev, M.H.Salakhov. Magnetic resonance of calcificated tissues. Book of abstracts of International Symposium «Modern Development of Magnetic Resonance», September 28-October 1, 2010. Kazan. Russia. - P. 47.

12.Leisan Galiullina, Nikolay Silkin, Alexander Severin, Makzum Salahov. NMR investigation of atherosclerotic plaque, collagen and hydroxyapatite. Book of abstracts of International Symposium and Summer School "Nuclear Magnetic Resonance in Condenced Matter", Saint-Peterburg, June 28- July 2, 2010. -P.78.

13.Galiullina L.F., A.S. Galyavich, R.N. Khairullin, M.Kh. Salakhov, N.I. Silkin, A.V. Severin. NMR investigation of atherosclerotic plaque. Proceedings of the XII International Young Scientists School «Actual problems of Magnetic Resonance and its Applications», Kazan, 2009. - P. 154.

14.Галиуллина Л.Ф., Силкин Н.И. Исследование атеросклеротической бляшки и синтетического гидроксиапатита методами ЯМР. Сборник тезисов XVI Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем", Яльчик, 2009. - С. 10.