Взаимодействие лецитина с комплексами ДНК: фазовые равновесия и молекулярная организация тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Кривцов, Алексей Олегович

• Кривцов, Алексей Олегович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Кривцов, Алексей Олегович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Ведение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Ионогенные и неионогенные ПАВ

1.2 Форма агрегатов ПАВ

1.2.1 Средняя кривизна поверхности агрегатов

1.2.2 Параметр упаковки

1.3 Агрегация в разбавленных растворах

1.3.1 Критическая концентрация мицеллообразования

1.3.2 Число агрегации

1.3.3 Точка Крафта

1.4 Агрегация при высоких концентрациях

1.5 Фазовые диаграммы систем ПАВ/вода

1.5.1 Система ДТАБ/вода

1.5.2 Система ДДАБ/вода

1.5.3 Система лецитин/вода

1.6 Фазовые равновесия в трехкомпонентных системах

1.6.1 Система ДТАБ/лецитин/вода

1.6.2 Система ДДАБ/лецитин/вода

1.7 Молекула ДНК

1.7.1 Растворимость ДНК в воде

1.8 ДНК с различными веществами в растворе

1.8.1 Системы ПАВ-ДНК

1.8.2 Взаимодействие ДНК с липосомами

1.8.3 Компактизация ДНК катионными ПАВ

1.8.3.1 Влияние гидрофобности ПАВ на упаковку ДНК

1.8.3.2 Влияние природы ПАВ на упаковку ДНК

1.8.4 Упаковка ДНК неамфифильными противоионами

1.8.5 Взаимодействие ДНК-полимер

1.9 Структура комплексной соли кат. ПАВ-ДНК

1.9.1 Фазовые равновесия в системах на основе кат. ПАВ-ДНК

1.10 Генная терапия

1.10.1 Липоплексы

1.10.2 Эндоцитоз

1.10.3 Требования, предъявляемые к липополексам

Выводы по литературному обзору

Глава 2. Эксперимент

2.1 Объекты исследования и исходные вещества

2.1.1 ДНК

2.1.2 ДДА

2.1.3 Лецитин

2.1.4 Полиамины

2.1.5 Бромид натрия

2.1.6 Растворители

2.1.6.1 Вода

2.1.6.2 Этанол

2.2 Основные препаративные операцииРЬ^Г:

rniigaagBgBpg ..:..::

2ZmПриготовление обЖЩШ№

2.Д Подход тройной фазовои диаграммы

2..

2.4.1. 1Г Общие аспекты твердофазной ЯМР спектроскопии

2.4*1Использование твердофйзной ЯМР спектроскопии.3?.ñ^^JJll 2.4. í-.3f,, ^еблогическа^^

2-АА Салоугловое рассеяние рентгеновских лучей*МРР.,„

2.4.3?- Динамическое рассеяние света.!

2.4.4- ЗО Динамическое рассеяние света..Г.ГГТгд..Г..Г.:7ШШШЯ6

2.4.5 1 Реологические исследования

2.4.8 ЩркЙайнызди.^йэм., -..-'.Ж

2.4.7 Оптическая микроскопия

2.5 Некоторые расчеты.:

2.5.1 Расчет объемных долей? компонентов,

<ш» а

■<> •*-»<. 'Щмл

2.5.2 Расчет Сп дляагр^гатов ДТА-ДЩ|в растворе

Г-, « Ef, » > lit ттттт/- * " }■ SIT* « I

Глава 3. ¿Влияние природы противоядна ДНК на взаимодействие с

jprr- где > • Л >" "J" ЯГГ »

лецитином в воде

J. 1 СиТтема ДДА-ДНК/лецитин/вода

3.1 rl Комплекс ДДА-ДНК

3$.2 Gfigrem Д^А-ДНК/лецитин/во'дЩ; длинной ДНК.Т.К

* М ^ Ч t 4 ф % •WSSiSS®^ J® й ц |Г ^

3.1.3 Фазовая диаграмма системы ДДА-ДНЩлецитин/врда

3!'1 .ПШеш^АжК фаза.^Ч|д

ST & ^ ж* Tw & -я- / « ««Si „¿Is л- ¿4 J

„¿Is «

ЗЛфЛ Модель ламеллярной ЖК Шазы

3.1.4.2 , Особенности ламеллярно'й^ЖКфазы.Ж.М..'.Ш

3.1.5 Обратная гексагональнаяЙСК фазы. .'.T^?.. Mi.. Л

М Модель траттой гексавонадьнойЖ'фйьь!!:.?.:. v.^102

-г - " ' "'—« ■"ПГН ** * ж J0; щ ЯГ гГу.

3.2Влияние природы противоиона на солюбтлтзацию ДНК л

3.2.1 Системы спермин-ДНК/во да и спермидин-Д 1Ж/вода

3.2.2 Системы спермин-ДНК/лецитин и спермидин-ДНК/лецитин.,108

3.2.3 Система спермин-ДНК/лецитин/вода

3.2.4 Система спермидин-ДНК/лецитин/вода

Глава 4. Диспергирование ДТА-ДНК в водной среде

4.1 Двух-стадийный способ диспергирования комплекса ДТА-ДНК в

водной среде при помощи лецитин

Выводы

Перечень условных сокращений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие лецитина с комплексами ДНК: фазовые равновесия и молекулярная организация»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Системы, содержащие ДНК, многозарядные катионы и фосфолипиды имеют важное биологическое и биотехнологическое значение. В клеточных ядрах эукариотик наблюдаются ассоциативные взаимодействия между ДНК, катионными белками и липидами, самоассоциирущимися друг с другом с образованием сложных структур. Эта самоорганизация все еще не достаточно изучена, в частности, что касается и взаимодействия с липидами. Кроме того, выявление закономерностей взаимодействия цвиттерионных липидов и ДНК помогло бы усовершенствовать физико-химическую теорию создания липоплексов для невиральной генной терапии.

Интерес со стороны физиков, химиков и биологов к системам ДНК-ПАВ обусловлен еще и тем, что небольшое изменение состава системы, незначительное изменение температуры, давления или концентрации может оказаться достаточной, чтобы вызвать существенные структурные изменения. Современный уровень развития методов анализа, прежде всего спектроскопии, позволяет получать количественные данные о таких свойствах, как подвижность молекулярных ансамблей, упаковка ДНК, ее транспортировка через мембрану, самоассоциация в вирусах и т.д.

Цели и задачи работы. Целью настоящей работы являлось установление морфологии систем на основе лецитина и комплексов катионное ПАВ-ДНК и полиамин-ДНК, выявление механизма самоорганизации и закономерностей ДНК-липидных взаимодействий в этих системах, а также оптимизация рецептуры получения микродисперсий на основе лецитина и комплекса катионное ПАВ-ДНК.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1) Синтез 1:1 (стехиометрическое отношение зарядов) комплексов ДНК с катионными ПАВ и полиаминами.

2) Установление изобарно-изотермических фазовых диаграмм и структуры фаз трехкомпонентных систем комплекс ДНК-лецитин-вода.

3) Оценка влияния различных факторов (строения молекулы противоиона, соотношения между компонентами, молекулярной массы ДНК) на взаимодействие лецитина с комплексом ДНК.

4) Получение агрегативно-устойчивой ДНК-липидной дисперсии, пригодной для использования при in vivo исследованиях.

Научная новизна и практическая значимость работы заключается в обнаружении новых закономерностей, имеющих важное значение, как для теоретических положений о фазовых переходах и процессах самоассоциации в ДНК-липидных системах, так и для практических способов их использования.

Впервые экспериментально получены фазовые диаграммы лиотропных систем дидодецилдиметиламмонийный комплекс ДНК (ДДА-ДНК)-лецитин-вода, сперминовый комплекс ДНК (Спм-ДНК)-лецитин-вода и спермидиновый комплекс ДНК (Спд-ДНК)-лецитин-вода; на основании анализа микроструктуры и физико-химических свойств фаз установлен механизм влияния структуры противоиона ДНК на морфологию систем.

Оптимизирован способ диспергирования амфифильных комплексов ДНК. Впервые предложено использование этанольного раствора комплекса катионное ПАВ-ДНК в качестве «инжекторного» и раствора цвиттерионного фосфолипида в качестве «стабилизирующего» для получения липоплекса методом «solvent shifting»; подобраны составы растворов.

Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет». Исследование систем, включающих комплексы ДНК, проводилось автором в лаборатории кафедры Физическая химия университета г. Лунда (Швеция) под руководством профессора Ульфа Олссона в соавторстве с профессором Бъёрном Линдманом. В университете города Лунд состоялось три стажировки.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике, проходившей в Москве в июле 2013 года, на Всероссийской молодежной конференции «Химия поверхности и нанотехнология», проходившей в Казани в октябре 2012 года, а также на научных сессиях КНИТУ в 2012 и 2013 годах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 2 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, и 2 тезиса по докладам на конференциях всероссийского и международного уровней.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 132 страницах, содержит 51 рисунок, 1 таблицу. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, библиографии, включающей 110 ссылок

Введение отражает актуальность выбранной темы диссертации, цели исследования и задачи, научную новизну и практическую значимость.

Первая глава (литературный обзор) включает четыре подраздела. В первом подразделе приведены основные положения о состоянии ПАВ в разбавленных и концентрированных растворах. Во втором подразделе обосновывается выбор полимера и излагаются некоторые особенности физико-химических свойств ДНК в растворе. В третьем подразделе изложены современные представления об основных закономерностях взаимодействия ДНК-ПАВ в разбавленных и концентрированных растворах. Четвертый подраздел посвящен практическому применению ДНК-липидных систем.

Во второй главе приведены физико-химические свойства объектов исследования, описаны методы приготовления образцов, а также обоснованы применяемые методы исследования и приведены методы расчетов некоторых параметров.

Третья глава посвящена обсуждению результатов исследования трехкомпонентных систем комплекс катионное ПАВ-ДНК/лецитин/вода.

В четвертой главе обсуждаются закономерности, выявленные при изучении систем комплекс полиамин-ДНК/лецитин/вода.

Пятая глава фокусирует внимание на трактовке закономерностей, обнаруженных при оптимизации методики диспергирования додецилтриметиламмонийного комплекса ДНК (ДТА-ДНК).

На защиту выносятся следующие положения:

Структура гидратированных агрегатов ПАВ-ДНК. Влияние молекулярной массы и полидиспесрности ДНК на структуру агрегатов.

Фазовые равновесия и структуры фаз в трехкомпонентной системе ДДАДНК/лецитин/вода. Сравнение с системой ДТАДНК/лецитин/вода. Особенности взаимодействия лецитина с двухцепочечными амфифильными противоионами ДНК в сравнении с одноцепочечными. Расчет теоретической фазовой диаграммы на основании простых геометрических моделей ЖК фаз.

Фазовые равновесия в системах СпмДНК/лецитин/вода и С пд ДНК/лецитин/во да. Влияние строения многозарядного противоиона на солюбилизацию ДНК липидной мембраной.

Двухстадийный способ диспергирования комплекса ДТА-ДНК в водной среде при помощи лецитина.

Личное участие автора заключается в определяющей роли проведенных (лично или при непосредственном участии) исследований всеми использованными в работе методами. Автору принадлежит решающая роль в обобщении и интерпретации представленных результатов.

Автор выражает свою искреннюю признательность всем коллегам, внесшим тот или иной вклад в реализацию настоящей работы, и глубочайше благодарен своим учителям и соавторам: А.В.Билалову, У.Олссону и Б.Линдману.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Ионогенные и неионогенные ПАВ

Поверхностно активные вещества (ПАВ) - химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают значительное снижение поверхностного натяжения (о). Основная их характеристика — поверхностная активность. То есть, это способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Физико-химические свойства ПАВ, выделяющие их на фоне других веществ, определяются не размерами молекул, а их амфифильностью.

Амфифильность - это свойство, которым обладают молекулы ПАВ из-за наличия в их структуре двух частей, по-разному относящихся к среде. Одна из частей молекулы растворима в среде (т.е. лиофильна), а вторая нерастворима и поэтому «боится» контакта с этой средой (т.е. лиофобна). Амфифильность можно перевести как «двуликость». Таким образом, физико-химические свойства ПАВ зависят от соотношения размеров двух частей молекулы [1].

Классификация ПАВ достаточно компактна и основана на химической природе головной группы амфифильной молекулы. Учитывая перспективу изучения взаимодействия ПАВ с полиэлектролитами, где важнейшим фактором является именно заряд головной группы ПАВ, уместно разделить амфифильные вещества на ионогенные и неоиногенные ПАВ.

Ионогенные ПАВ представлены огромным количеством веществ, молекулы которых способны к электролитической диссоциации и существуют в растворе в виде ионов. К ионогенным ПАВ относятся катионные, анионные, цвиттерионные амфифилы.

Анионные ПАВ имеют в составе головной группы фосфатные, карбоксилатные, сульфатные и сульфонатные группы [2]. Химические структуры основных классов анионных ПАВ представлены на рис. 1.1. Анионные ПАВ чаще других используются при изготовлении моющих средств и бытовых химикатов.

Алкилфосфаты Ал кил ПЭГфосфаты

Рисунок 1.1— Химические структуры некоторых представителей класса

анионных ПАВ

Катионные ПАВ в преобладающем большинстве представлены соединениями, где головная группа содержит атом азота, несущий положительный заряд в растворе, и наименее чувствительны к изменениям рН [3]. В общем виде химический состав этих ПАВ можно записать как (тСпН114"т)+ НаГ. На рис. 1.2 представлены структуры разновидностей этого класса ПАВ.

В природе встречаются такие амфифильные молекулы, которые в растворе не несут никакого электростатического заряда, однако в составе головной группы имеют две противоположно-заряженные близкорасположенные группировки [4]. Примером таких ПАВ являются фосфолипиды, содержащие карбоксилатную и четвертичную аммониевую группы сразу. Химические структуры ярких представителей цвиттероинных ПАВ представлены на рис. 1.3.

Соли первичных аминов

Соли жирных диаминов

Соли четвертичных алкиламинов

' нщ ^ ни

Соли четвертичных диалкиламинов

Эфирные соли четвертичных диалкиламинов

Рисунок 1.2 - Химические структуры аминосодержащих представителей

катионных ПАВ

Бетаины

- СН2СОО" Амидобетаины

^СН,СН,ОН

Инидазолины

N-—0

Оксиды аминов

Рисунок 1.3 — Химические структуры некоторых представителей класса

цвиттерионных ПАВ

Особняком от вышеперечисленных ПАВ стоят неионогенные амфифилы, чьи головные группы не содержат ионогенных радикалов, хотя и отличаются полярностью от углеводородных хвостов. Чаще всего химически головная группа представляет собой цепочку этиленгликолевых или гидроксильных юнитов. На рисунке 1.4 представлены структуры неионогенных ПАВ.

В результате различия в структурах этих амфифильных молекул существенно различаются и их химические свойства. Однако, при

взаимодействии с водой молекулы каждого из четырех видов ПАВ стремятся адсорбироваться на поверхности раздела фаз. Таким образом, реализуется амфифильная природа ПАВ: гидрофобная часть уходит в менее полярную фазу, а гидрофильная находится в воде. Альтернативным способом устранения контакта гидрофобных частей молекул ПАВ с водой является агрегация.

,соо

он

Жирные полиэтиленгликолиевые спирты

Жирные ароматические полиэтиленгликолиевые спирты

Жирные кислые полиэтиленгликолиевые спирты

Жирные амидные полиэтиленгликолиевые спирты

ОН

Жирные анино полиэтиленгликолиевые спирты

Алкилгликозиды

Рисунок 1.4 — Химические структуры некоторых представителей класса

неионогенных ПАВ

1.2 Форма агрегатов ПАВ

При смешивании ПАВ с водой в результате гидрофобного ассоциативного взаимодействия между амфифильными молекулами в широком концентрационном диапазоне происходит спонтанное формирование агрегатов ПАВ. Формируемые агрегаты обеспечивают огромную поверхность раздела фаз, где по одну сторону оказываются вода и полярные фрагменты амфифильных молекул, а с другой стороны - гидрофобные хвосты ПАВ. В зависимости от строения молекул ПАВ, концентрации и температуры форма этих агрегатов может разительно отличаться, как показано на рисунке 1.5 [5]. Для изучения,

классификации и применения данного свойства ПАВ необходимо различать разную геометрию этой поверхности. Количественным геометрическим показателем, используемым для характеристики поверхности, служит кривизна поверхности. Согласно существующей концепции, кривизна поверхности связана с геометрией молекул, образующих эту поверхность через параметр упаковки. Основные выкладки и уравнения этой концепции приведены ниже.

Обратные мицеллы

СО

о

<тз

с. >■

лз о. н 0) £ пз о.

ГО

с

си з: х си

т ^

О)

ей >>

ш

ё ш

2 01

Л)

2 О) п ь о

ш

си о Ь

П)

_кубические

структуры

Обратные стержни мицелл

кубические структуры

Плоские двойные слои

_кубические

структуры

Нормальные стрежни мицелл

кубические структуры

Нормальные мицеллы

Рисунок 1.5 - Схематическое изображение различных видов морфологии лиотропных агрегатов, их названия и взаимосвязь с геометрией молекул ПАВ.

Рисунок взят из [5]

Необходимо заметить, что на предпочтение системы к образованию той или иной структуры помимо геометрических характеристик структуры ПАВ влияет состав системы (количество растворителя). На рисунке 1.6 представлена диаграмма, показывающая область реализации отдельных мезофаз в зависимости от объемной доли амфифильных молекул и критического параметра упаковки молекул [6].

Тип 1

Тип 2

ккм

сг

3

0,2 0,4 0,6 0,8

1

1,2 1,4

Критический параметр упаковки Рисунок 1.6 - Общая фазовая диаграмма лиотропных систем. Диаграмма связывает форму амфифильных молекул с объемной долей гидрофобной части системы и поясняет формирование структур различной морфологии в зависимости от описываемых параметров в определенном регионе [6]

Как видно из классификации агрегатов, образующиеся геометрические структуры фаз различаются. В литературе широко используется клссификация агрегатов, использующая в качестве критерия кривизну поверхности. Так же оговорено, что различаются «отрицательная кривизна», которая соответствует искривлению слоя в сторону воды от гидрофобного региона и «положительная кривизна» с искривлением в противоположном направлении. Так, система «масло в воде» имеет отрицательную кривизну и Н<0, а вот система «вода в масле» имеет положительную кривизну, так как поверхность выгнута в сторону «масла» т.е. от гидрофильного региона [5,6].

1.2.1 Средняя кривизна поверхности агрегатов

Кривизну поверхности нельзя выразить одним параметром или величиной. Кривизна - это собирательный ряд количественных характеристик, описывающих отклонение того или иного геометрического объекта от соответствующих плоских объектов. Обычно кривизна определяется для каждой точки поверхности и выражается как некоторое значение дифференциального уравнения второго порядка. Когда речь идет о поверхности раздела фаз, можно ограничиться кривизной в интегральном смысле [6].

В любой точке искривленной поверхности (М) в трехмерном евклидовом пространстве можно провести нормаль (п) к поверхности и через эту же точку провести нормальное сечение [7]. Произвольно выбрав две перпендикулярных М плоскости (К] и К2) на поверхности этого нормального сечения (рис. 1.7), возможно оценить отклонение искривленной поверхности и представить кривизну в виде ряда из двух членов с помощью формулы Эйлера (уравнение 1):

ке = к1соБ2а + к2со52а (1)

где, Ке - скалярное произведение кривизны; а - угол между векторами кривизны; к1 и кг — нормальные кривизны в направлениях выбранных прямых.

Тогда средняя кривизна поверхности есть сумма двух нормальных кривизн, рассчитывается по уравнению 2 выражается как Н.

Величина средней кривизны указывает на степень искривленности поверхности и на направление искривления. Однако этот параметр не дает представления о форме искривленной поверхности.

Рисунок 1.7 - Схема, демонстрирующая геометрическую взаимосвязь объектов, обсуждаемых в тексте. Обозначения: М - искривленная поверхность, п -нормаль к этой поверхности, К) и Кг — произвольно выбранные плоскости, используемые для оценки двух кривизн

Для представления формы искривленной поверхности используется так называемая гауссова кривизна, которая рассчитывается по (3).

К = к1х к2; (3)

При переходе от геометрических свойств образуемых агрегатов к геометрии молекулы ПАВ необходимо понимать взаимосвязь между кривизной поверхности и параметром упаковки, являющимся свойством ПАВ. Критический параметр упаковки амфифильных молекул влияет на кривизну поверхности раздела фаз в лиотропных ЖК мезофазах согласно (4).

р = 1 + Н1 + (4)

где, р - критический параметр упаковки; 1 - толщина двойного слоя амфифильных молекул; Н - средняя кривизна поверхности; К - гауссова кривизна поверхности.

1.2.2 Параметр упаковки

Параметр упаковки (р) — это геометрическая характеристика молекулы ПАВ, участвующей в образовании мицелл, указывающая на наиболее предпочтительную геометрию упаковки в данных условиях [5,6]. На параметр упаковки влияют три наиболее важных молекулярных параметра:

- максимальная длина алкильной цепи (Ьс) в простых амфифильных молекулах с одной цепью и в фосфолипидах. Обычно она составляет примерно 80% от длины максимально вытянутой цепи, полностью находящейся в трансконформации [6]. Единицы измерения - А.

площадь, занимаемая индивидуальной молекулой вещества на поверхности раздела полярная/неполярная среда (8а). Определяется геометрией головной группы, а так же сильно зависит от свойств раствора, особенно в случае если головная группа имеет некий не скомпенсированный заряд. Единицы измерения - А2.

- молекулярный объем углеводородной цепи при максимальном ее размере (Ус). Эта величина при умножении на число молекул в мицелле примерно равна объему мицеллы. Единицы измерения - А3.

Для вычисления критического параметра упаковки на практике используется (5) [6]:

ус

Р ЬсХБд '

Как можно заметить, критический параметр (р) упаковки является безразмерной величиной. Соответствие образуемых структурных единиц и значения параметра упаковки молекул ПАВ приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Соответствие различных надмолекулярных структур значению критического параметра упаковки молекул ПАВ, образующих эту структуру. Данные таблицы взяты из [6].

Значение критического параметра упаковки Характерные структуры мицелл

р<1/3 Сферические мицеллы

1/3<р<1/2 Цилиндрические мицеллы

1/2<р<1 Плоские двойные слои

Р>1 Обратные мицеллы

1.3 Агрегация в разбавленных растворах

При очень низких концентрациях в растворе молекулы катионных и анионных ПАВ существуют в виде мономеров. При попадании в окружение молекул воды, ионогенные группы диссоциируют, что способствует растворению[1]. Однако, при этом происходит увеличение свободной энергии за счет роста числа невыгодных контактов между поверхностью гидрофобных частей молекул ПАВ и водой. Для снижения свободной энергии в этой системе равновесие смещается в сторону димеров и тримеров молекул ПАВ, скрывающих часть своей гидрофобной поверхности от воды. По мере увеличения концентрации ПАВ, при определенном ее значении (критическая концентрация мицеллообразования), происходит кооперативная агрегация множества молекул ПАВ в мицеллу [8]

1.3.1 Критическая концентрация мицеллообразования

Мицеллообразование в водном растворе начинается при критической концентрации мицеллообразования (ККМ). После преодоления ККМ ПАВ в системе присутствует в двух видах: в виде мономеров в растворе и в составе мицелл. Добавление ПАВ не может увеличить концентрацию «мономеров» выше ККМ, поэтому ККМ иногда называют еще пределом растворимости. Естественно, на ККМ влияет множество факторов: структура ПАВ, природа головной группы (катионная, анионная, цвиттерионная, неполярная), заряд головной группы, гидродинамические размеры противоиона, полярность углеводородных цепочек, температура [1].

Среди причин мицеллообразования принято выделять гидрофобные взаимодействия как превалирующие. Как выше было сказано, контакт между гидрофобной частью амфифильной молекулы энергетически невыгоден, поэтому гидрофобные хвосты выталкиваются в один объем и консервируются в этой области полярными головными группами этих же амфифильных молекул.

Так же существует модель «образования новой фазы», согласно которой образование мицелл рассматривается как процесс, аналогичный фазовому разделению, причем мицеллы являются новой (псевдо) фазой, а ККМ — концентрацией насыщения раствора молекулярным ПАВ. Избыток ПАВ сверх ККМ, следовательно, влияет только на концентрацию мицелл.

В водной мицеллярной системе, образованной индивидуальным амфифильным веществом, чаще всего наблюдается узкое монодисперсное распределение мицелл по размеру, что свидетельствует о зависимости размера мицелл от свойств ПАВ. Природу данного феномена удается объяснить при помощи концепции числа агрегации.

1.3.2 Число агрегации

При агрегации в мицеллы молекул ПАВ с одним радиусом кривизна поверхности строго ограничивает площадь поверхности такой сферы. Число агрегации - решение уравнения, связывающего геометрические параметры молекулы ПАВ и геометрические параметры мицеллы. Число агрегации численно равно количеству молекул ПАВ, образующих одну мицеллу и обычно находится в пределах от 50 до 100 (в случае сферических мицелл ионогенных ПАВ). По аналогии с молекулярной массой мицеллы, характеризуются мицеллярными

3 5

массами, которые находятся в пределах от 10 до 10 г/моль (в случае сферических мицелл ионогенных ПАВ) [9].

1.3.3 Точка Крафта

Мицеллообразование происходит в определенном для каждого ПАВ интервале температур, важнейшими характеристиками которого являются точка Крафта и точка помутнения. Точка Крафта - это нижний предел мицеллообразования ионогенных ПАВ, при температурах ниже точки Крафта растворимость мицелл недостаточна для мицеллообразования. Точка помутнения есть верхний предел мицелообразования и выше этой температуры в системе ПАВ/вода происходит потеря коллоидной устойчивости и расслоение на две макрофазы [1,9].

1.4 Агрегация при высоких концентрациях

В зависимости от геометрических свойств молекул ПАВ, в результате самоорганизации при высоких концентрациях амфифильного вещества образуются структуры с различными пространственными порядками. В общем случае рассматриваются два больших класса систем, условно называемых «масло в воде» и «вода в масле». В каждом из этих классов существуют мицеллярные, стержневидные, двунеприрывные морфологии. Разделяет эти два класса ламеллярная структура [1,5,6,9,10].

Единицей ламеллярной фазы является двойной слой амфифильных молекул, которые уводят вглубь двойного слоя гидрофобные углеводородные цепочки и оставляют на поверхности полярные головные группы. Ламеллярная фаза, являясь одномерной структурой, чередует гидрофобные и гидрофильные области. Образование ламеллярной мезофазы практически неизбежно для большинства двойных систем ПАВ/вода. Двуххвостые амфифильные молекулы образуют ламеллярную мезофазу при низких концентрациях, а для однохвостых ПАВ ламеллярная фаза образуется при насыщении.

В реальности ламеллярные структуры часто не соответствуют нарисованной идеальной модели и имеют дефекты в виде непостоянного межслоевого пространства или тоннелей в слоях, что затрудняет их идентификацию. Часто ламеллярные мезофазы плохо окристаллизованы и существуют в виде крошечных разно ориентированных кластеров.

Сферические мицеллы являются крайними случаями морфологий и обладают максимальной кривизной поверхности. Со времен работы Г. В. Хартли 1936 года, сферические мицеллы стали символом амфифильных агрегатов [11]. Мицеллы могут выстраиваться в трехмерные решетки и образовывать изотропные структуры. Мицеллярные мезофазы обладают текучестью и низкой вязкостью по сравнению с ламеллярными или гексагональными структурами благодаря дискретности агрегатов. Самыми распространенными пространственными

группами упаковки нормальных мицелл являются: объемо-центрированная 1шЗш, гране-центрированная РшЗгп и кластерная РшЗп. Для обратных мицелл распространена пространственная группа РёЗт. Важной особенностью плотной мицеллярной упаковки обратного вида является то, что при соприкосновении двух мицелл на их границах образуются двойные слои (рис. 1.8).

Рисунок 1.8 — Схематическое изображение обратных мицелл в плотной

кубической упаковке

Радиус сферической мицеллы обычно не превышает длинн максимально вытянутых углеводородных хвостов молекул, образующих эту мицеллу [4,6,9].

В частных случаях мицеллы бывают не только сферическими, но и принимают форму «цилиндра» или «таблетки». Небольшой сдвиг значения параметра упаковки к единице переводит мицеллярные агрегаты в стрежни, чья поверхность менее искривлена и средний параметр упаковки составляет 1/2, либо 3/2 .

Стержни и цилиндры характеризуются меньшим отношением поверхность/объем. По краям, по-видимому, имеют закругления в виде полусфер, позволяющие устранить контакт воды с неполярной областью при сохранении приемлемой упаковки молекул. Длина таких агрегатов сильно отличается, что

обуславливает полидисперсность их размеров. Стивен Хайд в своем обзоре называет обратную гексагональную структуру схлопывающейся ламеллярной, а ламеллярную структуру - неравновесным состоянием гексагональной фазы [6].

При промежуточной кривизне поверхности, между описанными типами морфологий образуются бинепрерывные структуры, в которых и водная и гидрофобная части не прерываются и выстраиваются в сложные пространственные порядки [6]. Двунепрерывные лиотропные формирования отличаются изотропностью и напоминают губки. Слои амфифильных молекул имеют незначительную среднюю кривизну (Н) и отрицательную гауссову кривизну (К), что обычно, для краткости, называют формой «седла». Эти «губки» очень вязкие и достаточно твердые. Можно сказать, что топология мембраны двойного слоя в бинепрерывных мезофазах представляет собой свернутую тройную периодичную гиперболлоидную поверхность. Повторение структурных элементов поверхности через равные расстояния во всех разрешениях дает право называть эти системы кубическими. На рисунке 1.9 приведен пример морфологии кубической структуры.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кривцов, Алексей Олегович, 2013 год

Список литературы

1. Surfactants and polymers in aquaeous solution (2d ed.) [Текст]/ К. Holmberg, В. Jonsson, В. Kronberg, В. Lindman // John Wiley and sons, ltd. - 2002.

2. Anionic Surfactants. Organic Chemisrty, Surfactant science series 56[Текст]/ H. W. Stasche // Marcel Dekker, New York - 1996.

3. Cationic Surfactants. Organic Chemistry, Surfactant science series 34[Текст]/ J. M. Richmond // Marcel Dekker, New York -1990.

4. Amphoteric Surfactants, Surfactant science series 59[Текст]/ Lomax, E.G.// Marcel Dekker, New York - 1996.

5. DNA Interactions with Polymers and Surfactants [Текст]/ R. Dias and B. Lindman // John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey - 2008.

6. Identification of lyotropic liquid crystalline mesophases [Рисунок]/8.Т. Hyde// Handbook of applied surface and colloidal chemistry - J. Wiley and sons, ltd. - 2001.

7. Дифференциальная геометрия (6-ое издание) [Текст]/ А. В. Погорелов // Наука, Москва - 1974.

8. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ [Текст]// СПб - Химия - 1992 - 280 с.

9. Israelachvili, J. N. Theory of self-assembly of hydrocarbon amphiphiles into micelles and bilayers[Текст]/ J. N. Israelachvili, D. J. Mitchell, B. W. Ninham// J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2 -1976 - V. 72 - P. 1525-1588.

10. Смирнова H.A. Фазовое поведение и формы самоорганизации растворов смесей поверхностно-активных веществ, (обзор) [Текст]// Успехи химии. -2005 - Вып.74 -Т. 2 - С.138-154.

11. Hartley, G.S. Aqueous Solutions of Paraffin Chain Salts, A Study in Micelle Formation [Текст]/ G. S. Hartley// Hermann et Cie, Paris - 1936.

12. Bergstrom, L. M. Structural behaviour of mixed cationic surfactant micelles: a small-angle neutron scattering study/ L. M. Bergstrom, V. M. Garamus[Текст] // J. Colloid Interface Sci.-2012-V. 1 -381(1)-P. 89-99.

13. Goddard E. D. Polymer—surfactant interaction part II. Polymer and surfactant of opposite charge [Текст] // Colloids Surf. 1986. V.19. P.301-329.

14. Bergenstahl, В. Phase equilibria in the system soybean lecithin/water/ B. Bergenstahl, K. Fontell [Текст]// Prog. Colloid Polym. Sci. - 1983 - P. 68 - 48.

15. K. Thalberg, D. Lindman Polymer-surfactant Interactions - resent developments. In "Interactions of surfactants with polymers and proteins [Текст]/ E. D. Goddard, К .P. Ananthamadmanabban // (Eds.); CRC Press: Boca Ratn, FL, 1993, P. 203

16. Dias, R. S. Interactions between DNA and surfactants [Текст]/ R. S. Dias, B. Lindman, M.G. Miguel // Prog. Coll. Polym. Sci. - 2001 - V. 118 - P. 163-167.

17. Bilalov, A.V. DNA-lipid self-assembly: phase behavior and phase structures of a DNA-surfactant complex mixed with lecithin and water [Текст]/ A. V. Bilalov, U. Olsson, B. Lindman // Soft Matter - 2011 - V. 7 - P. 730-742.

18. Montalvo, G. Self-assembly of mixed ionic and zwitterionic amphiphiles: associative and dissociative interactions between lamellar phases [Текст]/ G. Montalvo, Ali Khan// Langmuir -2002 - V. 18 -P. 8330-8339.

19. Montalvo, G. Shear-induced topology changes in liquid crystals of the soybean lecithin/DDAB/water system [Текст]/ G. Montalvo, M. Valiente, Ali Khan// Langmuir -2007-V. 23 - 10518-10524.

20. Zemb, T. Osmotic pressure of highly charged swollen bilayers [Текст]/ Т. Zemb, L. Belloni, M. Dubois, S. MarceljaII P. in Coll. & Poly. Sci. - 1992 - V. 89 - P. 33-38.

21. Zemb, T. Critical behaviour of lyotropic liquid crystals [Текст] / Т. Zemb, D. Gazeau, M. Dubois, T. Gulik-Krzywicki// Europhys Lett. - 1993 - V.21 - P.759-766.

22. Molecular biology of the cell (4-th ed.) [Текст]/ A. Bruce, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walters// New York and London: Garland Science - 2002.

23. Yakovchuk, P Base-stacking and base-pairing contributions into thermal stability of the DNA double helix [Текст] / P. Yakovchuk, E. Protozanova, M. D. Frank-Kamenetskii// Nucleic Acids Res. - 2006 - V. 34 (2) - P. 564-74.

24. Watson, J.D. A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid [Текст]/ J. D. Watson, F. H. C. Crick// Nature - 1953 - V. 171 - P. 737-738.

25. Elias, M. The dimensions of DNA in solution [Текст]/ M. Elias, J. D. Eden, D. Crothers // J Mol Biol - 1981 - V. 152(1)-P. 153-61.

26. Ghosh, A. A glossary of DNA structures from A to Z [Текст]/ A.Ghosh, M. Bansal // Acta Crystallogr D - 2003 - V. 59 - P. 620-6.

27. Basu, H. Recognition of Z-RNA and Z-DNA'determinants by polyamines in solution: experimental and theoretical studies [Текст]/, H. Basu, Bï Feuerstein, D. Zarling, R. Shafer, L. Marton//J Biomol Struct Dyn -1988 - V. 6 - P. 299-309.

28. Гросберг А.Ю., Хохлов A.P. Статистическая физика макромолекул[Текст]/ - M.: Наука, 1989. 342 с.

29. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Физика в мире полимеров [Текст]/ М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989, 208 с.

30. Manning G.S. Limiting Laws and Counterion Condensation in Polyelectrolyte Solutions I. Colligative Properties. [Текст] // J. Chem. Phys. 1969. V.51. P.924-933.

31. Де Женн П. Идеи скейлинга в физике полимеров. [Текст]// М.: Мир. 1982.

32. Adamczyk, Z. Hydrdynamic radii and diffusion coefficients of particle aggregates derived from the bead model [Текст] / Z. Adamczyk, K. Sadlej, E. Wajnryb, M. L. Ekiel-Jezewska, P. Warszynski // Journal of Colloid and Interface Science - 2010 - V. 347-P. 192-201.

33. Мягченков В.А. Полиакриламидные флокулянты [Текст]/ Мягченков В.А., Баран А.А., Бектуров Е.А., Булидорова Г.В. // Казань: Изд-во Казанского гос. технол. унта, 1998. 288 с.

34. Новикова И.Р. Влияние степени кватернизации на поверхностную активность поли-4-винилпиридина и его смесей с анионными поверхностно-активными веществами [Текст]/ Новикова И.Р., Третьякова А.Я., Барабанов В.П., Судакова Т.М. // Коллоидн. журн. 1987. Т.49. N4. С.794-796.

35. Третьякова А.Я. Влияние степени кватернизации поли-4-винилпиркдина на особенности его взаимодействия с анионными поверхностно-активными веществами [Текст]/ Третьякова А.Я., Новикова И.Р., Барабанов В.П. // Высокомолек.соед. 1985. сер. Б. Т. 27, N2. С.665-668.

36. Новикова И. Р. Взаимодействие частично-кватернизованного поли-4-винилпиридина и его смесей с анионными поверхностно-активными веществами в водной среде. [Текст]//Дисс. канд. хим. наук. Казань.-1985. 142с.

37. Александровская С.А. Межмолекулярные взаимодействия поли-1-бутил-2-метил-5-винилпиридинийбромида с анионными ПАВ в водных растворах [Текст]/

Александровская С.А.Третьякова А.Я., Барабанов В.П. // Высокомолек. соед. 1984.сер.Б. Т.26, N4. С. 280-283.

38. Третьякова А.Я. Потенциометрический метод анализа в исследовании процесса связывания ПАВ полимерными флокулянтами [Текст]/ Третьякова А.Я., Билалов

A.B., Барабанов В.П // Тез.докл. IV конф. "Электрохимические методы анализа (ЭМА-94)". Москва. 1994. С. 174.

39. Tret'yakova A.Ya., SDS binding by vinylpyridine-based syntetic polycations. A Potentiometrie invastigation in aqueous meaia [Текст] /Tret'yakova A.Ya., BilalovA.V., Barabanov V.P // Polym.Sci. 1992. V. 34. No.5. P. 425-427.

40. Билалов, A.B Взаимодействие додецилсульфата натрия с ионогенными производными полиакриламида [Текст]/ А.А.Бабаев, А.Я.Третьякова,

B.А.Мягченков, В.П.Барабанов // Высокомолек. соед. Сер.А. 2005. Т.47. No.11. С. 1942-1955.

41. Билалов, A.B. Связывание алкилкарбоксилатов полимерами. [Текст] / A.B.Билалов, А.Я.Третьякова, В.П.Барабанов // Вестник Казанского технологического университета. 1998, No.2. С. 28-34.

42. Билалов, А. В. Переход клубок-глобула в водных растворах производных поли-4-винилпиридина и додецилсульфата натрия. [Текст] / А. В. Билалов, И.Р.Манюров,

A.Я.Третьякова, В.П.Барабанов // Высокомолек. соед. Сер.А. 1996. Т.38. No.l. 94102.

43. Манюров, И.Р. Определение праметров внутримолекулярного мицеллообразования в системе полиэлектролит-ПАВ в рамках «двухфазной» модели раствора полимера [Текст] / И.Р.Манюров, A.B.Билалов, А.Я.Третьякова,

B.П.Барабанов // Высокомолек. соед. Сер.Б. 1996. Т.38. No.8. С. 1411-1414.

44. Билалов A.B. Ионометрическое определение степени связывания в процессе взаимодействия ПАВ с полимерными флокулянтами. [Текст] / Билалов A.B., Третьякова А.Я., Барабанов В.П. // Прикладная электрохимия. Межвузовский сборник научных статей. 1996. С.3-10.

45. Третьякова, А. Я. Потенциометрическое исследование связывания додецилсульфата натрия синтетическими катионными полиэлектролитами на

основе винилпиридина в водных средах. [Текст] / А.Я. Третьякова, А.В. Билалов, В.П. Барабанов // Высокомолек. соед. 1992. Т.34. No.5. С.86-90.

46. Кабанов В.А. Физико-химические основы и перспективы применения растворимых интерполиэлектролитных комплексов.(обзор) [Текст] //Высокомолек.соед. 1994. Т.36, N2. С.183-197.

47. Фельдштейн М.М. Природа взаимодействия детергентов с полипептидами и синтетическими полиэлектролитами. [Текст] / Фельдштейн М.М., Зезин А.Б. // Молек.биология. 1974. вып.1. Т.8. С.142-152.

48. Зезин А.Б. Кооперативное взаимодействие синтетических полиэлектролитов в водных растворах. [Текст] / Зезин А.Б., Люценко В.В, Рогачева В.Б. // Высокомолек. соед. 1972. сер.A. T.14.No.4. С.772-779.

49. Кабанов В.А. Специфическая полимеризация солей 4-винилпиридина [Текст] / Кабанов В.А., Алиев К.Б., Каргин В.А.// Высокомолек. соед. 1968. сер.А. Т. 10. No.7. С. 1628-1632.

50. Kimura, Т. Effect of physiochemical properties of polyplexes composed of chemically modified PL derivatives on transfection efficiency in vitro [Текст] / Т. Kimura, Т. Yamaoka, R. Iwase, A. Murakami // Macromol. Biosci. - 2002 - V. 2 - P. 437- 446.

51. Thalberg, K., Phase behavior of a system of cationic surfactant and anionic polyelectrolyte: the effect of salt [Текст] / К. Thalberg, В. Lindmann, G. Karlstrom// J. Phys. Chem. - 1991 - V. 95 - P. 6004 -6011.

52. D. Lasic. Liposomes in gene delivery [Текст] // CRC Press, Boca Raton, FL - 1997.

53. Gershon, H. Mode of formation and structural features of DNA-cationic liposome complexes used for transfection [Текст] / H. Gershon, R. Ghirlando, S. Guttman, A. Minsky// Biochemistry -1993 - V. 32-P. 7143-7151.

54. Koping-Hoggard, M. Relationship between the physical shape and the efficiency of oligomeric chitosan as a gene delivery system in vitro and in vivo [Текст] / M. Koping-Hoggard, Y.S. Melnikova, К. M. Varum, B. Lindman, P. Artursson // J.Gene Med. -2003-V. 5-P. 130-141.

55. Pinnaduwage, P. Use of quaternary ammonium detergent in liposome mediated DNA transfection of mouse L-cells [Текст] / P. Pinnaduwage, L. Shmitt, L. Huang, // Biochim. Biophys. Acta. - 1989 - V. 985 - P. 33-37.

56. Sternberg, В. New structures in complex formation between DNA and cationic liposomes visualized freeze fracture electron microscopy [Текст] / В. Sternberg, F. K. Sogri, k. Huang // FBES Lett. -1994 - V. 356 - P. 361-366.

57. DNA-cationic liposome complexes: Structure and structure-activity relationships [Текст] / D.D. Lasic, H. Strey, M.C. A. Stuart, R. Podgornik, P. M. Frederik // J.Am. Chem Soc - 1997 - V. 119 - P. 832-833.

58. Pitard, B. Virus-sized self-assembling lamellar cimplexes between plasmid DNA and cationic micelles promote gene transfer [Текст] / В. Pitard, О. Aguerre, M. Airaiu, A.M. Lachages, T. Boukhnikachvili, G. Byk, C.Dubertret, C. Herviou, D. Scherman, J.-F. Mayaux, J. Crouzet//Proc. Matl. A. Sci. USA - 1997-V. 94-P. 14412-14417.

59. Lindman, B. Polymer-surfactant interactions - recent developments. In Interaction of surfactants with polymers and proteins [Текст] /В. Lindman, К. Thalberg, E. Goddard, K. Ananthapadmanadhan // CRC Press, Boca R., FL - 1993 - P. 203-276.

60. Hayakawa, K. The binding of cationic surfactant by DNA [Текст] / К. Hayakawa, J. P. Santerre, J. С. T. Kwak//Biophys. Chem. - 1983 -V.17-P. 175-181.

61. Delville, A. Displacement of sodium-ions by surfactant ions from DNA-A Na-23-NMR investigation [Текст] / A. Delville, P. Laszlo, R. Schyns // Biophys. Chem. - 1986 - V. 24 - P.121-133.

62. Karlsson, L. Compaction of DNA by Gemini surfactants: Effects of surfactant architecture [Текст] / L. Karlsson, M. C. P. Van Eijk, O. Soderman // J. Coll. Int. Sci. -2002-V. 252-P. 290-296.

63. Goracci, L. Hoechst 33258 as a pH-sensitive probe to study the interaction of amine oxide surfactants with DNA [Текст] / L. Goracci, R. Germani, G. Savelli, D. M. Bassani// ChemBioChem - 2005 - V. 6 - 197-203.

64. Takahashi, M. Discrete coil-globule transition of single duplex DNA induced by polyamines [Текст] / M. Takahashi, K. Yoshikawa, V.V. Vasilevskaya, A. R. Khokhlov //J.Phys. Chem. В. - 1997-V. 101 - P. 9396-9401.

65. Raspaud, E., Interhelical Spacing in Liquid Crystalline Spermine and Spermidine-DNA Precipitates [Текст] / E. Raspaud, D. Durand, F. Livolant, // Biophysical Journal - 2005 -V. 88 - C.392-403.

66. Large discrete transition in a single DNA molecule appears continuous in the ansemble [Текст] / M. Khokhlov, M. Takahashi, V.V. Vasilevskaya, A.R. Khokhlov// Phys. Rev. Lett. - 1996 - V.76 - P. 3029-3031.

67. Bloomfield, V.A. DNA condensation by multivalent cations [Текст] / V.A. Bloomfield // Biopolymers - 1997 - V. 44 - P. 269-282.

68. Zinchenko, A.A. DNA compaction by divalent cations: Structural specifity revealed by the potentiality of designed quaternary ammonium salts [Текст] / A. A. Zinchenko, V. G. Sergeyev, K. Yamabe, S. Murata, K. Yoshikawa [Текст] // ChemBioChem - 2004 -V. 5-P. 360-368.

69. Post, С. B. Internal condensation of a single DNA molecule [Текст] / С. В. Post, В. H. Zimm// Biopolymers- 1979 -V. 18-P. 1487-1501.

70. Makita, N. Proton concentration (pH) switches the higher-order structure of DNA in the presence of spermine [Текст] / N. Makita, K. Yoshikawa // Biophys. Chem. - 2002 - V. 99-P. 43-53.

71. Grosberg, A. Y. On the theory of v|/-condensation [Текст] / A. Y. Grosberg, I. Y. Erukhimovitch, E. I. Shakhnovitch // Biopolymers - 1982 - V. 21 - P. 2413-2432.

72. Vasilevskaya, V.V. Collapse of single DNA molecule in poly(ethylene glycol) solutions [Текст] / V. V. Vasilevskaya, A. R. Khokhlov, Y. Matsizawa, K. Yoshikawa // J. Chem. Phys. - 1995 -V.102-P. 6595-6602.

73. Evdokimov, Y. M. A cooperative X-ray diffraction and circular dichroism study of DNA compact particles formed in water - salt solutions, containing poly(ethylene-glycol) [Текст] / Y. M. Evdokimov, T. L. Pyatigorskaya, O.F. Polyvtsev, N.M. Akimenko, V.A. Kadykov, D.Y.Tsvanki, Y.M. Marshavsky // Nucl. Acids Res. -1976 - V.3 - 1976 - P. 2353-2366.

74. Starodubtsev, S. G. Interchain segregation in single giant DNA molecules induced by polyvinylpyrrolidone) [Текст] / S. G. Starodubtsev, K. Yoshikawa. // J. Phys. Chem. - 1996 - V. 100 - P. 19702-19705.

75. Kabanov A. V. DNA complexes with polycations for the delivery of genetic material into cells [Текст] / A. V. Kabanov, V. A. Kabanov // Bio. Chem.-1995-V.6-P.7-20.

76. Kabanov, A. V. Interpolyelectrolyte complexes as means for targeted delivery of genetic material to the cell [Текст] / A. V. Kabanov, V. A. Kabanov // Vysokomolek. Soed., A, И 36 (1994) 198-211.

77. Sergeyev, V. G. Secondary structure of DNA is recoganized by slightly cross-linked cationic hydrogel [Текст] / V. G. Sergeyev, O.A. Novoskoltseva, O.A. Pyshkina, A.A. Zinchenko, V.B. Rogacheva, A. B. Zezin, K. Yoshikawa, V.A. Kabanov // J. Am. Chem. Soc. - 2002 - V. 124 - P. 11324-11333.

78. Philipova, O. Salt-controlled interchain-interchain segregation in DNA complexes with polycation of natural origin [Текст] / О. Philipova, T. Akitaya, I. Mullagaliev, A. Khokhlov, K. Yoshikawa // Macromolecules - 2005 - V. 38 - P. 9359-9365.

79. Sergeyev, V. G. Secondary structure of DNA is recoganized by slightly cross-linked cationic hydrogel [Текст] / V. G. Sergeyev, O.A. Novoskoltseva, O.A. Pyshkina, A.A. Zinchenko, V.B. Rogacheva, A. B. Zezin, K. Yoshikawa, V.A. Kabanov // J. Am. Chem. Soc. - 2002 - V. 124 - P. 11324-11333.

80. Zhou, S. Q. Nanostructures of complexes formed by calf thymus DNA interacting with cationic surfactant [Текст] / S. Q. Zhou, D. H. Kiang, С. Burger, F. J. Yeh, B. Chu // Biomacromolecules-2004- V. 5-P. 1256-1261.

81. Leal, C. The hydration of a DNA-amphiphile complex [Текст] / С. Leal, L. Wadso. G. Olofson, M. Miguel, H. Wennerstrom // J. Phys. Chem. В - 2004 - V. 108 - P. 30443050.

82. Leal, C. NMR studies of molecular mobility in a DNA-amphiphile complex [Текст] / С. Leal, D. Topgaard, R. W. Martin, H. Wennerstrom. // J. Phys. Chem. В - 2004 - V. 108 - P.15392-15397.

83. Radler, J. O. Structure of DNA-cationic liposome complexes: DNA intercalation in multilamellar membranes in distinct interhelical packing regimes [Текст] / J. O. Radier, I. Koltover, T. Salditt, C.R. Safinya // Science - 1997 - V. 275 - P. 810-814.

84. The association of DNA and stable catanionic amino acid-based vesicles [Текст] / M. Rosa, M.C. Moran, M.G. Miguel, B. Lindman//Coll.Surf. A-2007-V.301-P.361-375.

85. Dias, R. S. DNA interaction with catanionic vesicles [Текст] / R.S. Dias, В. Lindman, M. G. Miguel // J. Phys. Chem. В - 2004 - V. 108 - P. 12600-12607.

86. Bilalov, A. Mixing oil and water by a DNA-based surfactant [Текст] / A. Bilalov, C. Leal, B. Lindman // J. Phys. Chem. В -2004 - V. 108 - P. 15408-15414.

87. Koltover, I. An inverted hexagonal phase of cationic liposome-DNA complexes related to DNA release and delivery [Текст] /1. Koltover, T. Salditt, J. O. Radler, C. R. Safinya //Science - 1998-V. 281 - P. 78-81.

88. Hsu, W. L. Mesomorphic complexes of DNA with the mixtures of cationic surfactant and a neutral lipid[TeKCT] / W. L. Hsu, H. L. Chen, W. Liou, H. K. Lin, W. L. Liu // Langmuir - 2005 - V. 21 - P. 9426-9431.

89. Melnikov, S. M. Phase behavior of single DNA in mixed solvents [Текст] / S.M. Melnikov, M.O. Khan, B. Lindman, B. Jonsson // J.Am.Chem.Soc. - 1999 - V. 121 - P. 1130-1136.

90. Bilalov, A. Mixing Oil and Water by a DNA-Based Surfactant [Текст] / A. Bilalov, C. Leal and B. Lindman//J. Phys. Chem. В -2004- V. 108-P. 15408-15414.

91. Leal, C. Phase behavior of a DNA-based surfactant mixed with water and n-alcohols [Текст] / С. Leal, A. Bilalov and B. Lindman // J. Phys. Chem. В -2006 - V.110 - P. 17221-17229.

92. D. J. Mitchell, G. J. T. Tiddy, L. Waring, T. Bostock and M. P. McDonald [Текст] // J. Chem. Soc., Faraday Trans. - 1983 - V. 79 - P. 975-1000.

93. Leal, C. The effect of postadded ethylene glycol surfactants on DNA-cationic surfactant/water mesophases [Текст] / С. Leal, A. Bilalov and B. Lindman // J. Phys. Chem. В - 2009 - V. 113 - P. 9909-9914.

94. Larsson, K. Two cubic phases in monoolein-water system [Текст] /К. Larsson // Nature - 1983 - V.304-P. 664.

95. Bilalov, A. Mixing Oil and Water by a DNA-Based Surfactant [Текст] / A. Bilalov, C. Leal and B. Lindman // J. Phys. Chem. В - 2004 - V. 108 - P. 15408-15414.

96. Ilarduya, С. T. Gene delivery by lipoplexes and polyplexes [Текст] / С. Т. Ilarduya, Y. Sun, N. Duzgunese // European Journal of Pharmaceutical Sciences - 2010 - V. 40 - P. 159-170.

97. Meager, A. Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations. [Текст] Edited by Anthony MeagerCopyright © 1999 John Wiley & Sons Ltd.

98. Li, S. Nonviral gene therapy: promises and challenges [Текст] / S. Li, L. Huang // Gene Ther. - 2000 - V. 7 - P. 31-34.

99. Chesnoy, S. Structure and function of lipid-DNA complexes for gene delivery [Текст] / S. Chesnoy, L. Huang//Annu.Rev. Bioph. Bio. Struc.-2000-V.29-P.27-47.

100. Harrington, J. J. Formation of de novo centromeres and construction of first-generation humanartificial microchromosomes [Текст] / J. J. Harrington, G. V. Bokkelen, R. W. Mays, K. Gustashaw, H. F. Willard // Nat. Genet. - 1997 - V. 15 - P. 345-355.

101. Willard, H.F. Genomics and gene therapy. Artificial chromosomes coming to life [Текст] / H.F. Willard // Science - 2000 - V. 290 - P. 1308-1309.

102. Friedmann, T.Overcoming obstacles to gene therapy [Текст] / Т. Friedmann // Sci. Am. - 1997-V. 276-P. 96-101.

103. Feigner, P. L. Lipofection: a highly efficient, lip id-mediated DNA-transfection procedure [Текст] / P. L., T. R. Gadek, M. Holm, R. Roman, H.W. Chan, M. Wenz, J. P. Northrop, G. M. Ringold, M. Danielsen // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 1987 - V. 84 -P. 7413-7417.

104. Labat-Moleur, F. An electron microscopy study into the mechanism of gene transfer with lipopolyamines [Текст] / F. Labat-Moleur, A. M. Steffan, C. Brisson, H. Perron, O. Feugeas, P. Furstenberger, F. Oberling, E. Brambilla, J. P. Behr // Gene Ther. -1996 -V. 3(11)-P. 1010-1017.

105. Safinya, C.R. Structures of lipid-DNA complexes: supramolecular assembly and gene delivery [Текст] / С. R. Safinya // Curr. Opin. Struct. Biol. - 2001 - V.l 1 P. 440^148.

106. Lebedeva, L. Cellular delivery of antisense oligonucleotides [Текст] / Lebedeva, L. Benimetskaya, C.A. Stein, M. Vilenchik // Eur. J. Pharm. Biopharm. - 2000 - V. 50 - P. 101-119.

107. Elouahabi, A Formation and intracellular trafficking of lipoplexes and polyplexes [Текст] / A. Elouahabi, J.-M. Ruysschaert, // Mol. Ther.- 2005 - V. 11 - P. 336-347.

108. Lin, A. J. Threedimensional imaging of lipid gene-carriers: membrane charge density controls universal transfection behavior in lamellar cationic liposome-DNA complexe [Текст] / A. J. Lin, N. L. Slack, A. Ahmad, С. X. George, С. E. Samuel, C. R. Safinya, // Biophys. J. -2003 -V. 84 - P. 3307-3316.

109. Konopka, К. Serum decreases the size of Metafectene- and GeneJammer-DNA complexes but does not affect significantly their transfection activity in SCCVII squamous cell carcinoma cells [Текст] / К. Konopka, N. Overlid, A. Nagaraj, N. Duzgunese // Cell Mol. Biol. Lett. - 2006 - V. 11 - P. 171-190.

110. Rosa, M. DNA-Cationic Surfactant Interactions Are Different for Double and Single-Stranded DNA [Текст] / M. Rosa, R. Dias, M. da G. Miguel, B. Lindman // Biomacromolecules - 2005. - №6 - C. 2164-217.

111. Лобзин, В. В. Порядок и корреляции в геномных последовательностях ДНК. Спектральный подход [Текст] / В.В. Лобзин, В.Р. Чечеткин // Успехи физических наук-2000-Том 170- №1-С. 57-81.

112. Bilalov, A. A cubic DNA-lipid complex [Текст] / A. Bilalov, U. Olsson, В. Lindman // Soft Matter - 2009 - №5 - C. 3827-3830.

113. Svensson, A. A new approach to the phase behaviour of oppositely charged polymers and surfactants [Текст] / A. Svensson, L. Piculell, B. Cabane, P. Ilekti, // J. Phys. Chem. В - 2002 - V.106 - P. 1013.

114. Duer, M., Introduction to solid-state NMR spectroscopy[TeKCT] / Blackwell Publishing Ltd.: Oxford, 2004.

115. Handbook of Liquid crystals, Volume 1 - Fundamentals [Текст] / D. Demus, J. Goodby, G. W. Gray, H. -W. Spiess, V. Vill - Willey VCH.

116. Glatter, O. Small angle x-ray scattering [Текст]/0. Glatter, O. Kratky,// Academic press - 1982.

117. Zia ur Rehman, Mechanism of Polyp lex- and Lipoplex-Mediated Delivery of Nucleic Acids: Real-Time Visualization of Transient Membrane Destabilization without Endosomal Lysis [Текст]/ Zia ur Rehman , Dick Hoekstra, and Inge S. Zuhorn// ACS Nano -2013 - № 7 (5) - C. 3767-3777.

118. Krivtsov, A.O. DNA with double-chained amphiphilic counterions and its interaction with lecithin [Текст] / A. O. Krivtsov, A. V. Bilalov, U. Olsson, B. Lindman // Langmuir - 2012 -V. 28 - P. 13698-13704.

119. Medronho, В., Shear-Induced Transitions between a Planar Lamellar Phase andMultilamellar Vesicles: Continuous versus DiscontinuousTransformation [Текст] / В. Medronho, S. Shafaei, R. Szopko, M. G. Miguel, U. Olsson, C. Schmidt // Langmuir

- 2008 - №24 - С.6480-6486.

120. Lukaschek, М., Lamellar lyomesophases under shear as studied by deuterium nuclear magnetic resonance [Текст] / M. Lukaschek, S. Miiller, A. Hansenhindl, D.A. Grabowski, C. Schmidt // Colloid Polym Sci - 1996 - №274 - C.l-7.

121. Medronho, В., Size Determination of Shear-Induced Multilamellar Vesicles by Rheo-NMR Spectroscopy [Текст] / В. Medronho, С. Schmidt, U. Olsson, M. G. Miguel // Langmuir - 2010 - №26(3) - C. 1477-1481.

122. Koynova, R., Cationic phospholipids: structure - transfection activity relationship [Текст] / R. Koynova and B. Tenchov // Soft Matter - 2009 - №5 - C.3187-3200.

123. McLoughlin, D., Surface Complexation of DNA with Insoluble Monolayers. Influence of Divalent Counterions [Текст] / D. McLoughlin, R. Dias, B. Lindman, M. Cardenas, T. Nylander, K. Dawson, M. Miguel and D. Langevin // Langmuir - 2005 - №21 -C.1900-1907.

124. McManus, J. J., Does Calcium Turn a Zwitterionic Lipid Cationic? [Текст] / J. J. McManus, J. O. Radler and K. A. Dawson, J. // Phys. Chem. В - 2003 - №107 - С. 9869-9875.

125. McManus J. J., Phase Behaviour of DPPC in a DNA-Calcium-Zwitterionic Lipid Complex studied by SAXS [Текст] / J. J. McManus, J. O. Radler and K. A. Dawson // Langmuir - 2003 - №19 - C. 9630-9637.

126. Ewert, К. K., DNA Interactions with Polymers and Surfactants [Текст] / К. К. Ewert, С. E. Samuel and C. R. Safinya // ed. R. Dias and B. Lindman, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey - 2008 - глава 16 - С. 377-404.

127. Thierry, A. R., Lipoplex nanostructures reveal a general self-organization of nucleic acids [Текст] / A. R. Thierry, V. Norris, F. Molina and M. Schmutz // Biochim. Biophys. Acta - 2009 - № 1790 - C. 385-394.

128. Farago, O., Molecular simulation analysis of structural variations in lipoplexes [Текст] / О. Farago and N. Gronbech-Jensen // J. Am. Chem. Soc - 2009 - №131 - C. 2875-2881.

129. Tabor, C. W., Spermidine synthase of Escherichia coli: localization of the speE gene [Текст]/ТаЬог С.W.,Tabor H.//Annu.Rev. Biochem. - 1984. - №53. - C. 749 - 790.

130. "Polyamine - Lipid Conjugates as Effective Gene Carriers: Chemical Structure, Morphology, and Gene Transfer Activity, Non-Viral Gene Therapy" [Текст] , Takehisa

Dewa, Tomohiro Asai, Naoto Oku and Mamoru Nango (2011), Prof. Xubo Yuan (Ed.), ISBN: 978-953-307-538-9, InTech, Available from:

http://www.intechopen.com/books/non-viral-gene-therapy/polyamine-lipid-conjugates-as-effective-genecarriers-chemical-structure-morphology-and-gene-transfe.

131. Кривцов, А. О. Влияние природы многозарядного противоиона на солюбилизацию ДНК липидной мембраной [Текст] / А. О. Кривцов, А. В. Билалов, У. Олссон, Б. Линдман // Вестник казанского технологического университета - 2013 - № 18 - С. 203-208.

132. Prevost, S., SANS investigation of the microstructures in catanionic mixtures and the effect of various added salts of SDS/DTAC [Текст] / S. Prevost, M. Gradzielski, // Journal of Colloid and Interface Science - 2009 - №337 - C. 472-484.

133. Lindfors, L., Amorphous drug nanosuspensions. 2. experimental determination of bulk monomer concentrations [Текст] / Lennart Lindfors, Sara Forsse'n, Pia Skantze, Urban Skantze, Anna Zackrisson, and Ulf Olsson // Langmuir - 2006 - №22 -C. 911-916.

134. Krivtsov A.O., Bilalov A.V., Olsson U., Lindman B. Dispersion of DTA-DNA in water using «solvent shiftinng» technique [Текст] // Book of abstracts, V International conference on colloid chemistry and physicochemical mechanics, 2013, Moscow P. 447448.