Дослідження взаємодії кріопротектора гліцерину та його похідних із диметилацетамідом у водному розчини методом флуоресцентних зондів
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo31.02.139Ключові слова:
гліцерин, оксиетильні похідні, диметилацетамід, кріопротектори, суміші, мембранотропність, 3-гідрокси 4´-(N, N диметиламінофлавонол), флуоресценціяАнотація
У роботі досліджено взаємодію сумішей гліцерину (ГЛ) та його оксиетильних похідних (ОЕГ) зі ступенем полімеризації (n) 3, 25 і 30 із диметилацетамідом (ДМАЦ) у водному розчині за допомогою флуоресцентного зонда 3- гідрокси-4´-(N, N диметиламінофлавонол). Встановлено, що комбінація ГЛ та його оксиетильних похідних із ДМАЦ знижує мембранотропність окремих кріопротекторів, які утворюють суміш. Комбінація ГЛ, як і його низькомолекулярного похідного (ОЕГn=3), із ДМАЦ знижує мембранотропність останнього. У той самий час комбінація високомолекулярних похідних ГЛ (ОЕГn=25 і ОЕГn=30) із ДМАЦ знижує мембранотропність ОЕГ. Показано, що ОЕГn=30 за концентрацій вище 1 мас.% утворює у водному розчині структури міцелярного типу або міцелярні асоціати. Це дозволяє припустити, що мембранотропна здатність асоціатiв високомолекулярних ОЕГ обумовлена можливістю взаємодії їх неполярних сегментів із неполярними ділянками на поверхні біомембран. Експериментально встановленим механізмом зниження цитотоксичності комбінованих кріозахисних середовищ названо перебудови структури молекулярних асоціатів у водних розчинах сумішей низько- і високомолекулярних кріопротекторів.
Probl Cryobiol Cryomed 2021; 31(2): 139–150
Посилання
Bakaltcheva IB, Odeyale CO, Spargo BJ. Effects of alkanols, alkanediols and glycerol on red blood cell shape and hemolysis. Biochim Biophys Acta. 1996; 1280: 73-80. CrossRef
Bondar OP, Pivovarenko VG, Rowe ES. Flavonols - new fluorescent membrane probes for studying the interdigitation of lipid bilayers. Biochim Biophys Acta. 1998; 1369(1): 119-30. CrossRef
Chattoraj S, Chowdhury R, Ghosh S, Bhattacharyya K. Heterogeneity in binary mixtures of dimethyl sulfoxide and glycerol: fluorescence correlation spectroscopy. J Chem Phys[Internet]. 2013 Jun 07 [cited 2019 Feb 12]; 138(21): 214507. 11 Available from: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.4808217 CrossRef
Chekanova VV, Pakhomova YuS, Kompaniets AM. [Micelle formation in solutions of ethoxylated glycerols and combined media based on them]. Bulletin of V.N. Karazin Kharkiv National University. Series 'Chemistry' 2016; 26: 40-4. Russian.
Demchenko AP, Ercelen S, Rochal AD, et al. Excited-state proton transfer reaction in a new benzofuryl 3-hydroxychromone derivative: the influence of low-polar solvents. Polish J Chem. 2002; 76(9): 1287-99.
Douhal A, Roshal AD, Organero JA. Stepwise interactions, sodium ion photoejection and proton-transfer inhibition in a crown-ether and proton-transfer dye. Chemical Physics Letters 2003; 381(3-4): 519-25. CrossRef
Duportail G, Klymchenko A, Mely I, et al. Neutral fluorescence probe with strong ratiometric response to surface charge of phospholipid membranes. FEBS Letters. 2001; 508 (2): 196- 200. CrossRef
Dutheil D, Underhaug Gjerde A, Petit-Paris I, et al. Polyethylene glycols interact with membrane glycerophospholipids: is this part of their mechanism for hypothermic graft protection. J Chem Biol. 2009, 2(1), 39-49. CrossRef
Ercelen S, Klymchenko AS, Demchenko AP. Ultrasensitive fluorescent probe for the hydrophobic range of solvent polarities. Anal Chim Acta 2002; 464(2): 273-87. CrossRef
Fahy GM. Cryoprotectant toxicity neutralization. Cryobiology 2010; 60(3): 45-53. CrossRef
Grischenko VI, Dyubko TS, Pivovarenko VG, Linnik TP, inventors; Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine NAS Ukraine, assignee. [Method for determining membranotropic activity]. Patent № 13838 . 2006 Apr 17. Ukrainian.
Holmberg K. Surfactants and polymers in aqueous solutions. Chichester: John Wiley and Sons; 2002. 545p. CrossRef
Indra S, Biswas R. How heterogeneous are trehalose / glycerol cryoprotectant mixtures? A combined time-resolved fluorescence and computer simulation investigation. J Phys Chem B. 2016, 3; 120(43): 11214-28. CrossRef
Klymchenko AS, Duportail G, Turan O, et. Novel two-band ratiometric fluorescence probes with different location and orientation in phospholipid membranes. Chem Biol. 2002; 9(11): 1199-208. CrossRef
Klymchenko AS, Mely Y, Demchenko AP, et al. Simultaneous probing of hydration and polarity of lipid bilayers with 3-hydroxyflavone fluorescent dyes. Biochim Biophys Acta 2004; 1665(1-2): 6-19. CrossRef
Kompaniets AM, Nikolenko OV, Chekanova VV, Yesipova YuS. Cryoprotective efficiency of media based on oxyethyl derivatives of polyols during freezing of human erythrocytes. Problems of Cryobiology. 2008; 18(3): 299-301. Full Text
Kompaniets AM, Chekanova VV, Nikolenko AV, et al. [Synthesis, physic-chemical properties of hydroxyethyl glycerol derivatives. Cryoprotective environments based on combination of cryoprotectants for freezing biological objects. In: Goltsev AN, editor [Actual problems of cryobiology and cryomedicine]. Kharkiv; 2012. p. 26-73. Russian.
Mitrus I, Smagur A, Fidyk W, et al. Reduction of DMSO concentration in cryopreservation mixture from 10% to 7.5% and 5% has no impact on engraftment after autologous peripheral blood stem cell transplantation: results of a prospective, randomized study. Bone Marrow Transplant. 2018, 53(3):274- 80. CrossRef
McMorrow D, Kasha M. Proton-transfer spectroscopy of 3-hydroxyflavone in an isolated-site crystal matrix. Proc Natl Acad Sci USA 1984; 81(11): 3375-8. CrossRef
Pakhomova YuS, Chekanova VV, Kompaniets AM. Cryoprotective properties of solutions based on non-penetrative OEG n=25 combined with penetrating cryoprotectants during freezing of human erythrocytes. Probl Cryobiol Cryomed. 2013; 23(1): 26-39. Full Text
Pakhomova YuS, Kompaniets AM, Kuleshova LG. Transformation of erythrocytes during cryopreservation with oxyethylated glycerol derivation with n=25 and n=30 polymerization degree. Probl Cryobiol Cryomed 2016; 24(4):349-60. CrossRef
Pivovarenko VG [Design of fluorescent probes based on 3-hydroxychromones and analogs.] Ukrainica Bioorganica Acta. 2002; 1 (1); 40-9. Ukrainian
Roshal AD, Dyubko TS, Linnik TP. [4' -dimethylaminofl avone − a new fl uorescent probe to evaluate the cryoprotective properties of organic substances in aqueous solutions]. Biophysical Bulletin of V.N. Karazin Kharkiv National University. 2005; 2(16): 106-11. Russian
Rusanov AI. [Micelle formation in surfactant solutions]. St. Petersburg: Khimia; 1992. 528 p. Russian.
Smith MA, Neumann RM, Webb RA. A modification of the Algar-Flynn-Oyamada preparation of flavonols. J Heteroc Chem 1968; 5(3): 425-6. CrossRef
Yushchenko DA, Shvadchak VV, Klymchenko AS, et al. Modulation of excited-state intramolecular proton transfer by viscosity in protic media. The J Phys Chem A. 2007; 111(42); 10435-8. CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
