Взаимодействие полиэлектролитов с биологическими и модельными мембранными структурами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Дементьев, Андрей Анатольевич

• Дементьев, Андрей Анатольевич
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Дементьев, Андрей Анатольевич

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Биологические мембраны.

1.1.1. Состав мембран.

1.1.2. Структура мембран.

1.1.3. Трансмембранная и латеральная гетерогенность мембран.

1.2. Липосомы как модельные мембранные структуры.

1.3. Биологические мембраны. Хлоропласта и тилакоиды: структура, основные свойства.

1.3.1. Морфология и структура хлоропласта. Тилакоидные граны.

1.3.2. Белково-липидный состав мембраны тилакоида.

1.3.3. Роль катионов в структурной организации хлоропластов.

1.3.4. Подвижность и упорядоченность молекул в липидной фазе тилакоидной мембраны под действием двухвалентных катионов.

1.3.5. Ионная регуляция электронного транспорта в хлоропластах.

1.4. Полиэлектролитные пленки.

1.4.1. Планарные полиэлетролитные пленки на твердотельных подложках.

1.4.2. Полиэлектролитные мультислойные структуры на поверхностях коллоидов.

1.5. Методы иммобилизации клеток и других биологических объектов.

1.5.1. Включение клеток в гель.

1.5.2. Адсорбция клеток на поверхностях твердых носителей.

1.5.3. Иммобилизация микрокапсулированием.

1.5.3.1. Методы микрокапсулирования.

1.5.3.2. Микрокапсулирование ферментов и клеток.

1.6. Взаимодействие поликатионов с мембранами отрицательно заряженных липосом.

1.7. Компоненты фотосинтетического аппарата растений в составе полиэлектролитных пленок и системы экологического мониторинга.

Глава 2. Материалы и методы.

2.1. Материалы и реагенты.

2.2. Приготовление спин-меченых образцов.

2.3. Регистрация спектров ЭПР спиновых зондов.

2.4. Обработка спектров ЭПР липидорастворимых спиновых зондов n-SASL.

2.5. Исследование электростатических характеристик тилакоидных мембран в составе комплексов тилакоид/поликатион методом спиновых зондов.

2.6. Исследование светоиндуцированного электронного транспорта в хлоропластах в составе комплексов тилакоид/поликатион.

2.7. Получение комплексов тилакоид/полиэлектролит.

Глава 3. Результаты и обсуждение.

3.1. Исследование взаимодействия отрицательно заряженных липосом с поликатионами методом спиновых зондов.

3.1.1. Выбор условий приготовления образцов, содержащих спин-меченые липосомы и поликатионы.

3.1.1.1. Спектры ЭПР спиновых зондов на основе стеариновой кислоты в мембранах липосом.

3.1.1.2. Влияние концентрации спинового зонда в суспензии липосом на форму линии сигнала ЭПР спиновых зондов.

3.1.1.3. Локализация липидорастворимых спиновых зондов в водной суспензии, содержащей липосомы и полиэлектролит.

3.1.2. Влияние поликатионов на параметры движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих стеариновую кислоту.

3.1.2.1. Спектры ЭПР спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих стеариновую кислоту, в присутствии поликатионов.

3.1.2.2. Температурные зависимости параметров движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих стеариновую кислоту, в присутствии поликатионов.

3.1.3. Влияние поликатиопов на параметры движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих кардиолипин.

3.1.3.1. Влияние концентрации поликатионов на параметры движения спинового зонда 5-SASL в мембранах липосом, содержащих кардиолипин.

3.1.3.2. Влияние поликатиона на спектры ЭПР спиновых зондов в мембранах липосом различных размеров, содержащих кардиолипин.

3.1.3.3. Температурные зависимости параметров движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих кардиолипин, в присутствии поликатионов.

3.2. Гибридные системы на основе полимерных материалов, включающие биологические компоненты: структура и свойства комплексов тилакоидов и полиэлектролитов.

3.2.1. Электронно-микроскопическое исследование комплексов тилакоидов и полиэлектролитов.

3.2.1.1. Планарные комплексы тилакоид/полиэлектролит иммобилизованные на поверхности твердотельной подложки.

3.2.1.2. Комплексы тилакоид/полиэлектролит в водной фазе.

3.2.2. Кинетика светоиндуцированных превращений Р700 в комплексах тилакоид/полиэлектролит.

3.2.3. Исследование структурных характеристик тилакоидных мембран в составе комплексов тилакоид/полиэлектролит методом спиновых зондов.

3.2.4. Исследование электростатических характеристик тилакоидных мембран в составе комплексов тилакоид/полиэлектролит методом спиновых зондов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие полиэлектролитов с биологическими и модельными мембранными структурами»

Исследование физико-химических механизмов взаимодействия полиэлектролитов с биологическими и модельными липидными мембранами на протяжении ряда лет является предметом интенсивных исследований. Выяснение различных аспектов этих молекулярных механизмов необходимо для понимания фундаментальных принципов регуляции структурно-функциональных взаимосвязей в сложных мембранных структурах, и актуально ввиду постоянно растущего числа практических приложений результатов работ в этой области к медицине и биотехнологии. Актуально и создание новых гибридных систем, включающих синтетические макромолекулы (полиэлектролиты) и биологические компоненты. В частности, системы иммобилизованных ферментов, клеточных органелл и целых клеток.

Послойная адсорбция противоположно заряженных компонентов из раствора, предложенная Илером (Пег, 1966), получила широкое распространение для модификации свойств поверхностей и создания новых неорганических, органических, гибридных органико-неорганических, био-органических и полимерных многослойных пленок, микрокапсул и других систем, с контролируемыми на нано-уровне структурой и свойствами. Для создания такого рода пленок могут использоваться различные органические и неорганические соединения. Этот подход применялся для получения структур, включающих синтетические полиэлектролиты и биологические компоненты, такие как: молекулы ДНК, белки и целые клетки.

Поверхности клеточных мембран обычно имеют суммарный отрицательный электростатический поверхностный заряд при физиологических значениях рН, а многие сложные биологические соединения, такие как полипептиды, нуклеиновые кислоты, являются полиэлектролитами. Поэтому системы, включающие липосомы и молекулы поликатионов, являются удобными и эффективными моделями для изучения механизмов взаимодействия биологических соединений с поверхностями мембран клеток и клеточных органел.

Одной из важнейших задач современной экологии остается эффективный мониторинг загрязнения окружающей среды. В последние годы были разработаны биологические сенсоры для экологического мониторинга, которые имеют некоторые преимущества по сравнению с физико-химическими методами анализа (газовая и жидкостная хроматография, масс-спектрометрия). К такого рода биосенсорам относятся, например, системы иммунохимического анализа, основанные на высокой специфичности иммуноглобулинов (антител) к конкретным антигенам. Сенсоры на основе антител характеризуются высокой эффективностью и чувствительностью детектирования отдельных соединений, однако, их применение для широкого анализа образцов на наличие различных, неизвестных заранее загрязнений, затруднено. Для решения такого рода задач альтернативой иммунохимическим биосенсорам могут являться биосенсоры на основе биологических систем, обладающих чувствительностью к широкому классу соединений.

Различные загрязнения окружающей среды влияют на протекание процессов фотосинтеза в растениях. Первичные процессы фотосинтеза протекают в тилакоидных мембранах хлоропластов растений. Тилакоиды, иммобилизованные в полимерном геле, использовались в качестве чувствительных элементов сенсоров на гербициды (Piletskaya et al., 1999). Актуальной представляется разработка новых сенсорных систем для экологического мониторинга, включающих иммобилизованные тилакоиды, обеспечивающих иммобилизацию тилакоидов и сохранение их функциональной активности.

Целыо диссертационной работы является получение и исследование структуры и физико-химических свойств комплексов полиэлектролитов, включающих биологические и модельные мембранные везикулы. Выполнение работы было сопряжено с решением следующих основных задач.

1. Провести методом спиновых зондов исследование взаимодействия отрицательно заряженных липосом с поликатионами, различающимися линейной плотностью заряда молекулы.

2. Получить комплексы тилакоид/полиэлектолит в водной фазе и исследовать структурные и электростатические характеристики тилакоидных мембран, а также кинетику светоиндуцированных превращений Р700 в комплексах тилакоид/полиэлектролит.

3. Изучить возможности создания планарных комплексов, включающих синтетические полимеры и хлоропласты высших растений, иммобилизованных на твердотельных подложках, методом последовательной послойной адсорбции противоположно заряженных компонентов.

Научная новизна диссертационной работы.

Методом спиновых зондов на основе стеариновой кислоты впервые исследовано взаимодействие отрицательно заряженных липосом с поликатионами, различающимися линейной плотностью заряженных групп в молекуле. Было показано, что взаимодействие поликатионов и анионных липосом приводит к изменениям структурных характеристик мембран липосом. При этом поликатион с большей линейной плотностью заряда молекулы в меньшей степени влияет на структурное состояние липидов вблизи поверхности бислоя, чем поликатион с меньшей линейной плотностью заряда молекулы.

В водной фазе были впервые получены и исследованы новые системы, включающие хлоропласты высших растений и синтетический полимер - комплексы тилакоидов и полиэлектолита. Установлено, что связывание поликатиона с мембранами тилакоидов не оказывает существенного влияния на их функциональные характеристики.

Разработан подход к созданию новых планарных гибридных систем, включающих биологические компоненты и организованные полимерные структуры: методом чередующейся последовательной адсорбции из водной фазы противоположно заряженных компонентов впервые получены планарные комплексы хлоропластов и полиэлектролитов, иммобилизованные на поверхности твердотельной подложки.

Представленные в работе результаты и методы получения новых гибридных полимерно-биологических структур, могут быть использованы для разработки функциональных компонентов сенсоров для систем экологического мониторинга нового поколения.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Дементьев, Андрей Анатольевич

Основные результаты диссертации представлены в следующих публикациях:

1. A.A. Dementiev, A.A. Baikov, V.V. Ptushenko, G.B. Khomutov and A.N. Tikhonov, Biological and polymeric self-assembled hybrid systems: Structure and properties of thylakoid/polyelectrolyte complexes, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, Volume 1712, Issue 1,15 June 2005, Pages 9-16.

2. A.A. Dementiev, A.A. Baikov, V.V. Ptushenko, A.N. Tikhonov and G.B. Khomutov, Biological and polymeric self-assembled hybrid systems: structure and properties of thylakoid/polyelectrolite complexes, ECOF8, 8-th European Conference on Organized Films, Otranto (Lecce), Italy, 3-7 September 2001, Book of Abstracts, PI 1.01.

3. A.A. Dementiev, A.A. Baikov, V.V. Ptushenko, A.N. Tikhonov, G.B. Khomutov, Toward the Biological and polymeric self-assembled hybrid systems: structure and properties of thylakoid/polyelectrolye complexes, 7-th International Conference on nanometer-scale science and technology + 21-st European conference on surface science NANO-7 and ECOSS-21, 24-28 June 2002, Malmo, Sweden, Book of Abstracts, p.42-43.

4. A.A. Dementiev, A.A. Baikov, V.V. Ptushenko, A.N. Tikhonov and G.B. Khomutov, Study of polyelectrolyte interactions with biological and model membrane structures, XVI European Chemistry at Interfaces Conference, Vladimir, Russia, 14-18 May 2003, Book of Abstracts, p. 75.

5. A.A. Dementiev, A.A. Baikov, V.V. Ptushenko, A.N. Tikhonov, G.B. Khomutov, Integration of biological and polymeric systems: structure and properties of planar thylakoid/polyelectrolyte complexes, E-MRS Spring Meeting 2003 (10-13 June) Strasburg, A/PI-54, p. 23

6. A.A. Dementiev, A.N. Tikhonov, V.V. Ptushenko, G.B. Khomutov, A.A. Yaroslavov, N.S. Melik-Nubarov, A.A. Rakhnyanskaya, Fabrication and study of structure and properties of polyelectrolyte complexes with biological and model membrane structures (APHYS-2003), 1 st International Meeting on Applied Physics, Badajoz, Spain, 13-18 October 2003, Book of Abstracts, p. 249.

7. Дементьев A.A., Банков A.A., Птушенко В.В., Тихонов А.Н., Хомутов Г.Б., Функциональные биологические компоненты в синтетических полимерных пленках: структура и свойства планарных комплексов тилакоидов и полиэлектролитов, 2-ой Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», 10-14 ноября 2003, Москва, Материалы Конгресса, Часть 2, с. 198-199

8. А.А. Дементьев, Н.С. Мелик-Нубаров, В.В. Птушенко, А.А. Рахнянская, А.Н. Тихонов, А.А. Ярославов, Г.Б. Хомутов, Исследование комплексов полиэлектролитов с тилакоидами и липосомами, III Съезд Биофизиков России, Воронеж, 24-29 июня 2004, сборник тезисов докладов, том II, с. 410-411.

9. А.А. Дементьев, А.А. Байков, В.В. Птушенко, Г.Б. Хомутов, А.Н. Тихонов, Гибридные системы на основе биологических и полимерных материалов: структура и свойства комплексов тилакоидов и полиэлектролитов, препринт физического факультета МГУ, 2004 г., № 19/2004, 22 с.

10. А.А. Дементьев, В.В. Птушенко, А.Н. Тихонов, Г.Б. Хомутов, Взаимодействие полиэлектролита с мембранами фотосинтезирующих органелл, IV Международная конференция «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии», С-Петербург, 28.06.-02.07. 2004г., Авторефераты докладов, с. 79.

И. А.А. Dementiev, V.V. Ptushenko, N.S. Melik-Nubarov, А.А. Rakhnyanskaya, A.N. Tikhonov, A.A. Yaroslavov, G.B. Khomutov, Fabrication and characterization of structure and properties of polyelectrolyte complexes with biological and model membrane structures, European Polymer Congress by European Polymer Federation (EPF-2005), 27 June - 1 July 2005, CD of Abstracts, PI.2-15.

12. А.А. Дементьев, А.А. Рахнянская, Г.Б. Хомутов Взаимодействие отрицательно заряженных липосом с поликатионами, содержащими разное количество заряженных групп, препринт физического факультета МГУ, 2005 г., № 23/2005, 19 с.

Заключение

Проведенное методом спиновых зондов исследование взаимодействий различных поликатионов с мембранами отрицательно заряженных липосом, содержащих в качестве носителей зарядов стеариновую кислоту либо кардиолипин, позволило выявить ряд особенностей этих взаимодействий, зависящих от линейной плотности заряженных групп в молекуле поликатиона. В частности установлено, что поликатионы в большей степени влияют на структурное состояние липидного бислоя вблизи его поверхности, чем во внутренней, гидрофобной области. При этом более существенное влияние на структурное состояние липидных молекул вблизи поверхности бислоя оказывает поликатион, содержащий меньшее количество заряженных групп - PVP-30 (при одинаковой степени полимеризации поликатионов). Кроме того, PVP-30 воздействует на структурное состояние липидной мембраны в более низкой концентрации (в расчете на заряженное звено), чем его аналог, обладающий большим количеством заряженных групп.

Изучение взаимодействия поликатиона РААН с мембранами фотосинтезирующих органел растительной клетки - хлоропластов класса Б показало, что поликатион связывается с мембранами тилакоидов, о чем свидетельствует увеличение поверхностного электростатического потенциала мембран. Связывание поликатиона с мембранами тилакоидов сопровождается образованием комплексов тилакоидов и поликатиона в водной фазе и нарушением ламеллярной структуры хлоропластов класса Б. Однако, существенного ингибирования процессов светоиндуцированного электронного транспорта в мембранах тилакоидов при этом не происходит. Поликатион не оказывает существенного влияния и на структурные характеристики мембран тилакоидов. Совокупность полученных результатов свидетельствует о физиологически-мягком влиянии поликатиона РААН на тилакоидные мембраны хлоропластов.

Изучена возможность иммобилизации хлоропластов высших растений на поверхности твердотельной подложки методом послойной чередующейся адсорбции противоположно заряженных компонентов из раствора. При помощи этого метода на поверхности твердотельной подложки получены иммобилизованные хлоропласты, включенные в планарную полимерную пленку. Основной компонент этой полимерной пленки - полиаллиламингидрохлорид, как свидетельствуют результаты проведенного исследования, при связывании с тилакоидной мембраной в водной фазе не оказывает существенного влияния на ее структурные и функциональные характеристики. Полученный результат позволяет рассматривать полиэлектролитные пленки такого рода как перспективный метод модификации поверхности твердотельных подложек с целью иммобилизации на их поверхности органелл растительных клеток, в частности, хлоропластов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Дементьев, Андрей Анатольевич, 2006 год

1. А.А. Болдырев, С.В. Котелевцев, М.Ланио, К. Альварес, П. Перес, Введение вбиомембранологию, Москва, изд-во МГУ, 1990.

2. Р. Геннис, Биомембраны. Молекулярная структура и функции, Москва, изд-во Мир, 1997.

3. S.J. Singer, G.L. Nicolson, The fluid mosaic model of the structure of the cell membranes, Science, 175 (1972), pp. 720-731.

4. M.K. Jain, Nonrandom lateral organization in bilayers and biomembranes, Membrane fluidity in biology, 1 (1983), pp. 1-37, Academic Press, New York.

5. A.P. Зарицкий, E.B. Переведенцева, Г.А. Прокопенко, M.B. Фок, Краткие сообщения по физике ФИАН № 9-10 (1994).

6. К. Jocobson, Lateral diffusion in membranes, Cell Motility, 3 (1983), pp. 367-373.

7. B. De Kruijff, Polymorphic regulation of membrane lipid composition, Nature, 379 (1987), pp. 587-588.

8. B.A. Твердислов, A.H. Тихонов, Л.В. Яковенко, Физические механизмыфункционирования биологических мембран, Москва, изд-во МГУ, 1987.

9. Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Роберте, Дж. Уотсон, Молекулярная биология клетки, Москва, изд-во Мир, 1994.

10. J.A.F. Op den Kamp, Lipid asymmetry in membranes, Ann. Rev. Biochem., 48 (1979), pp. 47-71.

11. B.R. Ganong, R.M. Bell, Transmembrane movement of phosphatidilglycerol and ® diacylglycerol sulfhydril analogues, Biochemistry, 23 (1984), pp. 4977-4983.

12. B. Lugtenberg, L. Van Alphen, Molecular architecture and functioning of the outer membrane of Escherichia coli and other gram-negative bacteria, BBA, 737 (1983), pp. 51115.

13. A.J. Verkeij, R.F.A. Zwaal, B. Roelofsen, P. Comfurius, D. Kastelijn, L.L.M. Van Deenen, The asymmetric distribution of phospholipids in the human red cell membrane, BBA, 323 (1973), pp. 178-193.

14. C. Hang, G.T. Mason, Geometric packing constraints in egg phosphatidilcholine vesicles, ^ Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75 (1978), pp. 308-310.

15. L. A. Staehelin, Chloroplast structure: from chlorophyll granules to supra-molecular architecture of thylakoid membranes, Photosynthesis Research, 76 (2003) pp. 185-196.

16. Д. Холл, К. Pao, Фотосинтез, Москва, изд-во Мир, 1983г.

17. В.Ф. Гавриленко, М.В. Гусев, К.А. Никитина, П. Хоффманн, Избранные главы физиологии растений, Москва, изд-во МГУ, 1986.

18. J. Barber, Membrane surface charges and potentials in relation to photosynthesis, BBA, 594 (1980) pp. 253-308.

19. R.A. Dilley, S.M. Theg, W.A. Beard, Membrane-proton interaction in chloroplasts bioenergetics, Ann. Rev of Plant Physiol., 38 (1987), p. 377.

20. P.J. Quinn, W.P. Williams, The structural role of lipids in photosynthetic membranes, BBA, 737 (1983), pp. 223-266.

21. P. Клейтон, Фотосинтез. Физические механизмы и химические модели, Москва, изд-во Мир, 1984.

22. J. Barber, Ionic regulation in intact chloroplasts and its effect on primary photosynthetic processes, The Intact Chloroplasts, 1 (1976), Elsevier, Amsterdam, pp. 88-134.

23. R.K. Iler, Multilayers of colloidal particles, J. Colloid Interface Sci. 21 (1966), pp. 569594.

24. G. Decher, Fuzzy nanoassemblies: toward layered polymeric multicomposites, Science, 277(1997) pp. 1232- 1237.

25. Yu.M. Lvov, G.B. Sukhorukov, Protein architecture: assembly of ordered films by means of alternated adsorption of oppositely charged macromolecules, Membr. Cell Biol. 11 (1997) pp. 277-285.

26. W. Li, M. Xian, Z. Wang, C. Sun, M. Zhao, Alternate deposition of horseradish peroxidase and bipolar pyridine salt on the solid surface to prepare electrocatalytically active enzyme thin film, Thin Solid Films, 386 (2001) pp. 121- 126.

27. G. B. Sukhorukov, E. Donath, S. Davis, H. Lichtenfeld, F. Caruso, V. I. Popov and H. Mohwald, Stepwise polyelectrolyte assembly on particle surface: a novel approach to colloid design, Polimer for Advanced Technologies, 9 (1998), p. 759.

28. G.B. Sukhorukov, M. Brumen, E. Donath, H. Mohwald, Hollow polyelectrolyte shells: exclusion of polymers and Donan equilibrium, J. Phys. Chem. B, 103 (1999) pp. 64346440.

29. P.T. Hammond, Recent explorations in electrostatic multilayer thin film assembly, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 4 (1999) pp. 430-442.

30. M.E. Бобрешева, Г.Б. Сухоруков, E.A. Сабурова, JI.И. Елфимова, Л.И. Шабарчина, Б.И. Сухоруков, Лактатдегидрогеназа в интерполиэлектролитном комплексе. Функция и стабильность, Биофизика, том 44, вып.5 (1999), с.813-820.

31. R. Pommersheim, J. Schrezenmeir, W. Vogt, Immobilization of enzymes by multilayer microcapsules, Macromol. Chem. Phys. 195 (1994) pp. 1557- 1567.

32. G.B. Sukhorukov, M.M. Montrel, A.I. Petrov, L.I. Shabarchina, B.I. Sukhorukov, Multilayer films containing immobilized nucleic acids. Their structure and possibilities in biosensor applications, Biosens. Bioelectron. 11 (1996) pp. 913-922.

33. Дж. Вудфорд, Иммобилизованные клетки и ферменты, Москва, изд-во Мир, 1988.

34. D.A. Rees, Е.А. Morris, D. Thom, J.K. Madden, in: The polysaccharides (G.O. Aspinal, ed.), 1 (1982), Academic Press, NY and London.

35. R. Rouillon, M. Sole, R. Carpentier, J.-L. Marty, Immobilization of thylakoids in polyvinylalcohol for detection of herbicides, Sens. Actuators 26-27 (1995), pp. 477-479.

36. R. Rouillon, J.-J. Mestres, J.-L. Marty, Entrapment of chloroplasts and thylakoids in polyvinylalcohol-SbQ. Optimization of membrane preparation and storage conditions, Anal. Chim. Acta 311 (1995), pp. 437-442.

37. S. Westgate, A.M. Vaidya, G. Bell, P.G. Hailing, High specific activity of whole cells in an aqueous-organic two-phase membrane bioreactor, Enzyme Microb. Technol. 22 (1998) pp.575-577.

38. А.Ю. Аринбасарова, А.Г. Меденцев, В.К. Акименко, К.А. Кощеенко, Биохимия, 50, 1 (1985), с. 3.

39. Е. Imbert, A. Poot, C.G. Figdor, J. Feijen, Different growth behaviour of human umbilical vein endothelial cells and an endothelial cell line seeded on various polymer surfaces, Biomaterials, 19 (1998), pp. 2285-2290.

40. C. Deroanne, C. Lapierre, B. Nusgens, In vitro tubulogenesis of endothelial cells by relaxation of the coupling extracellular matrix-cytoskeleton, Cardiovasc. Res., 49 (2001), pp. 647-658.

41. J.H. Lee, J.W. Lee, G. Khang, H.B. Lee, Interaction of cells on chargeable functional group gradient surfaces, Biomaterials, 18 (1997), pp. 351-358.

42. C. Chu, A. Lu, M. Liszkowski, R. Sipehia, Enhanced growth of animal and human endothelial cells on biodegradable polymers, Biochim Biophys Acta, 1472 (1999), pp. 479-85.

43. M.J. Wissink, R. Beernink, A.A. Poot, G.H. Engers, T. Beugeling, W.G. Van Aken, J. Feijen, Improved endothelialization of vascular grafts by local release of growth factor from heparinized collagen matrices, J. Control Release, 64 (2000), pp. 103-114.

44. H.J. Salacinski, G. Punshon, B. Krijgsman, G. Hamilton, A.M. Seifalian, A hybrid compliant vascular graft seeded with microvascular endothelial cells extracted from human Omentum, Artif. Organs, 25 (2001) pp. 947-982.

45. P. Tryoen-Toth, D. Vautier, Y. Haikel, J.C. Voegel, P. Schaff, J. Chluba, J. Ogier, Viability, adhesion, and bone phenotype of osteoblastlike cells on polyelectrolyte multilayer films, J. Biomed. Mater Res. 60 (2002), pp. 657-667.

46. D. Vautier, V. Karsten, C. Egles, J. Chluba, P. Schaaf, J-C. Voegel, J. Ogier, Polyelectrolyte multilayer films modulate cytoskeletal organization in chondrosarcoma cells, J. Biomater Sci. Polym. Ed. 13 (2002) pp. 713-732.

47. C. Bouraa, P. Menub, E. Payanc, C. Picartd, J.C. Voegeld, S. Mullera, J.F. Stoltza, Endothelial cells grown on thin polyelectrolyte multilayered films: an evaluation of a new versatile surface modification, Biomaterials, 24 (2003), pp. 3521- 3530.

48. В.Д. Солодовник, Микрокапсулирование, Москва, изд-во Химия, 1980.

49. J.E. Flinn, H.Nack, Battle Tech. Rev. 16 (1967), № 2, pp. 2-8.

50. V. Mironov, T. Boland, T. Trusk, G. Forgacs, R. R. Markwald, Organ printing: computer-aided jet-based 3D tissue engineering, Trends in Biotechnology, 21 (2003), pp. 157-161.

51. T. Xu, C. A. Gregory, P. Molnar, X. Cui, S. Jalota, S. B. Bhaduri, T. Boland, Viability and electrophysiology of neural cell structures generated by the inkjet printing method, Biomaterials, 27 (2006), pp. 3580-3588.

52. Z. H. Bakanova, E.A. Berkturov, S.V. Bereza, J. Plymer Sci., 39 (1972), pp. 159-168.

53. B.A. Каргин, С.П. Пайков, З.А. Роговин, ЖФХ, 10 (1937), с. 607.

54. Е. Killman, H.-G. Wiegand, Macromol. Chem., 132 (1970), с. 239-245.

55. D.L. Gardner, D.C. Emmerling, In: Biomedical applications of immobilized enzymes and proteins (T. Chang ed.), Plenum Press, NY, 1977, p. 163.

56. P. О'Gray, P.Joyce, Enzyme Microb. Tech., 3 (1981), p. 149.

57. T.M. Chang, In: Biomedical applications of immobilized enzymes and proteins (T. Chang ed.), Plenum Press, NY, 1977, p. 69.

58. A. A. Antipov, G. B. Sukhorukov, S. Leporatti, I. L. Radtchenko, E. Donath, H. Mohwald, Polyelectrolyte multilayer capsule permeability control, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 198-200 (2002), pp. 535-541.

59. I. Ichinose, K. Kuroiwa, Y. Lvov, T. Kunitake, Recent Progress in the Surface Sol-Gel Process and Protein Multilayers, In: Multilayer Thin Films. Sequential Assembly of

60. Nanocomposite Materials, (G. Decher ed.), WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,

61. Weinheim, 2003, pp. 155-176.

62. H. Mohwald, E. Donath, and G. Sukhorukov, Smart Capsules, In: Multilayer Thin Films. Sequential Assembly of Nanocomposite Materials, (G. Decher ed.), WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003, pp. 363-392.

63. A. A. Antipov, G. B. Sukhorukov, Polyelectrolyte multilayer capsules as vehicles with tunable permeability, Advances in Colloid and Interface Science, 111 (2004), pp. 49-61.

64. A. Diaspro, D. Silvano, S. Krol, O. Cavalleri, A. Gliozzi, Single living cell encapsulationin nano-organized polyelectrolyte shells, Langmuir, 18 (2002) pp. 5047- 5050.

65. И.Г. Беляева, O.B. Галибин, Г.Б. Сухоруков, А.Д. Вилесов, Применение нового метода инкапсулирования в клеточной трансплантологии, Москва, 2005, III съезд трансплантологов РФ (тезисы доклада).

66. J. Darnell, Н. Lodish, D. Baltimore, Molecular cell biology, Scientific American Books, 1990.f;

67. H. Takahashi, S. Matuoka, S. Kato, K. Ohki, I. Hatta, Effects of poly(L-lysine) on the structural and thermotropic properties of dipalmitoylphosphatidylglycerol bilayers, BBA -Biomembranes, Vol. 1110, Issue 1, (1992), pp. 29-36.

68. V. A. Kabanov, A. A. Yaroslavov and S. A. Sukhishvili, Interaction of polyions with cell-mimetic species: Physico-chemical and biomedical aspects, Journal of Controlled Release,

69. Vol. 39, Issues 2-3, (1996), pp. 173-189.

70. A.E. Gad, B.L. Silver, G.D. Eytan, Polycation-induced fusion of negatively-charged vesicles, (BBA) Biomembranes, Vol. 690, Issue 1, (1982), pp. 124-132.

71. C. Y. Wang, L. Huang, Polyhistidine mediates an acid-dependent fusion of negatively charged liposomes, Biochemistry, Vol. 23(19), (1984), pp. 4409-4416.

72. A.M. Скородинская, B.A. Кеменова, М.И. Мустафаев, B.C. Ефимов, B.A. Касаикин, В.А. Кабанов, Химико-фармацевтический журнал, 18 (1984), с.

73. V.A. Kabanov, In: P.L. Dubin, J. Block, R.M. Davies, D.N. Schultz, C. Thies (ed.), Macromolecular complexes in chemistry and biology, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1994,chapter 10.

74. A.A. Yaroslavov, V. Ye, Koulkov, E.G. Yaroslavova, M.O. Ignatiev, and V.A. Kabanov, Competitive Interactions in Negatively Charged Liposome-Polycation Ternary Systems,1.ngmuir 14 (1998), pp. 5999-6004.

75. A.A. Yaroslavov, E.G. Yaroslavova, A.A. Rakhnyanskaya, F.M. Menger, V.A. Kabanov, Modulation of interaction of polycations with the negative unilamellar vesicles, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 16 (1999), pp. 29-43.

76. A.A. Yaroslavov, A.A. Efimova, V.I. Lobyshev, Yu. A. Ermakov, V.A. Kabanov, Membr. Cell Biol., 10 (1997), p.683.

77. A.A. Yaroslavov, A.A. Efimova, V.I. Lobyshev, V.A. Kabanov, Reversibility of structural rearrangements in the negative vesicular membrane upon electrostatic adsorption/desorption of the polycation, (BBA) Biomembranes, Vol. 1560 (1-2), (2002),pp. 14-24.

78. G.G. Guilbault, B. Hock, R. Schmid, Biosens. Bioelectron, 7 (1992) p. 411.

79. D. Merz, M. Geyer, D.A. Moss, H.-J. Ache Fresenius, J. Anal. Chem. 354 (1996) p. 299.

80. Giardi M.T., Kobilizck M., Masojidck J., Photosystem II-based biosensors for the detection of pollutants, Biosensors and Bioelectronics, 16 (2001), pp. 1027-1033.

81. R. M. Fuoss, U. P. Strauss, Polyelectrolytes. II. Poly-4-vinylpyridonium chloride and poly-4-vinyl-N-n-butylpyridonium bromide, Journal of Polymer Science, Vol. 3(2), (1948) pp. 246-263.

82. Ю.Е. Крит, С.К. Плужнов, Т.С. Шомина, В.А. Кабанов, В.А. Каргин, Высокомолекулярные Соединения 12А (1970), с. 186-190.

83. A.N. Tikhonov, G.B. Khomutov, Е.К. Ruuge, L.A. Blumenfeld, Electron transport control in chloroplasts. Effects of photosynthetic control monitored by the interthylakoid pH, Biochim. Biophys. Acta 637 (1981) pp. 321-333.

84. B.B. Птушенко, M.C. Гинс, B.K. Гинс, A.H. Тихонов, Взаимодействие амарантина с электронтранспортной цепью хлоропластов, Физиология растений, т.49 (2002), с. 656-662.

85. О. Гриффит, П. Джост, Липидные спиновые метки в биологических мембранах, в: Метод спиновых меток. Теория и применение, под редакцией Л. Берлинера, Мир, 1979.

86. Г.И. Лихтенштейн, Метод спиновых меток в молекулярной биологии, Москва, изд-во. Наука, 1974, с. 200.

87. А.Н. Кузнецов, Метод спиногового зонда, Москва, изд-во Наука, 1976, с 49.

88. J.D. Castle, W.L. Hubbell, Estimation of membrane surface potential and charge density from the phase equilibrium of a paramagnetic amphiphile, Biochemistry 15 (1976), pp. 4818-4831.

89. D.S. Cafiso, W.L. Hubbell, EPR determination of membrane potentials, Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 10 (1981) pp. 217- 244.

90. A.T. Quintanilha, L. Parker, Surface potential changes on energization of the mitochondrial inner membrane. FEBS. Lett., 78 (1977), № 2, pp. 161-165.

91. E.C. Weaver, EPR studies of free radicals in photosynthetic systems, Ann. Rev. Plant. Physiol., 19 (1968), pp. 283-294.

92. D.L. Nelson, M.M. Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, Fourth Edition, W.H. Freeman, 2004.

93. G. Decher, J.B. Schlenoff, (ed.), Multilayer Thin Films. Sequential Assembly of Nanocomposite Materials, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003.

94. Метод спиновых меток. Теория и применение, под редакцией JI. Берлинера, изд-во Мир, 1979.

95. O.H. Griffith, P.C. Jost, Lipid spin labels in biological membranes. In: Spin Labelling Theory and Applications (L.J. Berliner ed.), Acad. Press, New York, San Francisco, London, 1976, pp. 454-535.

96. F. Caruso, E. Donath, H. Mo"hwald, Influence of polyelectrolyte multilayer coatings on Forster resonance energy transfer between 6-carboxyfluorescein and rhodamine B-labeled particles in aqueous solution, J. Phys. Chem., В 102 (1998) pp. 2011 -2016.

97. E. Donath, G.B. Sukhorukov, F. Caruso, S.A. Davis, H. Mohwald, Novel hollow polymer shells by colloid-templated assembly of polyelectrolytes, Angew. Chem., Int. Ed. 37 (1998) pp. 2201-2205.

98. F. Caruso, W. Yang, D. Trau, R. Renneberg, Microencapsulation of uncharged low molecular weight organic materials by polyelectrolyte multilayer self-assembly, Langmuir 16(2000) pp. 8932-8936.

99. F. Vacha, M. Vacha, L. Bumbra, K. Hashizume, T. Tanti, Inner structure of intact chloroplasts observed by a low temperature laser scanning microscope, Photosynthetica 38 (2000) pp. 493-496.

100. J.F. Allen, J. Forsberg, Molecular recognition in thylakoid structure and function, Trends Plant Sci. 6 (2001) pp. 317-326.

101. С.Г. Гильмиярова, Г.Б. Хомутов, А.Н. Тихонов, Поверхностный потенциал тилакоидной мембраны и процессы преобразования энергии в хлоропластах, Биологические мембраны, 3 (1986), №2 с. 173-184.

102. I. Karnauchov, R.G. Herrmann, R.B. Klosgen, Transmembrane topology of the Rieske Fe/S protein of the cytochrome Вб/F complex from spinach chloroplasts, FEBS Lett. 8 (1997) pp. 206-210.

103. А.Н. Тихонов (1985), Механизмы регуляции электронного и протонного транспорта в энергопреобразующих мембранах хлоропластов., дисс. докт. физ-мат. наук., Москва, МГУ.

104. S. Itoh, Membrane surface potential and the reactivity of the system II primary electron acceptor to charged electron carries in the medium, Biochim. Biophys. Acta 504 (1978) pp. 324-340.1. Благодарности

105. Автор выражает благодарность своим научным руководителям: Геннадию Борисовичу Хомутову и Александру Николаевичу Тихонову за постоянное внимание и обсуждение результатов работы.

106. Автор благодарит профессора А.А. Ярославова, Н.С. Мелик-Нубарова и А.А. Рахнянскую за сотрудничество, интерес к работе и обсуждение результатов.