ახალი დიზაინის წამლების მომზადების ნანოტექნოლოგია და მიკრობული ბიოფილმების წარმოქმნის კვლევების ბიოფიზიკური მეთოდი

ავტორი: თამაზ მძინარაშვილი
თანაავტორები: ეკა შეყილაძე, მარიამ ხვედელიძე, ელენე ლომაძე, ირინე პაპუკაშვილი, ნინო თურქაძე
საკვანძო სიტყვები: ნანოტექნოლოგია. ნანონაწილაკები, ლიპოსომები, ბაქტერიული ბიოფილმი, სიბლანტე
ანოტაცია:

წარმოდგენილი ტექნოლოგია იძლევა შესაძლებლობას დამზადეს ნანოზომის ნაწილაკები, რომლის სტრუქტურაშიც მოთავსებული იქნება ჩვენს მიერ არჩელი მოლეკულები, ექნებათ რა ცოცხალ ორგანიზმში მოხვედრისას შეინარჩუნებული თავისი ბიოლოგიური აქტივობა. ამავე დროს ამ მოლეკულების ასეთი შეფუთვა ზრდის შესაძლებლობას გადალახოს სამკურნალო ორგანოს უჯრედების მემბრანა და აღმოჩნდენ უჯრედის ციტოპლაზმაში. ნანონაწილაკებში იგულისხმება DPPC და DPPA ფოსფოლიპოსომები, რომლის სტრუქტურაშიც, ჩვენი მეთოდით შესაძლებელია ინკორპორირებულნი იქნენ, როგორც ჰიდროფობული ასევე ჰიდროფილური თვისების სამკურნალო წამლების მოლეკულები. ვთვლით, რომ ასეთი შეფუთვის წამლები უნდა იყვნენ სამკურნალოდ უფრო ეფექტურნი. ნაშრომში მოყვანილია ჩვენი მეთოდით გამოყენებით დამზადებული DPPC და DPPA ლიპოსომები, რომლის შემადგენლობაშიც მოვათავსეთ ქოლესერინის, კალციუმის იონები და 24 ნმ დიამეტრის ოქროს ნანონაწილაკები. ასეთი კომპლექსური ლიპოსომების მომზადების ყველა შემთხვევისთვის გამოყენებული იქნა საერთო მიდგომა, რომელიც ითვალისწინებს შემდეგ მიდგომას - ლიგანდა (წამალი) ლიპოსომის სტრუქტურაში იყოს ჩაშენებული საჭიროა რომ პირველ ეტაპზე მოხდეს ლიგანდების ლიპიდასთან ურთიერთქმედება (იმის გათვალისწინებით წამალი წყალში ხსნადია თუ ორგანილ გამხსნელში) და შემდეგ მიღებულ ნარევს ემატება ცხელი წყალი (ან ბუფერი), რომლის შემდეგაც ხდება ნარევის ინტენსიური შენჯღღრევა (მაქსიმუმ ერთი წუთის განმავლობაში), რომლის დასრულების შემდეგაც მიიღება კომპლექსური ლიპოსომების სუსპენზია. ბოლო ეტაპზე სასურველი დიამეტრის კომპლექსური ლიპოსომების მისაღებად ვიყენებთ ექსტრუდერს, რომლის მეშვეობითაც ვღებულობთ სასურველი დიამეტრის ვეზიკულებს. ის რომ წარმოდგენილი მეთოდით მართლაც მიღებული იქნა კომპლექსური ლიპოსომები დადასტურებული იქნა სხვადასვა ფიზიკური, კერძოდ, ზეტასაიზერის, კალორიმეტრული და სპექტროფოტომეტრული მეთოდების გამოყენებით. ბოლოს გვინდა ავღნიშნოთ, რომ წარმოდგენილი ტექნოლიგია არის განსხვავებული, აქამდე ცნობილი ანალოგიური ტიპის კომპლესური ვეზიკულები დამზადების ტექნოლოგიისაგან, არის უფრო მარტივი, ეკონომიური, სწრაფი და იაფი. ჩვენს მიერ დამზადებული კომპლექსური ლიპოსომების დამზადების დრო არ აჭარბებს ნახევარ საათს, რომელიც თითქმის ერთი რიგით უფრო სწრაფია, ვიდრე არსებული ტექნოლოგიით იგივე შემადგენლობის ლიპოსომების მომზადებისას. ჩვენს კათედრაზე შექმნილი მოდიფიცირებული ზიმ-კროზერსის ვისკოზიმეტრის მეშვეობით შესაძლებელია განხორციელდეს ბაქტერიების ბიოფილმების ფორმირების პროცესზე უწყვეტი დროის რეჟიმში დაკვირვება. ხელსაწყოს ბაქტერიული ბიოფილმების პროცესზე დამზერის პრინციპი დამყარებულია იმაზე, რომ ბაქტერიული ფილმების წარმოქმნას თან ახლდება სუსპენზიის სიბლანტის მკვეთრი ზრდა. ნახაზზე მოცემულია ბიოფილმების წარმოქმნის დინამიკაზე დამზერისთვის შექმნილი ვისკოზიმეტრის სქემატური ნახაზი. ბაქტერიული ბიოფილმის წარმოქმნის ადგილი არის ხელსაწყოში არსებული ბაქტერიული სუსპენზიისა და ჰაერის გამყოფი ზედაპირი (მითითებულია ისრებით) და მეთოდის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ თუ ადგილი ექნება მიკრობის მიერ ბიოფილმის წარმოქმნას, მაშინ მოხდება სუსპენზიის სიბლანტის მკვეთრი ზრდა. ნახ. მოდიფიცირებული ზიმ-კროზესრსის მიკროვისკოზიმეტრის სქემატური ნახაზი. როტორი ბაქტერიის სუსპენზიაში ჩამოკიდებულია ე.წ. ზედაპირული დაჭიმულობის ძალით (ნახაზის ზედა ნაწილი), სადაც თუ ბაქტერიამ დაიწყო ბიოფილმების წარმოქმნა, ეს პროცესი აისახება როტორის ტრიალის სიჩქარის შემცირებაში. ბიოფილმების წარმოქმნის კინეტიკური პარამეტრების ანალიზით შეიძლება დადგინდეს ბიოფირმისთვის ფორმირების (ასევე მისი დაშლის, ანტიმიკრობული კოკტეილის დამატებისას) პროცესის თვისებები, რაც იქნება უაღრესად მნიშვნელოვანი შედეგი.