Механізми дії позаклітинного льодоутворення та пов'язаних з ним явищ на біологічні об'єкти

Abstract

АНОТАЦІЯ Кулєшова Л.Г. Механізми дії позаклітинного льодоутворення та пов’язаних з ним явищ на біологічні об’єкти. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03. 00.19 – кріобіологія. – Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків. – 2011. В роботі встановлено механізми нуклеації і росту позаклітинних кристалів льоду в модельних біологічних розчинах, а також виявлено особливості реакцій широкого спектру біологічних об'єктів на фізико-хімічні явища, які супроводжують фазові переходи на етапах заморожування і відігрівання. Показано, що процес нуклеації льоду в біологічних розчинах практично повністю протікає за гетерогенним механізмом. Встановлено, що в механізмі росту позаклітинних кристалів льоду і в механізмі формування позаклітинної кристалічної структури льоду різної дисперсності одночасно беруть участь нормальна і дислокаційна складові росту реальних кристалів. Виявлено існування критичних концентрацій кріопротекторів, при досягненні яких змінюється механізм, що пригнічує кінетичні характеристики льодоутворення. Рентгенографічно показано, що заморожування біологічних розчинів супроводжується формуванням дефектів в структурі льоду. Встановлено, щопошкодження сперматозоїдів людини при повільному заморожуванні (1°С/хв) обумовлено рекристалізацією позаклітинної структури льоду. Показано, що найефективнішим засобом, що пригнічує поза- і внутрішньоклітинне льодоутворення при повільних швидкостях заморожування (5°С/хв) ембріонів миші ранніх стадій розвитку є поєднання попередньої поетапної дегідратації і насичення клітин проникаючим кріопротектором. Встановлено, що для дослідженої низки Н-спиртів існує кореляція між коефіцієнтом розподілу їх молекул між поза- і внутрішньоклітинним середовищемі формою еритроцитів. Виявлено, що в області помірної гіпертонії до 1,28 М NaCl зміна рельєфу клітинної поверхні еритроцитів при дегідратації супроводжується частковою деструкцією глікокалікса =. Встановлено, що механізм постгіпертонічного лізису гепатоцитів щура пов'язаний з флуктуаційним утворенням ліпідної пори. Встановлено, що модуль ізотропного розтягування мембран гепатоцитів має аномально низьке значення 8,0×10−3 Н/м. Одержані чисельні значення коефіцієнтів проникності плазматичних мембран гепатоцитів щура для молекул води Lp і діметилсульфоксиду kp. На прикладі клітин нирок сірійського хом'яка розроблено алгоритм прогнозування оптимальних швидкостей охолодження клітинних суспензій.