Контрольные работы по математике 5 класс зубарева: ГДЗ контрольные работы по математике 5 класс Зубарева Лепешонкова

Содержание

Математика 6 Зубарева — Рудницкая

Математика 6 Зубарева — Рудницкая

Контрольные работы по математике 6 класс (УМК Зубарева и др.)

Математика 6 Зубарева — Рудницкая. Контрольные работы (цитаты) из пособия для учащихся «Дидактические материалы по математике 6 класс к учебнику И.И. Зубаревой, А.Г. Мордковича»  (авт. В.Н. Рудницкая, изд-во «Экзамен», 2014), которое используется в комплекте с учебником «Математика 6 класс» авторов: И.И. Зубарева, А.Г. Мордкович.

Цитаты из вышеуказанного учебного пособия использованы на сайте в незначительных объемах, исключительно в учебных и информационных целях (пп. 1 п. 1 ст. 1274 ГК РФ): цитаты переработаны в удобный формат (каждая работа на 1-й странице), что дает экономию денежных средств учителю и образовательному учреждению в использовании бумаги и ксерокопирующего оборудования.

При постоянном использовании контрольных работ в 9 классе рекомендуем купить книгу: Виктория Рудницкая: Математика. 6 класс. Дидактические материалы к учебнику И.И.Зубаревой, А.Г.Мордковича. ФГОС, в которой кроме контрольных работ есть еще 36 самостоятельных работ по 4 варианта (ответов в пособии нет),  а также набор задач и упражнений развивающего характера. Материалы пособия также могут быть использованы в работе с шестиклассниками, обучающимися по учебникам математики других авторов в школах любого типа.

Для увеличения изображения — нажмите на картинку !
Чтобы скачать работу — нажмите на правую кнопку мыши и выберите «Сохранить изображение как …»


Контрольная работа № 1.

Рациональные числа. Сложение и вычитаниеКонтрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 1
Контрольная работа № 2.

Параллельные прямые. Осевая симметрияКонтрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 2 В-1Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 2 В-2
Контрольная работа № 3.

Умножение и деление положительных и отрицательных чиселМатематика 6 Зубарева — Рудницкая. Контрольная работа 3
Контрольная работа № 4.

Умножение и деление обыкновенных дробейдидактические материалы математика 6 Рудницкая. Контрольная работа 4 В-1Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 4 В-2
Контрольная работа № 5. Раскрытие скобок. Решение уравнений
Математика 6 Зубарева — Рудницкая. Контрольная работа 5
Контрольная работа № 6. Длина окружности и площадь круга
Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 6 в1Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 6 в2
Контрольная работа № 7. Делимость натуральных чисел
Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 7
Контрольная работа № 8. Признаки делимости
Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 8
Контрольная работа № 9.

Простые и составные числа. Разложение числа на простые множителиКонтрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 9
Контрольная работа № 10.

Пропорции. Решение задач с помощью пропорцийМатематика 6 Зубарева — Рудницкая. Контрольная работа 10
Контрольная работа № 11. ИТОГОВАЯ за 6 класс
Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 11 в1Контрольные по математике 6 класс Зубарева. Контрольная работа 11 в2

 


Вы смотрели Математика 6 Зубарева — Рудницкая. Контрольные работы (цитаты) из пособия для учащихся «Дидактические материалы по математике 6 класс к учебнику И.И. Зубаревой, А.Г. Мордковича»  (авт. В.Н. Рудницкая, изд-во «Экзамен», 2014)

Контрольные работы по математике 6 класс.автор зубарева и.и

контрольные работы по математике 6 класс.автор зубарева и.и

Версия: n/a
Язык: Русский
Проверено модератором: ДА
Файл: kontrolnye-raboty-po-matematike-6-klass.avtor-zubareva-i.i.zip
Скачано сегодня: 345 раз(а)
Скачано всего: 7938 раз(а)
Проверка на вирусы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Cкиньте пожалуйста решение итоговой контрольно работы по математике 6 класс,Автор:Зубарева,Мордкович!!!!
Зубарева И. Но кто сказал, что в процессе достижения своей цели использовать гдз по математике за 6 класс Зубарева – запрещено?
ГДЗ по Математике за 5 класс: Зубарева И. И., Мордкович А.Г. Авторы: Зубарева И.И. Мордкович А.Г. Домашние контрольные работы

Зубарева И. Данное пособие содержит разноуровневые контрольные работы для 6 класса в шести вариантах.
контрольные работы (в шести вариантах) за I полугодие 6-го класса для учащихся, занимающихся по учебнику «Математика — 6» И. И. Зубаревой и А. Г.
«готовые контрольные работы по математике 6 класс Зубарева Мордкович» — найдено более 1000 книг. 9 класс” и содержит контрольные работы по всем темам,
Контрольные работы по математике 5 класс автор учебника Зубарева И. Контрольные работы по математике 6 класс автор учебника Дорофеев Г.В.
автор Зубарева И.И. Самостоятельные и контрольные работы по математике для 6 класса к учебнику Г.В.Дорофеева, Л.Г.Петерсона ‘Математика: 6 класс’ Изд.
ГДЗ по математике 6 класс — Мордкович, Зубарева — домашняя контрольная работа номер №6-8.
Смотреть другую домашнюю работу и ГДЗ по математике!
Экзамены → Экзамены по Математике → Математика, 6 класс, Тетрадь для контрольных работ № 1, Зубарева И. материалов, рабочие тетради, авторы книг.

контрольная работа 4 по математике 5 класс ответы / Блог им. vix3daget / LiveStreet


Формат: PDF
Размер: 57.13 Мб

Похожие файлы

Контрольные 5 класс по математике,…
9 апр 2016. Контрольные в 5 класса по математике за 1, 2, 3, 4 четверти… Ответы на контрольную работу №2 на тему: Сложение и вычитание.
Контрольная работа по математике 5 класс 4…
Контрольная работа по математике для 5 класса, 4 четверть. Все действия с. Ответ: через 0, 8 часа между автомобилем и автобусом будет 76, 02 км.
Контрольные работы. Математика 5 класс.
Контрольные работы по математике для 5 класса… Задание 4. Решите. Ответ: в первый день собрали 163 кг картофеля, во второй 182, в третий 178.
Контрольная работа 4. Математика 5 класс 4…
Контрольная работа по математике для 5 класса, 4 четверть. Проценты и углы… Ответ: Витя прочел 40% кнгиги, ему осталось прочесть 60% книги.
Контрольные работы по математике — Олимпиада по…
Контрольные работы по математике для 1-8 класса… IV Международная олимпиада по математике для 1–11 классов. Для успешного выполнения. Готовые домашние задания: Решебник по математике: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 класс.
Решебник (ГДЗ) Математика. 5…
Чесноков А. С. «Математика. 5 класс. » ГДЗ. Чесноков А. С. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ. Вариант 1. К – 4 (Нурк, п. 2. 11). Вариант 1; К-1 (Виленкин, п. 5).
Контрольные работы по математике 5 класс, Н. Я.…
15 июн 2012. Все контрольные работы по математике за курс 5 класса в двуз. день они проехали с одинаковой скоростью такой же путь за 4 часа.
контрольные работы по матаматике 5 класс -…

19 сен 2013. Контрольные работы по математике 5класс. 4. На координатном луче, единичный отрезок которого равен длине одной. себя контрольную работу с вариантами ответов, спецификацию к ней, анализ работы в.
Дидактические материалы по математике — 5 класс,…
Дидактические материалы по математике — 5 класс, Чесноков, Нешков ( Ответы). Самостоятельные работы. Вариант 4. Задания 1-50. Задания 351-401. Контрольные работы к учебнику Математика, 5 класс Н. Я. Виленкин.
виленкин 5 класс гдз 6 контрольная работа -…
2 ноя 2015. виленкин 5 класс гдз 6 контрольная работа. гдз контрольные работы по математике 5 класс зубарева лепешонкова — Duration: 0:16.

kejyjep гдз по математике мои учебные достижения 4 класс истомина горина ред

гдз по математике мои учебные достижения 4 класс истомина горина ред .
6 класс. ГДЗ по Математике за 3 класс: Петерсон Л. Г. Части 1,2 и 3. Петерсон Л. Г. Части 1. . Мои учебные достижения. Контрольные работы к Математика.3 класс. Мои учебные достижения. Подробный решебник по математике к тетради 4-го класса автора Истомина. . ГДЗ Математика 4 класс Истомина (рабочая тетрадь) . помогут родителям быстро проверять и контролировать учебный процесс своего ребенка. Истомина, Горина — Математика. 4 класс. Мои учебные достижения. ФГОС обложка книги Математика. 4 класс. Мои учебные достижения. ФГОС 1 рец. Изображения обложек учебников приведены на страницах данного сайта исключительно в качестве иллюстративного материала (ст. 1274 п. 1 части четвертой Гражданского кодекса Российской Федерации). ГДЗ по математике 4 класс Истомина Часть 1, 2. 25 дек 2014 . Списывать все ответы на контрольной работе или при выполнении домашнего задания весьма нехорошо. Но использовать решебник . Математика 2 класс Мои учебные достижения ФГОС Истомина , Редько — ГДЗ решебник к учебнику по математике 4 класс Истомина ФГОС Часть 1, 2 Гармония.
ФГОС. Автор: Истомина , Горина , Редько. Аннотация, отзывы читателей, иллюстрации. Истомина, Горина — Математика. 4 класс. Мои учебные достижения. ФГОС обложка книги Математика. 4 класс. Мои учебные достижения. ФГОС 1 рец. Математика, 2 класс, Мои учебные достижения,. Истомина Редько позволят вам проверить. Истомина Н. Б. Математика. . гдз по математике 4 класс истомина гармония 2014 гдз по математике 4 класс . 7 окт 2013 . Рабочая программа по математике для 2 класса по программе Гармония ( автор Н. Б. Истомина) ФГОС . Для достижения этой цели необходимо организовать с учётом специфики предмета . учебного предмета « Математика» во 2 классе отводится 136 часов в год, 4 часа в неделю. Комментарии к каждому заданию итоговой работы находятся в пособии для учителя «Планируемые результаты по математике в 1-4 классах , их итоговая проверка и оценка (образовательная система «Гармония»)» (авторы Н. Б. Истомина , О. П. Горина, Т. В. Подробный решебник по математике к тетради 4-го класса автора Истомина. . ГДЗ Математика 4 класс Истомина (рабочая тетрадь) . помогут родителям быстро проверять и контролировать учебный процесс своего ребенка. 9 июн 2013 . Рабочая программа по математике для 2 класса составлена на основе . Соль-Илецка»; Учебный план образовательного учреждения МОАУ «СОШ №4 г. . Истомина Н.Б., Редько З.Б. Тетради по математике №1, №2 2 . под редакцией Г. С. Ковалёвой, О. Б. Логиновой.Оценка достижения . Книга: Математика. 4 класс. Мои учебные достижения. ФГОС. Автор: Истомина, Горина, Редько. Аннотация, отзывы читателей, иллюстрации. Купить . Сборник контрольных работ по математике 4 класс истомина arriliga Главная страница Новости . Тетрадь по математике 4 класс Истомина часть 2. … Тетрадь по математике. 4 класс. Литературное чтение. Тестовые задания. 2 класс. Кубасова О. В. Мои учебные достижения (контрольные работы). 2 класс. Истомина … Лучшее ГДЗ по Математике 3 класс Истомина Н.Б., Редько З.Б . гдз по русскому языку 4 класс гдз онлайн по математике 5 класс зубарева мордкович . Книга: Математика. 4 класс. Мои учебные достижения. ФГОС. Автор: Истомина, Горина, Редько. Аннотация, отзывы читателей, иллюстрации. Купить .

положительных и отрицательных чисел, числовой модуль

Начальник ШМО
учителя математики _______ Калашникова Ж.Ю Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №89»
Тематические контрольные работы по математике для 6 класса
по учебнику И.И. Зубарева и А.Г. Мордкович
Составители: учителя математики:
Калашникова Жанна Юрьевна
Столбова Людмила Антоновна
ЗАТО Северск
2016 год
Содержание
Тест №1 ………………………………………………………………………………………….3-6
Тест № 2 ………………… …………………………………………………………………….7-10
Тест №3 ………………………………………… ……………………………………………….11-14
Ответы …………………………………………………………………… …………………..15
Тест №1 «Положительные и отрицательные числа»
Вариант 1
Введите отрицательное дробное число:
-165
38
-7,92
67 Опишите событие «Число -5,5 отмечено на координатном луче»
Достоверно
Невозможно
Случайно

Какое из четырех чисел самое большое?
8,035
80,35
0,8035
803,5
Какая из точек расположена на координатной прямой справа от точки О (0)?
М (-4)
В (-15)
К (15)
Д (-1. 2)
Ночью температура воздуха была -5°С. Днем на термометре было уже +3°С. Как изменилась температура воздуха?
Увеличился на 8o
Уменьшился на 2o
Увеличился на 2o
Уменьшился на 8o
На координатной линии отмечена точка x (-2) — центр симметрии. Укажите координаты точек, расположенных на этой прямой симметрично точке x.

(-1) и (1)
(-1) и (1)
(3) и (-3)
(0) и (-4)
Какие точки на координатной линии не симметричны относительно начала координат — точка О (0).
B (-5) и C (5)
D (0,5) и E (-0,5)
M (-3) и K (13)
A (18) и X (-18)
Чему равна сумма числа 0,316 + 0,4?
0,356
0,716
4,316
0,32
Рассчитать 25% от 0,4.
0,1
0,001
10
100
Вычислить разницу между 9100 и 0,03
0,05
0,6
9,03
350 Вариант 2
Введите отрицательное дробное число.
8,63
-1045
913-0,2
Опишите событие «На координатном луче отмечена цифра 7».
Случайное
Невозможное
Достоверное
Какое число наименьшее?
15,49
154,9
1,549
1549
Какая из точек расположена на координатной прямой левее точки О (0).
А (-0,5)
В 6)
М (0,5)
К (38)
Днем термометр показывал +5°С, а вечером -2°С. Как изменилась температура воздуха?
Увеличился на 3°
Уменьшился на 7°
Уменьшился на 3°
Увеличился на 7°
На координатной линии отмечен центр симметрии — точка А (-3).Укажите координаты точек, расположенных на этой прямой симметрично точке А.

(-2) и (2)
(0) и (-5)
(-6) и (1)
(-1) и ( -5)
Какие точки координатной прямой не симметричны относительно начала координат — точка О(0).
A (6) и B (-6)
C (12) и D (-2)
M (-1) и K (1)
X (-9) и Y (9)
Какова сумма числа 0,237 и 0,3
0,24
3,237
0,537
0,267
Вычислить 20% от 0,5
10
0,1
0,2
0,01
0 Вычислить разницу между. 07 и 31001250.5
1
425 Тест № 2. Абсолютное значение числа. Противоположные числа.
Вариант 1
Какое из заданных чисел имеет наименьший модуль
-11
1013-4,196
-4,2
Ввести неверное равенство
85=-85
-1,9=1,9
35 = 3558 = -58 Модуль неотрицательного числа является неотрицательным числом. Это утверждение верно?
Да
Нет
Какое из этих чисел противоположно -34? 43-43-3434 Чему равно выражение — (- m), если m = -15
+15
-15
Вычислите значение выражения: -2.5 ∙ 4-919
-10
1
-1
Решите уравнение: x = 40-40
40
40 или -40
Какие целые числа расположены на координатной прямой между числами 2,75 и 3,9?
-2, -1, 1, 2
-1, 0, 1, 2, 3
-1, 0, 1, 2, 3, 4
-2, -1, 0, 1, 2, 3
Есть неравенство истинно -30> -50 Да
Нет
Укажите все целые числа x, если x≤30, 1, 2
0, 1, 2, 3
0, 1, 2, 3, 4
1, 2, 3
Опция 2
Какое из чисел имеет наибольший модуль?
-0,6
-50,603
493550,530
Ввести неверное равенство
-1. 5 = 1,512 = 12-117 = 117-325 = -325 Может ли модуль отрицательного числа быть отрицательным числом
Да
Нет

Какое из этих чисел противоположно 124?
-24
24
-124124 Чему равно выражение — (- k), если k = -9
-9
+9
Вычислить значение выражения: 2,5: -0,5 + 1,250
15
— 2,5
2,5
Решите уравнение x = 100100
-100
100 или -100
Какие целые числа расположены на координатной прямой между числами 1 и — 4.5
-4, -3, -2, -1, 0
-3, -2, -1
-5, -4, -3, -2, -1
-4, -3, -2, — 1, 1
Верно ли неравенство -25Да
Нет
Укажите все целые числа x, если x≤44, 3, 2
0, 1, 2, 3
1, 2, 3, 4
0, 1, 2, 3, 4
Тест №3. Сравнение чисел
Вариант 1
Какое неравенство неверно?
-20 > 2
0 -16 > -7
-5

-320 -920 >
=
Верно ли, что число 0 больше любого отрицательного числа?
Да
Нет
Число а неотрицательно.Как записать это утверждение в виде неравенства?
a0Укажите наибольшее заданное число.
0,16
-3018-0,4
0,01
Для каких натуральных значений x справедливо неравенство x≤44, 3, 2
1 , 2, 3, 4
4, 3, 2, 1
0, 1, 2, 3
При каких целых значениях y выполняется неравенство y -1
0, -1, 1
Нет таких значений
Числа -6; -3,8; -115; 0.8 расположены:
По убыванию
По возрастанию
В беспорядке
По радио передали прогноз погоды: ожидается понижение температуры до -20°С.Опишите это событие:
Невозможно
Верно
Случайно
Вариант 2
Какое неравенство верно?
-5 > 0
6 -34 > -40
-9 Какой знак нужно поставить между данными дробями, чтобы неравенство было правильным?
-1315 -715 >
=
Верно ли, что число 0 меньше любого отрицательного числа?
Да
Нет
Число x не больше нуля. Как записать это утверждение в виде неравенства?
х≥0х> 0х -5,92
1,7
-1000
35 При каких натуральных значениях a справедливо неравенство a≤3? 1, 2, 3
0, 1, 2, 3
1, 2
0, 1, 2
При каких целых значениях m выполняется неравенство m 0, -1, -2, -3, 1, 2, 3
0
Нет таких значений
Числа 1,2; -1. 2; -427; -100 расположены:
В беспорядке
По возрастанию
По убыванию
На координатной линии отмечена точка А (5). На этой прямой случайным образом была отмечена еще одна точка B. Его координатой оказалось число, противоположное 5. Опишите это событие.
Случайно
Верно
Невозможно
Ответы
Тест № 1 Тест № 2
№ Вариант 1 Вариант 2 3 2
8 2 3
9 1 2
10 4 1
№Вариант 1 вариант 2
1 3 2
2 1 4
3 1 2
4 4 3
5 2 1
6 3 4
7 3 3
8 4 1
9 1 2
10 2 4

Тестовый номер 3
№ Опция 1 Опция 2
1 4 3
2 1 2
3 1 2
4 3 4
5 1 3
6 2 1
7 4 4
8 2 3

В рамках занятия будет рассмотрено понятие модуля действительного числа и введено несколько его основных определений, затем будут рассмотрены примеры, демонстрирующие применение различных из этих определений.

Тема: Реальные числа

Урок: Модуль вещественных чисел

1. Определения модулей

Рассмотрим такое понятие, как модуль действительного числа, у него есть несколько определений.

Определение 1. Расстояние от точки на координатной прямой до нуля называется модулем числа , являющегося координатой этой точки (рис. 1).

Пример 1. … Обратите внимание, что абсолютные значения противоположных чисел равны и неотрицательны, так как это расстояние, но оно не может быть отрицательным, а расстояния от чисел, симметричных относительно нуля, до начала координат равны равный.

Определение 2. .

Пример 2. Рассмотрим одну из задач, поставленных в предыдущем примере, чтобы продемонстрировать эквивалентность введенных определений. , как видите, с отрицательным числом под знаком модуля, добавление еще одного минуса перед ним дает неотрицательный результат, как следует из определения модуля.

Последствие. Расстояние между двумя точками с координатами на координатной прямой можно найти следующим образом независимо от взаимного расположения точек (рис. 2).

2. Основные свойства модуля

1. Абсолютное значение любого числа неотрицательно

2. Модуль продукта является продуктом модулей

3. Приватный модуль — это приватный модуль

3. Решение проблем

Пример 3. Решить уравнение.

Раствор. Воспользуемся вторым определением модуля: и запишем наше уравнение в виде системы уравнений для разных вариантов раскрытия модуля.

Пример 4. Решить уравнение.

Раствор. Получаем аналогично решению предыдущего примера.

Пример 5. Решить уравнение.

Раствор. Решим через следствие из первого определения модуля: . Изобразим это на числовой оси с учетом того, что искомый корень будет находиться на расстоянии 2 от точки 3 (рис. 3).

Исходя из рисунка, получаем корни уравнения: , так как точки с такими координатами находятся на расстоянии 2 от точки 3, как и требуется в уравнении.

Ответ. .

Пример 6. Решить уравнение.

Раствор. По сравнению с предыдущей задачей есть только одно осложнение — это отсутствие полного сходства с формулировкой следствия о расстоянии между числами на оси координат, так как под знаком модуля стоит знак плюс, а не минус подписать. Но привести к нужному виду не сложно, что мы и сделаем:

Отобразим это на числовой оси аналогично предыдущему решению (рис.4).

Корни уравнения .

Ответ. .

Пример 7. Решить уравнение.

Раствор. Это уравнение еще немного сложнее предыдущего, так как неизвестное стоит на втором месте и со знаком минус, кроме того, оно имеет еще и числовой множитель. Для решения первой задачи воспользуемся одним из свойств модуля и получим:

Для решения второй задачи изменим переменные:, что приведет нас к простейшему уравнению.Согласно второму определению модуля… Подставив эти корни в уравнение замены, получим два линейных уравнения:

Ответ. .

4. Квадратный корень и модуль

Довольно часто в ходе решения проблем с корнями появляются модули, и следует обращать внимание на ситуации, в которых они возникают.

При первом взгляде на это тождество могут возникнуть вопросы: «зачем модуль?» и «почему идентификация неверна?» Оказывается, на второй вопрос можно привести простой контрпример: если это должно быть правдой, что равносильно, но это ложное тождество.

После этого может возникнуть вопрос: «не решает ли такое тождество проблему», но на это предложение есть и контрпример. Если это должно быть правдой, что эквивалентно, и это ложная идентичность.

Соответственно, если вспомнить, что квадратный корень из неотрицательного числа является неотрицательным числом, а значение модуля неотрицательным, становится понятно, почему приведенное выше утверждение верно:

.

Пример 8. Вычисление значения выражения.

Раствор. В таких задачах важно не сразу бездумно избавляться от рута, а использовать вышеуказанное тождество, т.к.

Состоит из положительных (натуральных) чисел, отрицательных чисел и нуля.

Все отрицательные числа и только они меньше нуля. На числовой оси отрицательные числа располагаются слева от нуля. Для них, как и для положительных чисел, определено отношение порядка, позволяющее сравнивать одно целое число с другим.

Для каждого натурального числа n существует одно и только одно отрицательное число, обозначаемое -n , которое дополняет n до нуля: n + (− n ) = 0 … Оба номера называются напротив друг для друга. Вычитание целого числа из эквивалентно сложению с его противоположностью: -a .

Свойства отрицательных чисел

Отрицательные числа подчиняются почти тем же правилам, что и натуральные числа, но имеют некоторые особенности.

Исторический очерк

Литература

  • Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. — М.: АСТ, 2003. — ISBN 5-17-009554-6
  • Глейзер Г.I. История математики в школе. — М.: Просвещение, 1964. — 376 с.

Ссылки

Фонд Викимедиа. 2010.

  • Причинение вреда по неосторожности
  • Неотропикс

Смотреть что такое «Неотрицательное число» в других словарях:

    Вещественное число — Вещественное или действительное число представляет собой математическую абстракцию, возникшую из-за необходимости измерения геометрических и физических величин окружающего мира, а также выполнения таких операций, как извлечение корня, вычисление логарифмов, решение… … Википедия

    обычно небольшое неотрицательное целое число — часть кодировки, которая представляет значения неограниченного неотрицательного целого числа, но где малые значения чаще встречаются (ITU-T X.691 ). Темы… … Справочник технического переводчика

    РЕАЛЬНОЕ ЧИСЛО — действительное число, положительное число, отрицательное число или нуль. Понятие дифференциального числа возникло путем расширения понятия рационального числа. Необходимость в этом расширении обусловлена ​​как практическим использованием математики для выражения . .. … Математическая энциклопедия

    Простое число — Простое число — это натуральное число, имеющее ровно два различных натуральных делителя: единицу и само себя. Все остальные натуральные числа, кроме одного, называются составными. Таким образом, все натуральные числа больше единицы… … Википедия

    натуральное число — ▲ целочисленное выражение, действительное, число натуральное число неотрицательное целое; выражает количество отдельных целых предметов, в каком л. агрегаты; обозначают количество реальных целых предметов; выражение чисел.четыре … Идеографический словарь русского языка

    Десятичная — Десятичная дробь — это разновидность дроби, представляющая собой способ представления действительных чисел в виде, где знак дроби: или, или, десятичная точка, служащая разделителем между целой и дробной частями числа номер… … Википедия Википедия

Не имеет специального номера.

Примеры написания цифр: + 36, 6; — 273; 142. (\ displaystyle +36 (,) 6; \ (-) 273; \ 142. (2))) символы плюс и минус задают не знак выражения, перед которым они стоят, а знак арифметического действия, так что знак результата может быть любым, он определяется только после выражение оценивается.

Помимо арифметики, понятие знака используется и в других разделах математики, в том числе для нечисловых математических объектов (см. ниже). Понятие знака важно и в тех разделах физики, где физические величины делятся на два класса, условно называемые положительными и отрицательными, например, электрические заряды, положительная и отрицательная обратная связь, различные силы притяжения и отталкивания.

Знак номера

Положительные и отрицательные числа

Нет знака, присвоенного нулю, то есть + 0 (\displaystyle +0) и — 0 (\displaystyle -0) это одно и то же число в арифметике. В математическом анализе значение символов + 0 (\displaystyle +0) и — 0 (\displaystyle -0) может различаться, см. об этом Отрицательный и положительный ноль; в информатике компьютерное кодирование двух нулей (целочисленный тип) может отличаться, см. Прямой код.

В связи с вышесказанным вводятся еще несколько полезных терминов:

  • Число неотрицательное , если оно больше или равно нулю.
  • Число не положительное если оно меньше или равно нулю.
  • Положительные числа без нуля и отрицательные числа без нуля иногда (чтобы подчеркнуть, что они не равны нулю) называются «строго положительными» и «строго отрицательными» соответственно.

Та же самая терминология иногда используется для реальных функций. Например, функция называется положительной, , если все ее значения положительны, , неотрицательной, , если все ее значения неотрицательны и т. д.Еще говорят, что функция положительна/отрицательна на заданном интервале ее определения..

Пример использования функции смотрите в статье Квадратный корень # Комплексные числа.

Модуль (абсолютное значение) числа

Если от числа x (\displaystyle x) отбросить знак, то полученное значение называется модулем или абсолютное значение числа x (\displaystyle x), его обозначают | х | . .. (\ displaystyle | x |.) Примеры: | 3 | = 3; | — 3 | = 3.(\ displaystyle | 3 | = 3; \ | (-3) | = 3.)

Для любых действительных чисел a, b (\ displaystyle a, b) выполняются следующие свойства.

Знак для нечисловых объектов

Угловой знак

Величина угла на плоскости считается положительной, если она измеряется против часовой стрелки, в противном случае — отрицательной. Аналогичным образом классифицируются два случая вращения:

  • вращение на плоскости — например, вращение (–90°) по часовой стрелке;
  • вращение в пространстве вокруг ориентированной оси обычно считается положительным, если выполняется «правило карданного подвеса», в противном случае считается отрицательным.

Указатель направления

В аналитической геометрии и физике продвижения по заданной прямой или кривой часто условно делят на положительные и отрицательные. Это деление может зависеть от постановки задачи или от выбранной системы координат. Например, при вычислении длины дуги кривой часто бывает удобно поставить этой длине знак минус в одном из двух возможных направлений.

Вход в компьютер

старший бит
0 1 1 1 1 1 1 1 = 127
0 1 1 1 1 1 1 0 = 126
0 0 0 0 0 0 1 0 = 2
0 0 0 0 0 0 0 1 = 1
0 0 0 0 0 0 0 0 = 0
1 1 1 1 1 1 1 1 = −1
1 1 1 1 1 1 1 0 = −2
1 0 0 0 0 0 0 1 = −127
1 0 0 0 0 0 0 0 = −128
Для представления знака целого числа в большинстве компьютеров используется

По модулю числа называется само это число, если оно неотрицательно, или то же число с обратным знаком, если это отрицательно.

Например, модуль 5 равен 5, модуль –5 тоже 5.

То есть под абсолютным значением числа понимается абсолютное значение, абсолютное значение этого числа без учета его подписать.

Обозначается следующим образом: | 5 |, | НС |, | и | и т.д.

Правило :

Объяснение:

|5| = 5
Это читается так: модуль числа 5 равен 5.

|–5| = –(–5) = 5
Это читается так: модуль числа -5 равен 5.

|0| = 0
Это читается так: модуль нуля равен нулю.

Свойства модуля:

1) Абсолютное значение числа является неотрицательным числом:

| и | ≥ 0

2) Модули противоположных чисел равны:

| и | = |– a |

3) Квадрат абсолютного значения числа равен квадрату этого числа:

| и | 2 = a 2

4) Модуль произведения чисел равен произведению модулей этих чисел:

| а · б | = | и | · | б |

6) Модуль частных чисел равен отношению модулей этих чисел:

| и : б | = | и | : | б |

7) Модуль суммы чисел меньше или равен сумме их модулей:

| а + б | ≤ | и | + | б |

8) Модуль разности чисел меньше или равен сумме их модулей:

| а б | ≤ | и | + | б |

9) Модуль суммы/разности чисел больше или равен модулю разности их модулей:

| а ± б | ≥ || и | – | б ||

10) Постоянный положительный множитель можно взять вне знака модуля:

| м · и | = м · | a |, m >0

11) Степень числа можно взять вне знака модуля:

| и к | = | и | k, если k существует

12) Если | и | = | б | тогда a = ± b

Геометрический смысл модуля.

Абсолютное значение числа — это расстояние от нуля до этого числа.

Для примера снова возьмем число 5. Расстояние от 0 до 5 такое же, как от 0 до -5 (рис. 1). А когда нам важно знать только длину отрезка, то знак имеет не только значение, но и значение. Однако это не совсем так: мы измеряем расстояние только положительными числами — или неотрицательными числами. Пусть значение деления нашей шкалы равно 1 см. Тогда длина отрезка от нуля до 5 равна 5 см, от нуля до –5 тоже 5 см.

На практике расстояние часто измеряют не только от нуля — точкой отсчета может быть любой номер (рис. 2). Но суть от этого не меняется. Запись вида | а — б | выражает расстояние между точками a и b на числовой прямой.

Пример 1. Решение уравнения | НР – 1| = 3.

Решение .

Суть уравнения в том, что расстояние между точками NS и 1 равно 3 (рис.2). Поэтому от точки 1 отсчитываем три деления влево и три деления вправо — и мы ясно видим оба значения НС :
НС 1 = –2, НС 2 = 4.

Мы можно вычислить.

NS — 1 = 3
NS — 1 = -3

NS = 3 + 1
NS = -3 + 1

NS = 4
│ = 4
нс = –2.

Ответ: NS 1 = –2; НР 2 = 4.

Пример 2. Найти модуль выражения:

Решение .

Сначала выясните, является ли выражение положительным или отрицательным. Для этого преобразуем выражение так, чтобы оно состояло из однородных чисел. Корень из 5 искать не будем — это довольно сложно. Поступим проще: поднимем 3 и 10 в корень. Затем сравните значения чисел, составляющих разницу:

3 = √9. Следовательно, 3√5 = √9 √5 = √45

10 = √100.

Мы видим, что первое число меньше второго. Следовательно, выражение отрицательное, то есть его ответ меньше нуля:

3√5 – 10

Но по правилу абсолютное значение отрицательного числа равно тому же числу с обратным знаком. У нас есть отрицательное выражение. Поэтому необходимо изменить его знак на противоположный. Противоположностью 3√5 — 10 является — (3√5 — 10). Раскроем в нем скобки — и получим ответ:

–(3√5 – 10) = –3√5 + 10 = 10 – 3√5.

Ответить .

Зубарев Артур

Передовой опыт современного Perl

50 советов по написанию более эффективного, надежного и удобного в сопровождении кода Perl

Рейтинг Артура: 5,0

15 ноября 2014 г. Артур Зубарев написал: «Современные лучшие практики Perl. 50 советов по написанию более эффективного, надежного и удобного в сопровождении кода на Perl», Дамиан Конвей, O’Reilly Media Video Review
Это мое второе видео от Дамиана за год.На этот раз я решил посмотреть, как автор предоставляет образовательный контент по лучшим практикам Perl. Как специалист по базам данных, я должен заявить, что следование лучшим практикам — это важно, это похоже на ту страховочную сетку, которую вы, возможно, видели в цирке. Речь идет не столько о стандартах, сколько о том, как создавать более выровненный код, готовый к чтению и, следовательно, понятный другим или вам самим через некоторое время, что наиболее важно, это защищает вас от распространенных ошибок программирования на том или ином языке. Это также прозрачно делает вас лучшим разработчиком в то же время.Сначала со значительными, а затем с небольшими усилиями. Так что учитесь и придерживайтесь этого. Дамиан проделал потрясающую работу, предоставив массу полезной и продуманной информации, конкретных примеров по многим темам. Я бы хотел, чтобы у меня был такой учитель, когда я учился. Каждая видеоглава заканчивается кратким изложением наиболее важных тем, что позволяет через некоторое время вернуться к ключевым моментам. Perl, печально известный как один из самых трудных для чтения языков, если он создан другими программистами (сотни способов сделать то же самое).Современный Perl — это не бегство от старого. Видео останется таким же важным сегодня, каким оно могло бы быть много лет назад (если бы существовало) или через десять лет. Это должно быть хорошим вложением в вашу карьеру. Мне понравились и я пересмотрел обе главы о подпрограммах (так часто встречаются), а также о вводе-выводе (потому что они немного сложны). Но даже тема о встроенных модулях неожиданно оказалась очень информативной. Даже глава об именовании была чем-то, что могло заполнить пробелы в знаниях. Обработка ошибок обязательна к просмотру.Думаю, друг друга будет чем дополнить. У меня есть мысль, что это видео относится не только к Perl-разработчикам, но и ко всем/любым разработчикам, которые пишут на императивном языке. И я также думаю, что это видео совершенно уникально с точки зрения содержания и охвата. Я не вижу, как это может быть лучше, я не программировал 10 тысяч часов на Perl, и я полностью осознаю, что Дамиан — опытный (первоклассный) разработчик, к которому нужно прислушиваться. Оценка 5 из 5 от меня. Отказ от ответственности: я получил это видео бесплатно для обзора в соответствии с программой O’Reilly Reader Reviewer. Полный обзор >

Изучение Java 8

Рейтинг Артура: 4.0

09.11.2014 Артур Зубарев написал: Отличное видео для начинающих программировать на Java
Почему я решил учиться на Java 8, так это из-за всего последнего шума вокруг него. Оказывается, слухи о кончине Java сильно усилились. Так что изучение Java 8 может, и я действительно верю, стать очень хорошей инвестицией в вашу карьеру.Я должен начать с того, что мне нравится, что Майк Келли — отличный лектор. Тем не менее, Майк — это то, чем должен быть каждый учитель: у него четкий голос с хорошим темпом, и он преподносит материал не торопясь. Курс, который преподает автор, довольно базовый, но вы сможете создать консольное Java-приложение, близкое к реальному. Если у вас уже есть некоторые базовые знания о том, как писать на любом другом процедурном языке, вы в основном получите представление о том, как использовать Eclipse для продуктивного кодирования на Java. Некоторые основы повторяются иногда несколько раз больше, чем мне нравится, но повторение полезно для обучения. Как я и намекал, здесь вы не узнаете ни об операциях с базой данных CRUD, ни о RESTFULL, ни о веб-приложениях, но, несмотря на это, Майк учит достаточно, чтобы самостоятельно разобраться с этими особенностями, в конце концов, поскольку Java очень живая, существует огромное сообщество пользователей, которое всегда готовы помочь вам на форумах или IRC-чатах. Если бы я имел право давать советы по подготовке материала, я бы предложил изменить порядок некоторых разделов, чтобы, например, операторы For Loops или If были рассмотрены перед занятиями или модульным тестом.Еще одним советом Майку будет намек на то, что нужно чаще останавливаться, позволяя выполнять упражнения на собственном тренажере. В целом, это отличный учебный материал, подчеркну, для новичков в мире Java. 4 из 5 — это то, что я думаю, что это должно быть оценено. Отказ от ответственности: я получил бесплатную версию этого видео для ознакомления в рамках программы O’Reilly Reader Reviewer. Полный обзор >

PostgreSQL: запуск и запуск

Рейтинг Артура: 5.0

3 ноября 2014 г. Артур Зубарев написал: PostgreSQL: Up and Running by Regina Obe, O’Reilly Media Book Review
Как я уже упоминал в своем предыдущем сообщении в блоге, базы данных в последнее время находятся в центре внимания, слева и справа. Это было основной причиной, по которой я выбрал еще одну книгу по базам данных для обзора*. Я знаю, что хранилища данных NoSQL сейчас более модны, но традиционная СУБД не дала бы им свою чистую установочную базу так легко, как сейчас.Вторая причина заключалась в том, что, хотя я и работаю с SQL Server полный рабочий день, я подозревал, что могу что-то упустить, не ознакомившись с тем, что большинство ИТ-специалистов могут назвать конкурентами. Действительно, наличие бэкдора или, точнее, механизма, позволяющего встраивать пользовательские расширения (называемые надстройками из PG 9.1) в ядро ​​базы данных, позволяет поднять PostgreSQL на новые высоты без дорогостоящих обновлений. Одним из интересных (по крайней мере для меня) является хранилище ключей и значений под названием HStore http://tinyurl.com/7ebg3nw. Просто для справки: начиная с SQL Server 2014, механизм In-Memory является частью основной базы данных. Я упоминал, что RDMBS еще не сдаются? В книге упоминается так много разных версий PostgreSQL, что у меня так много раз голова кружилась, пытаясь вспомнить, что используется в какой версии или отличается. После прочтения книги я начал подозревать, что автору было бы лучше сосредоточиться на последней версии, потому что предыдущие сборки очень разные.В целом, я не могу понять, что было основной целью этой книги. Освещение материала скудное или неглубокое, конечно, в результате книга довольно короткая, и вы всегда можете купить другую книгу или запросить различные форумы или IRC-чаты. Ну, книга ответила на мои основные и второстепенные интересы, и, похоже, я пока не самый большой поклонник PostgreSQL как механизма базы данных. Почему? Вероятно, это потому, что я слишком избалован установкой SQL Server и забыл, как работать. Я, как разработчик базы данных и администратор базы данных, нуждающийся в перезапуске базы данных после простой модификации файла безопасности или настройки памяти с помощью SHMMAX или потоков для многократного восстановления резервной копии, заставляет меня хихикать.Однако у PostgreSQL есть много преимуществ, я тоже признаю. Что мне понравилось, так это возможность сделать резервную копию одной таблицы или иметь резервные копии, которые можно восстановить в любой версии ядра базы данных, что является большим плюсом. Не говоря уже о триггерах представлений, незарегистрированных таблицах или ограничениях исключения. Прочтите книгу, чтобы узнать намного больше. Что касается самой книги, Регина и Лео проделали фантастическую работу, они очень хорошо знают продукт, моя оценка — 5 из 5. *Отказ от ответственности: я получил эту книгу бесплатно в обмен на рецензию в рамках программы O’Reilly Reader Review Program.Полный обзор >

Начало работы с Impala

Интерактивный SQL для Apache Hadoop

Рейтинг Артура: 4. 0

24.10.2014 Артур Зубарев написал: Простой для понимания хороший старт для работы с Impala
Impala — это недавнее, но очень ценное дополнение к экосистеме Hadoop. Должен сказать (после прочтения книги) Cloudera сделала большой шаг вперед в правильном направлении. Причина воплощения Impala в жизнь — распространение SQL.SQL как язык имеет много разновидностей, но в той или иной форме он уже известен специалистам по работе с данными, переходящим в Hadoop с различных платформ и СУБД. Impala реализует подмножество спецификации SQL ANSI-92, несмотря на то, что даже это подмножество достаточно мощно, чтобы сделать разработчика продуктивным. На мой взгляд, поскольку SQL основан на алгебре и наборах, а также поскольку HDFS (Hadoop) просто может предоставлять наборы данных, Impala — правильный выбор для MDL и DDL даже для проектов больших данных. На 110 страницах книга не очень длинная, но имейте в виду, что Impala как продукт все еще находится в активной разработке, в качестве бонуса у автора есть тесные отношения с продуктом, работающим в Cloudera, это большой плюс, в результате чего топ-профессионал содержание. Джон структурировал книгу таким образом, что она в основном разделена на две части: 1-я и самая большая посвящена реализации Impala и ее роли в анализе и обработке данных, 2-я часть охватывает наиболее часто используемые задачи, подводные камни или просто советы и приемы. Чего я не нашел, так это того, как использовать его с Hive, Scoop, HBase и Pig, за это я уберу звезду из своего рейтинга. Позвольте мне повторить, что в книге рассматривается дистрибутив Cloudera Hadoop Impala. Если вы используете другой дистрибутив, Impala не является его частью.Как я уже сказал, я даю этой книге 4 из 5 звезд. Хорошая работа Джон! Отказ от ответственности: книга была предоставлена ​​мне бесплатно в рамках программы O’Reilly для блоггеров-рецензентов. Полный обзор >

Использование Flume

Гибкая, масштабируемая и надежная потоковая передача данных

Рейтинг Артура: 4.0

11 октября 2014 г. Артур Зубарев написал: «Использование Flume: гибкая, масштабируемая и надежная потоковая передача данных», Хари Шридхаран, O’Reilly Media Book Review
Использование Flume — одна из книг из так называемой серии «Большие данные». Flume — один из завершенных проектов инкубатора Apache Foundation, и на момент написания этой статьи он имеет версию 1.5, что означает (в терминах OSS) зрелый продукт. Насколько он проверен в бою, я не могу сказать, так как не использую его, но наш мир все больше полагается на быстрые и распределенные методы обработки данных журнала. Я искренне верю, что стоит потратить время на изучение технологий завтрашнего дня и предложить использовать их в нужный момент и при удобном случае. Я уверен, что мое собственное путешествие по данным естественным образом когда-нибудь приведет меня к использованию Flume, и я не удивлюсь, если это произойдет в ближайшее время.Я уверен, что эта книга продвинет специалиста по работе с большими данными (таких, как я) на один или два шага вперед, несмотря ни на что. Если вы планируете участвовать в проекте или POC с участием Flume, эта книга просто необходима. Если вы уже пользуетесь ею, эта книга тоже стоит ваших денег, и не только «на всякий случай». Работа Хари (который до Cloudera работал в таких знаковых компаниях, как Yahoo!), вероятно, имеет фундаментальное значение для Flume. Вот почему это помогает: Оценка того, подходит ли Flume для удовлетворения потребностей/целей вашего проекта/бизнеса; В книге достаточно кода (только для Java) для создания простых расширений или индексов Flume. Полный охват трех популярных методов сериализации данных Сохранение журналов и даже обработка в пути Оптимизация Flume Настройка и мониторинг производительности Если вы хотите знать, почему я поставил этой книге 4 звезды из 5, потому что Структура или последовательность книги, которую я вижу, должна быть другой, 1-я должна быть основами 1-я, она не слишком логично изложена. Книга немного суховата (может быть, на мой вкус), то есть нет практических, «из окопов» примеров, зачем нужна та или иная настройка, конфигурация, в каких обстоятельствах; Ориентирован на Java и обсуждает только продукты Apache. Отказ от ответственности: я получил бесплатную копию этой книги в обмен на написание рецензии в соответствии с правилами программы рецензирования читателей. Полный обзор >

Освоение Vim

Понимание малоизвестных функций Vim для более эффективного редактирования

Рейтинг Артура: 3.0

23.09.2014 Артур Зубарев написал: Смотрите силу ВИМ!
Vim и текстовые редакторы из его семейства невероятно мощные, многофункциональные и расширяемые. Они работают на всех возможных ОС, на самом деле они есть у меня на телефоне Android. Кроме того, я знаю людей, которые отрицают возможности всех IDE на рынке в пользу использования VIM.Полные пакеты программного обеспечения и веб-сайты создаются исключительно с использованием VIM. Но, возможно, для многих кривая обучения на самом деле довольно крутая или выглядит пугающей, особенно в начале. Вот почему я вижу большую ценность в визуальном обучении, таком как этот урок. И он достаточно длинный. Несмотря на то, что он работает в течение нескольких часов (на странице продукта O’Reilly не указано точное время работы), приготовьтесь потратить как минимум вдвое больше времени на обучение. Это потому, что вы хотите освоить инструмент, а не просто признать его возможности.Вопреки моему вкусу, автор решил сосредоточиться примерно на 80%, говоря наоборот, демонстрируя в нем команды VIM (здесь я забегу вперед и скажу, что это во многом повлияло на мой трехзвездочный рейтинг). Кроме того, я сначала попытался изучить файл vimrc, упомянутый в начале, кроме того, Дамиан решил просто «погрузиться» в редактор, не вдаваясь в подробности о том, как работает расширяемость, но он упомянул, что его vimrc очень длинный. Точно так же не было предоставлено никакой дополнительной информации о том, как установить VIM или его плагины (которые нужны каждому типичному) опытному пользователю, но некоторые из них были упомянуты.Это все мелкие (поскольку Google и Bing находятся на расстоянии одного клика) элементы, но они делают такое, казалось бы, видео «от среднего до продвинутого» неполным, я признаю, что я сделал десятки таких остановок и переходов во время обучения, и я откровенно свидетельствую, что не смог определить, какой уровень пользователя, для которого предназначен этот учебник. В голову даже начали лезть крамольные мысли (которые потом рассеялись), что, может быть, Google мог бы быть хорошим учителем для ВИМа. Не так. Есть в этом видео и положительные моменты. Много. Мне понравилась часть о визуальных режимах, «поиск» был раскрыт настолько полно, насколько я могу себе представить, мой любимый раздел был о складывании, я никогда не видел его раньше.Забавно, в заключении автор заявил, что он покрыл только 1% редактора, почувствуйте мощь VIM! Полный обзор >

Успенский закрытый мир

Что на самом деле означают базы данных?

Рейтинг Артура: 5,0

12.09.2014 Артур Зубарев написал: Открытие для разработчиков реляционных баз данных!
Как опытный специалист по базам данных и MVP SQL Server, я фактически не знал об одном из самых важных понятий [известной мне] реляционной теории — предположении о закрытом мире.Честно говоря, я подошел к возможности посмотреть видео с набором очень низких ожиданий, ожидая, что скоро зевну и очень мало узнаю, боже, как же я ошибался! Я действительно чувствовал, что вернулся в свой поздний подростковый возраст, сидя в университете, и это было приятное чувство, однако CJ Date вовсе не звучало [скучно], как любой из моих университетских профессоров, это был взрыв полезной, проницательной информации. информации каждую секунду. Действительно, автор происходит из предприятия (IBM), а не академического сообщества.Темп видео быстрый, так как оно наполнено действием, но таким образом каждый ваш цент / пенни работает. Я признаю, что вам нужно будет знать несколько терминов 3VLS — или получить известность, но вам также нужно будет понимать принципы PK-FK, кортежи и быть очень логичным, чтобы извлечь максимальную выгоду из видео. Часть о целостности данных – это КЛЮЧ! Часть по устранению NULL — это ДРАГОЦЕННЫЙ КАМЕНЬ. НЕ пропустите эти два. Сядьте, расслабьтесь, будьте готовы сделать паузу и подумать, и наслаждайтесь видео, очень рекомендуемым для тех, кто строит реляционные базы данных.Вердикт: 5+ из возможных 5. Это откровение! Полный обзор >

Поваренная книга Java

Решения и примеры для разработчиков Java

Рейтинг Артура: 5,0

09.09.2014 Артур Зубарев написал: Тщательное и всестороннее освещение современных методов разработки Java
Как я и ожидал, вы найдете образцы кода и приемы, охватывающие широкий спектр жизни наших разработчиков, от создания сетей до веб-разработки, создания и выпуска библиотек, профилирования и отладки кода. В целом книга очень хорошо структурирована.Кроме того, эта книга также очень поможет, если вы планируете освоить или начать кодирование на Groovy или Clojure, что я и планирую сделать. Я смог найти больше, чем мне было нужно. На самом деле, через день или два после того, как я получил книгу, мне нужно было настроить скрипт массовой загрузки данных на стороне сервера, он был написан на простом Java на основе примера из DataStax, но я увидел больший потенциал и применил одну из ОО-методов, чтобы сделать часть кода можно использовать повторно… Полный обзор >

Практическое программирование с R

Напишите свои собственные функции и симуляции

Рейтинг Артура: 4.0

01.09.2014 Артур Зубарев написал: Весело, весело читать книгу
Одним словом, интересно, интересно читать! Каждая глава или упражнение полны вкусной и полезной информации, поскольку автор проводит вас через несколько очень увлекательных проектов. Вы изучите множество не столь очевидных методов, которые помогут вам создавать более производительные, более точные приложения, более быстрый рабочий код с меньшим количеством ошибок, а также погрузитесь в некоторые малоизученные области R. Мне больше всего нравится часть о векторизации, и я даже пытался изменить свой код, чтобы сделать это, но это все еще продолжается, так как я не могу проверить свои изменения по своему вкусу.Другие части книги, которые мне понравились и которые, как я надеюсь, будут полезны большинству читателей, касаются работы с фреймами данных, матрицами, векторами, списками, а также средами (нигде больше об этом не упоминалось). Классы S3/4 и ref были и в значительной степени остаются неясными после прочтения этой книги. Сюжет почти не освещался. Жаль, такая востребованная тема. Интеграции с другими языками тоже нет. Таким образом, есть возможности для дальнейшего улучшения, тем не менее, я предвижу, что книга вызовет больший интерес к дальнейшему изучению R.Суть в том, что книга может служить дополнительным или вспомогательным материалом и вдохновлять на дальнейшее чтение. Ставлю этой книге четыре звезды из пяти. Отказ от ответственности: книга была предоставлена ​​мне бесплатно в соответствии с правилами программы рецензирования читателей O’Reilly. Полный обзор >

Изучение PHP, MySQL, JavaScript, CSS и HTML5

Пошаговое руководство по созданию динамических веб-сайтов

Рейтинг Артура: 5,0

15 августа 2014 г. Артур Зубарев написал: Обязательная книга для тех, кто начинает плавать в водах веб-разработки
Это был довольно долгий обзорный опыт в моей жизни! Неудивительно, что в книге 700 страниц, но, боже мой, она совсем не скучная.Признаюсь, я пропустил несколько страниц здесь и там, но это было полезно, я даже смог создать свой собственный небольшой, полнофункциональный веб-сайт во внутренней сети моей компании, который получает запросы на восстановление резервной копии базы данных и регистрирует историю их обработки; MySQL, JavaScript и Ajax (да, в книге это тоже рассматривается). Должен признаться, что я не использовал CSS так часто, как следовало бы, но я планирую вернуться к этой книге, чтобы применить еще несколько передовых методов к моему веб-сайту (глава 20 по CSS3), чтобы сделать его более привлекательным. Позвольте мне заявить, что это своевременный выпуск обновления для изучения PHP, MySQL, JavaScript, CSS и HTML5, который на этот раз является третьим изданием этой книги, как раз в то время, когда внедрение HTML5 набирает обороты. Что касается самой книги, то она стоит ваших денег настолько, насколько она стоит каждого вашего пенни: каждая глава ограничена, так что вы сразу перейдете от страницы печатной книги к реальным примерам реализации. Книга очень хорошо структурирована, в ней много (26), но емких глав, которые заканчиваются вопросами, помогающими запомнить то, что вы узнали (это мой предпочтительный способ изучения), в книге есть ответы в приложении.Если вы хотите услышать мое нытье, то, может быть, я должен сказать, что автор книги придерживается использования Zend Framework, а не других, поэтому, несмотря на то, что это очень популярная и зрелая платформа для разработки и имеет все прибамбасы, которые вы можете Если вам нужно запустить веб-сайт коммерческого уровня, вам может понадобиться выяснить, как вы будете разрабатывать и развертывать с использованием других фреймворков, которые использует ваша компания. Также книга не распространяется на модульное тестирование. Что мне понравилось: раздел Ajax и HTML5 — мои любимые.Полный обзор >

Веб-разработка Flask

Разработка веб-приложений с помощью Python

Рейтинг Артура: 5,0

23.06.2014 Артур Зубарев написал: Очень перспективный фреймворк, объясненный опытным профессионалом
Я помню, как Мигель на одной из образовательных веб-трансляций OReilly приветствовал аудиторию на трех или четырех языках. Энергичный, полный мудрости, творчества и тепла. Как же я был счастлив, когда увидел, что его будущая книга доступна для рецензирования в рамках программы Reader Reviewer Program? Безмерно! И мои ожидания оправдались: и Мигель, и Фласк РОК! Написано очень профессионально, лаконично и в то же время с ощущением, что автор является вашим другом, защитником и учителем.Таким образом, сам Flask кажется относительно новичком на этапе Web 2.0, выглядит завершенным и зрелым с активным длинным списком коммиттеров. На мои вопросы (в том числе и к автору) ответили моментально. Очень хорошая поддержка. Не могу нарадоваться продукту, как книге, так и фляге. Итак, подробнее о книге: она проведет вас по основам Flask и расскажет, как бы вы использовали ее для создания полностью работающего, но современного приложения Web 2.0. Я без проблем использовал Ubuntu 14.Книга очень хорошо организована, такое ощущение, что я посещаю мастерскую веб-приложений. Постепенно поднимаемся по канатам мощной гигантской Фляги. Python как язык очень гостеприимный, но в то же время мощный, я почти не концентрировался на его внутренностях, поэтому никаких твердых предварительных знаний о любом Python действительно не требуется. Опять же, Мигель — искусный учитель, даже та часть книги, где речь шла о базе данных, была написана, поэтому я чувствовал себя полностью оторванным от того, что именно представляет собой мой уровень сохраняемости, даже ближе к концу, когда вы готовы к развертыванию, вы не чувствуете себя перегруженным специфики, Мигель остается нейтральным и непредвзятым к сторонним инструментам, я не знаю, как Мигелю удалось передать такой материал таким образом. Я уверен, что Flask совместим с Web 3.0, а также вооружен и готов к любой цели. Очень вдохновляюще! Ставлю этой книге 5 баллов, 100 из 100 от всего сердца. Возьмите его, даже если вы колеблетесь. Полный обзор >

Введение в d3.js: от разброса к диаграмме рассеяния

Рейтинг Артура: 5,0

4 июня 2014 г. Артур Зубарев написал: Введение в D3.js: от разбросанного к диаграмме рассеяния, видео Скотта Мюррея через OReilly Media Review
Введение в D3.js: Видео Скотта Мюррея From Scattered to Scatterplot входит в список моих любимых образовательных продуктов, жаль, что в GoodReads нет раздела видео. Неудивительно, что Скотт является доцентом USF и художником по коду: просто укажите в своем современном браузере его блог http://alignedleft.com! Кстати, мне довелось наблюдать, как он выступал на одной из бесплатных веб-трансляций OReillys на D3, и я был очень впечатлен преподавательскими способностями Скотта, глубиной технических знаний и, конечно же, его визуализацией данных. Признаться, для меня Скотт представляет следующее поколение учителей: профессионалов, подкованных в компьютерах и технологиях, которые много знают за пределами области преподавания. Но ладно, хватит о моих впечатлениях, я здесь, чтобы сообщить моему дорогому читателю, что этот видеопродукт превосходен. Откровенно говоря, это было первое, что я смотрел от OReilly, но Скотт и D3 оба потрясающие! Подробнее о видеокурсе сейчас, или давайте поговорим об образовательных видео в целом: это отличная идея! Почему у нас их мало? Итак, это видео, продолжительность которого составляет почти 3 часа, является одним из самых эффективных, которое может поставить вас в тупик, быстро, э-э, я имел в виду построение ваших визуализаций.Первоначально курс охватывает самые основы, поэтому никакого запугивания не требуется, он начинается мягко, в конце концов, Скотт не из тех учителей плавания, которые бросают своих учеников в бурный океанский колодец, несмотря на то, что курс включает в себя Mac и MAMP, видео демонстрирует методы, которые будут работать в Windows 7 или новее и в большинстве дистрибутивов Linux. Единственный нюанс, который вам придется запустить в современном браузере, и это разумный спрос на библиотеку JavaScript, которой является D3. Курс постепенно поднимает вас выше основ, где вы начинаете чувствовать себя сильнее, это случилось со мной в Transitions.Одно примечание Скотту: я хотел бы иметь больше упражнений после продвинутых частей. Еще больше веселья и продвинутых техник раскрываются ближе к концу как «Весы и топоры», и все это заканчивается, как в Cirque DuSoleil, фантастическим громким бумом: очень крутая визуализация данных, которой никому не будет стыдно похвастаться перед другом! И это тоже была моя любимая часть. В курсе очень содержательные разделы, их легко загрузить даже на старый iPad или планшет на Android, просто расслабьтесь и впитывайте крутые навыки! Я чувствую, что хочу поделиться с вами, и мне не терпелось начать визуализировать данные на работе (и как специалист по базам данных у меня их предостаточно 🙂 и дома (если моя жена не откажется от своего разрешения). Надеюсь, у тебя такой же зуд. Вердикт: 5 из 5 (можно 10?). Отказ от ответственности: я получил это видео бесплатно в рамках программы рецензирования блоггеров OReillys. Полный обзор >

MongoDB: полное руководство

Мощное и масштабируемое хранилище данных

Рейтинг Артура: 5,0

26.05.2014 Артур Зубарев написал: Очень хороший компаньон для тех, кто плывет по водам NoSQL
Кто из современных ИТ-специалистов никогда не слышал о больших данных или прозвище NoSQL? Вряд ли их немного.Неудивительно, что все издательства выпускают книги на эту тему с высокой скоростью. Но тогда у потребителя возникает вопрос, какую книгу выбрать? MongoDB: Полное руководство, 2-е издание Кристины Чодороу — мое второе лучшее чтение за 2014 год. Подробнее об этом позже. Но почему MongoDB? Ответ прост, похоже, это наиболее распространенный магазин NoSQL. Даже если вы не следите регулярно за техническими новостными статьями, имейте в виду, что MongoDB работает и поддерживается на многих платформах, от Linux любой версии до Windows Azure (облачная ОС). Недавно она объединила усилия с Cloudera, чтобы стать еще сильнее и сильнее.Что на самом деле выделяет MongoDB из толпы, вероятно, 150 других предложений NoSQL? На мой взгляд, это связано с тем, что MongoDB имеет простую для понимания реализацию, простоту сегментирования и масштабирования, запросы на основе JSON/JavaScript, знакомые разработчикам веб-масштабирования, и автоматическую балансировку нагрузки. Но пользователи должны освоить это. Особенно это касается такого быстро развивающегося продукта. Так что такая книга имеет смысл иметь (примечание: я не связан с O’Reilly). Итак, вернемся к тому, почему мне так понравилась эта книга? Это происходит по разным причинам, но я перечисляю только следующие три, которые больше всего повлияли на мое мнение: 1) При чтении кажется, что эта книга становится вашим техническим другом, путеводителем или компаньоном; 2) Даже для читателя, не являющегося техническим специалистом, или для тех, кто плохо знаком с хранилищами данных NoSQL, эта книга не несет с собой каких-либо крутых кривых обучения, она постепенно погружает в ремесло NoSQL и 3) Наконец, книга дает достаточно подробное представление о том, как сделать человека привратником MongoDB, зрелым профессионалом или просто парнем. Итак, чему вы научитесь? От базовых команд оболочки до создания документов, от запросов до настройки производительности, затем до репликации и балансировки нагрузки, восстановления в особых ситуациях, до, наконец, сохранения ваших данных и обеспечения целостности. Я думаю, этого достаточно для успеха, ведь на 400 страницах это блестящее 2-е издание Кристины Ходоров! Полный обзор >

Освоение Perl

Создание профессиональных программ на Perl

Рейтинг Артура: 5.0

27 февраля 2014 г. Артур Зубарев написал: Mastering Perl, 2nd Edition by brian d foy, O’Reilly Media Book Review
Что может быть лучше, чем получить книгу от известного автора (как минимум двух других книг), коммиттера Perl, участника и человека, который его преподает? Невозможно ответить, невозможно победить. Несколько слов о рейзе и… Я не верю в падение Perl, но вы можете не согласиться. Perl, даже за пределами программирования CGI, все еще жив, и… в нем можно многое сделать! Я также вижу в нем мощную платформу для работы с данными, текстом и обработки (со встроенным RegEx, не говоря уже о мощи CPAN). Книга потрясающая, даже несмотря на то, что я почти новичок (за свою жизнь под Linux я написал довольно много коротких строк, но в основном они были для тонкой обработки текста) в Perl. Книга не ограничивает вас в изучении предмета, как он представлен в книге. На самом деле, даже по мере прохождения в книге есть список ссылок на другие книги и дополнительный материал в конце каждой главы. Материал охватывает множество сложных тем, от того, как отлаживать программу на Perl с помощью различных отладчиков, профилировать ее, очищать до того, как писать собственные модули и, в конечном счете, способствовать успеху языка.Это интересно и легко читать, содержит полезные конкретные примеры и достаточно короткий код для понимания. Полный обзор >

JavaScript: полное руководство

Рейтинг Артура: 5,0

31.01.2014 Артур Зубарев написал: это не будет вашей первой и может быть второй книгой, если вы новичок в JavaScript
Лучшее название для этой книги было бы Библия JavaScript, но, увы, кажется, что эта торговая марка уже принадлежит другому издателю: Wiley. Чтение этой книги заставило меня чувствовать себя точно так же, как чтение Библии: немного продвинуться вперед, вернуться назад, читать медленнее, возобновить. Дело в том, что количество информации, сброшенной на вас, огромно и поэтому умоляет вернуться и пересмотреть главу или две. Пожалуйста, не поймите меня неправильно, это на самом деле хорошая вещь, эта книга должна быть сложной для тех, кто плохо знаком с JavaScript: король языков сценариев для Интернета, который, к моему удивлению, пытается свергнуть с престола Dart и, возможно, другие конкурсанты.Это факт, что книга пересматривается (большой +) уже в шестой раз и переиздается, так что Дэвид на 100% знает свою тему. Полный обзор >

Заниматься наукой о данных

Откровенный разговор с передовой

Рейтинг Артура: 5,0

16.01.2014 Артур Зубарев написал: Подробный совет о том, какой подход использовать в вашем проекте Data Science
Лучшее в этой книге то, что за одно вложение вы получаете всестороннее освещение на всю жизнь того, какой подход или алгоритм использовать для решения конкретной задачи по науке о данных. Вы должны чувствовать себя в большей безопасности после прочтения этой книги и, как следствие, с большим энтузиазмом и готовностью приступить к любому проекту по науке о данных. Полный обзор >

Поиск работы

Использование хакерских навыков для победы в игре по поиску работы

Рейтинг Артура: 5,0

08.12.2013 Артур Зубарев написал: Нестандартно, интересно читать, динамично
Позвольте мне сразу заявить — кто не читал эту книгу, многое упустил… эта книга — книга-компаньон, которая научит вас, как получить лучшую работу, предоставит вам множество инструментов, но позволит вам расти по карьерной лестнице. -мудро с ним, и я верю, что он останется актуальным в течение очень долгого времени.Полный обзор >

Python и HDF5

Открытие научных данных

Рейтинг Артура: 5,0

27.11.2013 Артур Зубарев написал: Отличное техническое чтение, лаконично, профессионально
Отличная книга, написана лаконично и профессионально. Автор позаботился о том, чтобы книга была полна полезных примеров, охватывающих каждый нюанс или важную функцию, поэтому чтение этой книги кажется естественным и логичным.Я также рад, что автор приложил значительные усилия, чтобы донести до разработчика правильные методы параллельного программирования, что очень жаль — обычное упущение во многих книгах для начинающих. Я уверен, что эта книга заставит вас начать или позволит вам начать кодирование для HDF5 в кратчайшие сроки. Я уверен, что эта книга будет использоваться в качестве настольного справочника (или на рабочем столе вашего компьютера). Полный обзор >

Принципы работы с большими данными

Подготовка, совместное использование и анализ сложной информации

Рейтинг Артура: 5.0

04.11.2013 Артур Зубарев написал: Принципиальный, полный мудрости и советов, но основательный
Фантастическая книга! Должна быть частью, если не еще, основ Больших Данных как области науки. Очень рекомендую тем, кто занимается Big Data. Тем не менее, я признаю, что эта книга — одна из моих лучших прочитанных в этом году по ряду причин: Книга полна мудрости, глубокого понимания, исторических фактов и примеров из реальной жизни того, как проекты больших данных зарождаются, работают и, к сожалению, иногда умирают.Но мало того, главное книга наполнена ценными советами, точными и даже подавляющими ссылками (с положительной стороны), и автор на этом не останавливается: существует множество технических выдержек, ссылок и примеров, позволяющих быстро выполнить множество сложных задач или дать вам представление о том, что нужно делать специалисту по работе с данными (извините за использование слова «практик», я просто не нашел для него лучшей замены). пытаясь сослаться на всех, кто сталкивается с большими данными).Имейте в виду, что образование Жюля Бермана связано с медициной, естественно, в этой книге много обсуждается эта тема, поскольку она очень дорога сердцу автора. это область науки или практики, где самые большие преимущества могут быть извлечены из проектов больших данных, это действительно медицинская наука, давайте сделаем рак историей! Лично мне, как специалисту по базам данных, BI, это помогло лучше понять мотивы, стоящие за инициативами Big Data, их подводные реки и высотные ветры, которые отклоняют или продвигают их вперед. Кроме того, меня впечатлила глубина и количество описанных в нем алгоритмов майнинга. Я должен сказать, что это сделало меня очень любопытным и заманчивым узнать больше об этих неотъемлемых атрибутах больших данных, поэтому я уверен, что постараюсь растянуть свой кошелек, чтобы приобрести несколько книг, в которых более подробно рассказывается о некоторых наиболее популярных из них. Полный обзор >

Поваренная книга Python

Рецепты для освоения Python 3

Рейтинг Артура: 5.0

17.09.2013 Артур Зубарев написал: Стоит каждой копейки, книга, которую хочется перечитывать снова и снова
Так и хочется сразу заявить, что эта книга — одна из таких редких «жемчужин»! Абсолютно стоит каждой потраченной копейки и, возможно, даже больше, поскольку позволяет делать больше за меньшее время или даже просто может быть использован для профессионального роста. Огромное спасибо Алексу Мартелли и Дэвиду Ашеру! Я не могу себе представить, сколько времени, энергии, проницательности и усилий авторы вложили в эту книгу, но это определенно одна из самых длинных профессиональных книг, которые я когда-либо читал. Как я уже сказал, эта книга очень обширна, ее объем составляет 608 страниц, и она затрагивает большинство, если не все, аспекты, с которыми типичный ИТ-специалист сталкивается в своей профессиональной жизни. Она может показаться очень сухой, и, на мой взгляд, так и должно быть, но это та книга, к которой хочется возвращаться снова и снова, раз за разом, год за годом, поэтому, если вам нужен какой-то конкретный рецепт, вы не почувствуете Книга очень короткая благодаря тому, как она структурирована. Имейте в виду, однако, что эта книга охватывает Python 3, а не 2.7, который поставляется с большинством дистрибутивов Linux. На самом деле я использую эту книгу, чтобы справиться с несколькими заданиями на работе, связанными с обработкой данных средней и высокой сложности для целей отчетности, поэтому было использовано несколько рецептов. А именно, это были «Струны и текст» гл. 2, «Числа, даты и время», гл. 3, «Файлы и ввод-вывод», гл. 4, затем перешел к «Функциям» гл. 7, за которым следует «Синтаксический анализ, изменение и перезапись XML», гл. 6.6 и, наконец, остановились на «Интеграции с реляционной базой данных», гл.6.8. Я бы хотел, чтобы глава 7 «Функции» предшествовала большинству других, потому что я думаю, что она должна быть сразу после «Итераторов и генераторов», которые мне нужно было использовать при расширении моей программы. Я должен сказать, что каждый сделал свое волшебство, в конце концов, Python отлично справляется с обработкой текста! После этого чтение продолжилось в свободной форме. Теперь позвольте мне немного рассказать о моем личном опыте: это было второе чтение электронной книги на моем недавно приобретенном Samsung Galaxy 8 Note после просмотра предыдущей книги, и на этот раз опыт на моем мобильном устройстве с помощью MoonReaderPro (который был обновлен до последней версии, которая должен был позаботиться о многих ошибках) непосредственно перед использованием, к сожалению, было не так уж хорошо.В частности, аспект форматирования, а именно часть кода электронной книги. Я не знаю, кого винить, но текст кода появился, потерял позиции перевода строки, а также подсветку синтаксиса. К сожалению, я не смог завершить электронную книгу .mobi на своем планшете, прибегнув к Foxit на своем старом ноутбуке. Тем не менее, я все же даю этой книге заслуженную оценку 5 из 5, потому что она очень хорошо выполняет то, что обещала. Полный обзор >

Героку: все работает

Простое развертывание и масштабирование приложений

Рейтинг Артура: 3.0

08.08.2013 Артур Зубарев написал: Кратко, легко читается
Вы опытный веб-разработчик или только начинаете писать масштабируемые приложения для Web 2.0/3.0? Или, может быть, у вас уже есть набирающее популярность приложение, которое заставляет вас беспокоиться о том, чтобы выдержать больший трафик? А может, вы в самом начале своей ИТ-карьеры наткнулись на странно звучащее и гиковское прозвище? Если что-то или все вышеперечисленное, не ищите дальше книгу Нила и Ричарда о Heroku: Up and Running.Действительно, он быстро погрузит вас в удивительный мир масштабируемых ИТ-операций и научит вас разумному, ответственному и технически точному использованию PaaS. Полный обзор >

Прорывные возможности: как большие данные меняют все

Рейтинг Артура: 5,0

12.07.2013 Артур Зубарев написал: Полезное чтение для тех, кто вступает на путь больших данных
Я уверен, что каждый ИТ-специалист, руководитель или любой, кто регулярно взаимодействует с базами данных, уже слышал о термине «большие данные».Однако, несмотря на то, что он, возможно, был придуман еще в 2000 году, фактическое повышение отказа только началось. Книга Джеффри Нидхэма как раз для тех, кто хочет прокатиться или уже на этой волне. Джеффри Нидхэм проведет вас через краткую историю больших данных и удивит полезными фактами, а также обязательно разъяснит вам ожидания, начиная с внедрения и заканчивая управлением предприятием, работающим с большими данными. Путешествие будет продолжаться и расширяться, охватывая аспекты приобретения, создания и управления предприятием по работе с большими данными.Полный обзор >

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Медицинские устройства улучшают качество жизни и увеличивают продолжительность жизни миллионов людей во всем мире 1 . Но после имплантации в организм пациента биообрастание — неспецифическая адсорбция биомолекул — часто закупоривает эти устройства и способствует снижению их работоспособности и срока службы. Для устройств, контактирующих с кровью, адгезия и агрегация тромбоцитов из текущей крови значительно сокращают срок службы функциональных устройств 2,3 .Вентрикулярные устройства, внутривенные канюли и стенты — все они подвержены риску тромбоза, который может увеличить риск эмболии и инсульта 4 . Белки могут прилипать к постоянным центральным венозным катетерам в течение 24 часов, и возникающий в результате тромбоз может привести к боли и инфекции 5,6 . Когда эти устройства загрязняются, для их замены часто требуются высокорисковые и дорогостоящие инвазивные операции, что значительно увеличивает нагрузку на пациентов и больницы.

Чтобы решить эти проблемы, устройства часто покрывают мягким материалом для предотвращения биологического обрастания. «Активные» покрытия, такие как лекарственное покрытие 7 или полимерные материалы, пропитанные смазкой 8 , можно использовать для снижения адгезии и активации тромбоцитов. Хотя эти подходы кажутся многообещающими в некоторых приложениях, они дают только краткосрочные преимущества из-за возможного истощения активных молекул из материала покрытия 9–11 , что приводит к сильным кровотечениям у пациентов ближе к концу срока службы функционального устройства. 12 . Напротив, «пассивные» стратегии покрытия, которые изменяют химический состав на границе раздела устройств и телесных жидкостей, являются масштабируемыми, настраиваемыми и недорогими.Материалами «золотого стандарта», используемыми для пассивных покрытий против биологического обрастания, являются полиэтиленгликоль (ПЭГ) 13 и его производные 14–16 , которые образуют плотный гидратационный слой за счет водородных связей с водой, что, как предполагается, способствует против биологического обрастания 17 . Тем не менее, ПЭГ имеет несколько критических недостатков, в том числе деградацию в результате гидролиза и самоокисления, приводящую к образованию активных форм кислорода 18–21 и снижению противообрастающих свойств с течением времени 22 .В последние годы было разработано много альтернатив ПЭГ 23 , включая цвиттерионные полимеры 24,25 , полимеры на основе фтора и акрилата 26–28 и полиглицидолы 29 . Полицвиттер-ионные материалы, в частности, продемонстрировали многообещающие свойства в качестве исключительных покрытий, препятствующих биообрастанию, хотя эти материалы все еще могут столкнуться с пониженной стабильностью при длительном применении из-за наличия склонных к гидролизу сложноэфирных связей 30–32 . Таким образом, существует острая необходимость в разработке материалов, которые обладают превосходной стабильностью и стойкостью к биообрастанию по сравнению с существующими материалами.Новые подходы, в которых используются высокоэффективные анализы для тщательного тестирования функций материалов, необходимы для ускорения открытия таких материалов против биологического обрастания следующего поколения, позволяющих разрабатывать покрытия, улучшающие характеристики медицинских устройств.

В этом исследовании мы использовали метод высокопроизводительного скрининга для оценки биологического обрастания библиотеки из 172 комбинаторных сополимерных гидрогелевых материалов, собранных из 11 различных мономеров на основе акриламида (рис. 1). Наши результаты показывают, что некоторые из этих материалов обладают замечательными свойствами защиты от биологического обрастания по сравнению с существующими покрытиями золотого стандарта.Эти полиакриламидные гидрогели обладают регулируемыми механическими свойствами, а простота их синтеза делает их легко адаптируемыми для биосенсорных покрытий. Хотя подходы комбинаторного скрининга использовались ранее для поиска материалов 33–35 , направленных на смягчение последствий морского или бактериального обрастания 36–39 , реакции на инородные тела 35,40 или адгезии клеток 41,42 , Насколько нам известно, это первая работа по предотвращению адгезии тромбоцитов, которая является критически важным начальным процессом биологического обрастания крови. Мы тщательно оценили противообрастающее поведение нашей библиотеки сополимерных гидрогелей с использованием высокой концентрации белков сыворотки и богатой тромбоцитами плазмы в течение длительного времени. Кроме того, мы использовали методы машинного обучения для выяснения молекулярных особенностей этих комбинаторных сополимерных гидрогелей, которые обуславливают их наблюдаемую способность к биологическому обрастанию. Мы показываем, что наш высокоэффективный сополимерный гидрогель превосходит современные материалы золотого стандарта с точки зрения повышения производительности и срока службы электрохимических биосенсоров in vitro и in vivo на нескольких моделях грызунов.

biorxiv;2020.05.25.115675v4/FIG1F1fig1Рис. 1. Полиакриламидные гидрогели в качестве покрытий для устройств против биологического обрастания.

а. Покрытие подложек гидрогелями, препятствующими биообрастанию, может уменьшить адгезию и агрегацию тромбоцитов. б. Мономеры, используемые для комбинаторного синтеза гидрогеля: акриламид (А), диметилакриламид (В), диэтилакриламид (С), (3-метоксипропил)акриламид (D), гидроксиметилакриламид (Е), гидроксиэтилакриламид (F), [трис(гидроксиметил)метил]акриламид. (G), акрилоилморфолин (H), (акриламидопропил)триметиламмоний (I), 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислота (J), N-изопропилакриламид (K), поли(этиленгликоль)метакрилат (L) , 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин (М), [2-(метакрилоилокси)этил]диметил(3-сульфопропил)аммоний (N), 2-гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА; О).в. Фотополимеризация (λ = 350 нм) полиакриламидных гидрогелей с использованием фенил-2,4,6-триметилбензоилфосфината лития (LAP) в качестве радикального фотоинициатора. д. Диапазон модулей Юнга для коммерческих полимеров: полиуретан (PU), силиконовые каучуки (SR), политетрафторэтилен (PTFE), поливинилхлорид (PVC), полиэтилентерефталат (PET), парилен C и полиметилметакрилат (PMMA). В этом исследовании гидрогели полиакриламидного сополимера были изготовлены с модулями упругости, подобными артериям человека.е. Колебательная реология сдвига гидрогелей, образованных мономерами с низкой (A100; верхняя) и высокой (G100; нижняя) молекулярными массами, указывает на постоянство модулей сдвига среди гидрогелей.

Дизайн комбинаторной библиотеки полиакриламидных гидрогелей для защиты от биологического обрастания

Здесь мы впервые попытались исследовать способность большой библиотеки химически различных гидрогелей полиакриламидных сополимеров уменьшать адгезию белков крови и тромбоцитов (рис. 1а). Несколько мономеров, полученных из акриламида, широко используются в биологических условиях (например,гели SDS-PAGE) и в биомедицинских применениях (например, контактные линзы, наполнители и материалы для доставки лекарств) и ранее продемонстрировали потенциал для использования в качестве инертных материалов в организме человека 43,44 . Чтобы максимизировать объем нашей оценки полиакриламидных материалов, мы выбрали 11 коммерчески доступных мономеров, производных акриламида, и изготовили библиотеку из 172 полиакриламидных сополимерных гидрогелей, содержащих уникальные бинарные комбинаторные смеси (100:0, 75:25, 50:50, 25: 75) этих мономеров в составе 20 мас. % мономера (фиг.1б, 1в; Дополнительные таблицы 1 и 2). Насколько нам известно, эта библиотека представляет собой самую большую комбинаторную библиотеку композиций гидрогеля на основе полиакриламида, оцененную на сегодняшний день.

Каждый из гидрогелей был приготовлен фотополимеризацией растворов форполимеров с использованием фенил-2,4,6-триметилбензоилфосфината лития (LAP) в качестве радикального фотоинициатора и простого светодиодного (λ = 350 нм) источника света. В ходе синтеза четыре состава сополимеров стали непрозрачными из-за нерастворимости полимерных цепей в водной среде и, таким образом, были исключены из дальнейшей оценки.Мы синтезировали наши гидрогели с содержанием мономера 20 мас.% для создания библиотеки материалов со значениями жесткости, имитирующими жесткость тканей вен или артерий человека (рис. 1d) 45,46 . Поскольку все оцениваемые мономеры были производными акриламида, коэффициенты реакционной способности для сополимеризации каждой пары мономеров (r1r2 ≈ 1) были такими, что ожидалось, что каждый сополимерный гидрогель будет включать статистическое включение каждой мономерной части по всей сети гидрогеля 47 . Кроме того, мы стремились обеспечить, чтобы последующие анализы строго отслеживали влияние химии полимеров на характеристики защиты от биологического обрастания, а не механики.Мы выполнили реологию колебательного сдвига на гомополимерных гидрогелях, содержащих два мономера с наиболее различающимися молекулярными массами: акриламид (A; M w = 71,08 г/моль) и [трис(гидроксиметил)метил]-акриламид (G; M w = 175,18 г/моль). Мы выбрали эти два состава для более глубокой механической характеристики, чтобы подтвердить, что различные члены нашей библиотеки гидрогелей обладают сходными механическими свойствами (рис. 1e). Эти исследования показали, что даже эти сильно отличающиеся друг от друга гидрогели демонстрируют аналогичные значения модуля накопления и потери при сдвиге, а также значения модуля упругости, аналогичные человеческим венам и артериям.

Адсорбция белков и гидрогели, устойчивые к тромбоцитам

Чтобы быстро оценить степень биологического обрастания этих гидрогелей параллельным образом, мы разработали высокопроизводительный анализ для скрининга адгезии тромбоцитов после инкубации в белковой сыворотке. В то время как точный механизм биообрастания еще точно не выяснен, широко распространено предположение, что такое загрязнение инициируется неспецифической адсорбцией белков из биологической среды 48 . Это нежелательное связывание белков с поверхностью биоматериала или устройства приводит к началу адгезии и агрегации тромбоцитов, что в конечном итоге вызывает тромбоз 48–51 .В то время как большинство тестов против биологического обрастания, представленных в литературе, сосредоточены на оценке адсорбции модельных белков в низких концентрациях (например, 1 мг/мл бычьего сывороточного альбумина 39 или 1 мг/мл фибриногена 52 ) на исследуемых материалах. , эти исследования не дают реалистичного представления о сложной среде биомолекул в крови 53 . В других исследованиях использовались более подходящие смеси биологических белков (например, фибриногена, бычьего сывороточного альбумина и лизоцима) или разбавленная или неразбавленная сыворотка или плазма для оценки биологического обрастания новых материалов, но только в течение короткого времени воздействия в диапазоне от 10 до 25 минут . 54,24 .Также изучалась способность отталкивать цельную кровь; однако в этих исследованиях кровь наносили на интересующий биоматериал всего на несколько секунд 55 . Следовательно, предыдущие исследования не дали достаточно реалистичного представления о сложной инженерной задаче, связанной с покрытиями, предотвращающими биообрастание в организме, из-за низких концентраций белка, недостаточно сложной биологической среды и короткого времени анализа 53 .

Чтобы идентифицировать противообрастающие материалы из нашей библиотеки сополимерных гидрогелей с трансляционным потенциалом, мы стремились подвергнуть эти материалы суровым условиям загрязнения в течение длительных периодов времени, которые, тем не менее, обеспечили бы простое и высокопроизводительное считывание активности загрязнения.Мы решили использовать подсчет тромбоцитов, чтобы обеспечить прямую и реалистичную метрику эффективности наших сополимерных гидрогелей против биологического обрастания, поскольку адгезия тромбоцитов вызывает окклюзию и приводит к тромбозу 7 . В этих анализах каждый гидрогель сначала инкубировали в 50% фетальной телячьей сыворотке (FBS) в течение 24 часов при 37 °C для введения неспецифической адсорбции белка (рис. 2a) перед инкубацией в богатой тромбоцитами плазме (PRP) в течение 1 часа. ч при 37°C для введения тромбоцитов, которые можно подсчитывать автоматически.Эти временные точки были выбраны для того, чтобы можно было различать лучшие составы при минимальных отклонениях, поскольку большее количество тромбоцитов приводило к более высоким вариациям (рис. 2b). Хотя мы не смогли различить четких тенденций в поведении сополимеров полиакриламида, исходя из их состава, гидрофобные мономеры, такие как N-изопропилакриламид (К100) или диэтилакриламид (С100), давали высокое среднее количество тромбоцитов (28 600 ± 11 000 тромбоцитов/см 2 и 9870 ± 13 тромбоцитов/см 2 соответственно).Напротив, сополимер гидроксиэтилакриламида (F) и диэтилакриламида (C) в соотношении 50:50, обозначенный как F50-C50, дает самое низкое количество тромбоцитов (82,0 ± 15 тромбоцитов/см 2 ) из всех протестированных материалов, значительно превосходя ПЭГ. (L; 4810 ± 520 тромбоцитов/см 2 ; p < 0,0001), 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин (M; 1330 ± 210 тромбоцитов/см 2; p = 0,0001), поли(2-гидроксиэтилметакрилат) (PHEMA; O; 9560 ± 650 тромбоцитов/см 2 ; p < 0,0001) и [(метакрилоилокси)этил]-диметил(3-сульфопропил)аммоний цвиттерион (N; 15900 ± 4200 тромбоцитов/см 2 ; p = 0.0007) составы гидрогеля (среднее значение ± стандартная ошибка, непарный t-критерий) (рис. 2c, дополнительная рис. 1). Таким образом, этот подход к высокопроизводительному скринингу обрастания белками крови и тромбоцитами позволил идентифицировать составы сополимерных гидрогелей на основе полиакриламида с превосходными свойствами против биообрастания по сравнению с полимерами золотого стандарта. В то время как адсорбция белка ранее исследовалась как показатель защиты от биообрастания, мы не наблюдали тенденций, коррелирующих адсорбцию IgG и фибриногена с адгезией тромбоцитов (дополнительная рис.2). Это наблюдение может указывать на то, что другие белки и/или специфические конформации адсорбированных белков (а не только количество) могут играть ключевую роль в адгезии тромбоцитов. Поскольку белковые слои развиваются непредсказуемо с течением времени, адсорбция белка может иметь ограниченную полезность в качестве метрики, коррелирующей с адгезией тромбоцитов 56 .

biorxiv;2020.05.25.115675v4/FIG2F2fig2Рисунок 2. Идентификация комбинаций сополимеров на основе акриламида, препятствующих биообрастанию.

а. Образцы гидрогеля сначала инкубировали в 50% эмбриональной телячьей сыворотке в течение 24 часов при 37 °C, чтобы обеспечить обширную адсорбцию белка образцами.Обогащенную тромбоцитами плазму (PRP), полученную путем центрифугирования крысиной крови, затем инкубировали на поверхности гидрогелей в течение 1 часа при 37°C. Некоторые полиакриламидные сополимерные гидрогели демонстрировали значительно меньшую адгезию тромбоцитов, чем контрольные образцы PEG, PHEMA и полицвиттерионных гидрогелей. б. Стандартная ошибка по сравнению со средним значением распределения количества тромбоцитов, полученного для каждого сополимерного гидрогеля. в. Тепловая карта средних значений адгезии тромбоцитов на образцах сополимерного гидрогеля, упорядоченных по весовому соотношению каждого мономера в составе гидрогеля (100/0, 25/75, 50/50, 75/25).Медианам, полученным в n ≥ 3 тестах, были присвоены цвета.

Затем мы провели сканирование обработанных образцов гидрогеля с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) для изучения морфологии тромбоцитов как индикатора активации тромбоцитов. На образце гидрогеля ПЭГ агрегаты тромбоцитов наблюдались по всей поверхности гидрогеля, хотя их морфология в целом была круглой, что указывает на то, что тромбоциты не были активированы 57 . Точно так же гидрогель PHEMA показал агрегаты круглых пластинок, присутствующих на его поверхности 56 .Напротив, полицвиттерионные материалы содержали меньше агрегатов тромбоцитов, но морфология этих тромбоцитов указывала на активацию — мы наблюдали, что эти тромбоциты трансформировались из сфероидной формы в выпуклые выступы на поверхности. На полиакриламидных гидрогелях F50-C50 мы наблюдали незначительную агрегацию тромбоцитов на поверхности и практически не активировали тромбоциты (дополнительная рис. 3).

Определение ключевых свойств мономеров для защиты от биообрастания

Чтобы помочь нам понять молекулярные особенности, обусловливающие наблюдаемые свойства защиты от биообрастания всех протестированных нами материалов, мы проанализировали физико-химические свойства каждого из мономеров и результирующие гидрогели и вклад этих свойств в склонность к загрязнению 58 .Использование подсчета тромбоцитов позволяет использовать входные данные, которые могут связать поведение полимера с эффективностью защиты от биообрастания, в отличие от анализов адсорбции белка, которые могут не давать прогностических моделей 41 . Давняя гипотеза относительно механизма предотвращения обрастания полимеров золотого стандарта заключается в наличии плотного слоя гидратации между поверхностью материала и водой, который образует физический и энергетический барьер для адсорбции белка, часто определяемый физико-химическими свойствами материалов. и поверхностная прокладка 59 .Эти свойства включают смачиваемость поверхности и гидрофильность, электрическую нейтральность, Н-связь и преобладание сильно гидратированных химических групп. Также было высказано предположение, что поверхностная упаковка играет роль в свойствах защиты от обрастания, что сильно коррелирует со способностью образовывать гидратационный слой вблизи поверхности. Молекулярное моделирование также показало, что свойства против биологического обрастания могут возникать из-за стерического отталкивания белков и полимерных поверхностей — что плотность привитых полимерных цепей просто вызывает сопротивление адгезии белков и препятствует их адсорбции на поверхности 17,60–62 .Многочисленные другие вычислительные и молекулярно-динамические исследования показали, что энтропийные вклады играют роль в предотвращении биообрастания 63,64 , при этом снижение подвижности лиганда может привести к энтропийному штрафу против адсорбции белка 65 . Пенна и др. определили важность подвижности лиганда и межфазной динамики, подчеркнув баланс свойств гидратации и динамический слой лиганда, который сильно влияет на энтропийные барьеры, связанные с противообрастающей эффективностью 66 .

Любопытно, что составы наиболее эффективных гидрогелевых составов, которые давали наименьшую степень адгезии тромбоцитов, не демонстрировали каких-либо интуитивных тенденций, поэтому мы использовали анализ машинного обучения, чтобы определить механистические факторы, лежащие в основе действия против биологического обрастания. Сначала мы классифицировали сополимерные гидрогели как «низкое количество тромбоцитов» или «высокое количество тромбоцитов» с помощью модели случайного леса, которая обеспечивает устойчивость к переобучению и возможность оценивать релевантность признаков данных через среднее снижение точности (MDA) (см. Технические подробности).Первоначально мы создали простой набор признаков (набор признаков A), отражающий состав полимера, посредством чего каждый полимер был представлен с использованием однократного кодирования алфавита мономеров, взвешенных по молярным соотношениям мономеров в соответствующих сополимерных гидрогелях. Анализ релевантности признаков в сочетании с анализом обогащения классов (рис. 3а, дополнительная рис. 4а) указал на то, что диметилакриламид (B), диэтилакриламид (C) и (акриламидопропил) триметиламмоний (I) связаны с сильным биообрастанием.Напротив, акриламид (А), (3-метоксипропил)акриламид (D) и акрилоилморфолин (Н) были важными мономерами в этих гидрогелевых составах, проявляющих превосходную защиту от биологического обрастания. Поскольку ни один из этих мономеров не входил в состав лучших гидрогелевых составов против биообрастания, мы определили, что комбинаторные составы, а не гомополимерные составы, имеют решающее значение для разработки прочных покрытий против биообрастания.

biorxiv;2020.05.25.115675v4/FIG3F3fig3Рис. 3. Релевантность признаков оценена для мономеров с использованием обученных моделей случайного леса.

а. Обогащение класса конкретных мономеров на основе исходных данных об адгезии тромбоцитов, что указывает на вклад отдельных мономеров в эффективность защиты от биологического обрастания. Это не учитывает присущие мономерам свойства, а просто дает количественную оценку вклада каждого конкретного мономера. б. Среднее снижение точности (MDA) значений дескриптора, оцененных с помощью набора признаков B, с суммированием важности признаков для всех мономеров. Положительные значения (черные) указывают на то, что функция имеет отношение к производительности модели, а отрицательные (белые) значения не информируют модель.в. Значения дескриптора с самым высоким общим MDA для мономеров в сополимерном гидрогеле с лучшими характеристиками защиты от биологического обрастания (F50-C50). Дескрипторы получают путем преобразования сложной химической информации о мономере в число, пригодное для анализа.

Это соображение мотивировало два подхода взвешивания как молекулярных характеристик каждого конкретного мономера, так и соотношения каждого мономера, присутствующего в конкретной рецептуре. В этом наборе функций мы увеличили разрешение молекулярных признаков, сгенерировав векторы физико-химических дескрипторов для мономеров, «вставив» эти векторы в кодировку однократного мономера и взвесив по молярным отношениям мономеров в соответствующих сополимерных гидрогелях (Особенность Комплект Б). Оценка f1 (общая мера точности модели) указывала на то, что эти наборы функций подходят для анализа данных (дополнительная таблица 3). Дескрипторы, как правило, представляют собой числовые значения, отражающие различные характеристики молекул, как простых, так и сложных. Например, характеристикой может быть количество доноров протонов или мера сложности молекулярного графа. Набор дескрипторов, рассчитанный для каждого мономера, включал 19 значений, разделенных между физико-химическими дескрипторами (LabuteASA, TPSA, MolLogP, MolMR), дескрипторами молекулярного графа (BalabanJ, BertzCT, Chi0, HallKierAlpha), дескрипторами водородных связей (LipinskiHBA, LipinskiHBD) и 3D. дескрипторы формы (FracCSP3, InertialShapeFactor, PMI1, PMI2, PMI3, RadGyration, SpherocityIndex, Asphericity, Excentricity), все они реализованы в библиотеке rdkit 67 (дополнительная таблица 4).

Проверка анализа характеристик мономеров, взвешенных по их молярным соотношениям, помогла точно определить соответствующие характеристики отдельных мономеров. Затем эти функции можно было бы выразить в виде дескрипторов (рис. 4b, дополнительная таблица 4, дополнительная рис. 5). Первые три функции относятся к физико-химическому дескриптору (MolLogP и LabuteASA) и семейству трехмерных форм (InertialShapeFactor). В целом было обнаружено, что наиболее значимыми функциями являются дескрипторы связности и формы: (i) InertialShapeFactor описывает распределение массы в молекуле (по трем основным моментам инерции), (ii) MolLogP является оценкой коэффициента распределения октанол/вода и фиксирует гидрофильность/гидрофобность молекулы (энергетическая характеристика), и (iii) LabuteASA описывает приблизительную площадь поверхности молекулы.Площадь поверхности молекул играет роль в эффективности защиты от биообрастания, поскольку все мономеры имеют площадь поверхности, доступную для других молекул (например, растворителя), а более высокие значения LabuteASA указывают на то, что доступна большая поверхность (рис. 3c).

biorxiv;2020.05.25.115675v4/FIG4F4fig4Рис. 4. Гидрогелевая защита электрохимического устройства продлевает срок службы и качество сигнала по сравнению с устройствами без покрытия и с покрытием из ПЭГ.

а. Электрохимические датчики на основе аффинности можно использовать для обнаружения окисления ферроцианидов (FeCN 6 ) 4-.b. Анализ in vitro для наблюдения за обрастанием кровью поверхности устройства. Зонды вставляются через крышку пробирки Эппендорф для предотвращения контакта с боковыми стенками. Биообрастание на устройстве уменьшает пики окисления и восстановления циклической вольтамперометрии (CV). в. Зонды были покрыты видимым слоем гидрогеля для уменьшения биологического обрастания. д. ЦВА-кривые были получены путем циклирования электродов между потенциалами окисления и восстановления ферроцианида. Репрезентативные графики показаны до и после добавления CaCl 2 .e.Настройка анализа in vitro. Пробирки переворачивали для обеспечения полного погружения зондов в кровь. ф. Устройства показывают видимые признаки обрастания после 2-часовой инкубации. грамм. Нормированная интенсивность сигнала, определяемая анодным пиковым током от CV, устройств после биообрастания. Данные отображают среднее значение ± стандартная ошибка, n = 4. Значимость определяли с помощью парного t-критерия.

Во втором подходе мы создали упрощенную версию набора признаков на основе дескрипторов путем суммирования векторов дескрипторов мономеров, взвешенных по их молярным соотношениям в соответствующих сополимерных гидрогелях (набор признаков C), и наши результаты показали важность функции дескриптора трехмерной формы (дополнительный рис.4б). Расширенный анализ неоднородности распределения количества тромбоцитов также показал важность стерического режима в наблюдаемом загрязнении (дополнительная рис. 6). В целом представляется, что соответствующие молекулярные особенности преимущественно характеризуют свойства, связанные со стерическим аспектом формирования поверхности и геометрией упаковки мономеров.

Механические и физические свойства наиболее эффективного гидрогеля

Несоответствие механических свойств многих материалов имплантатов и нативных тканей может привести к нежелательным явлениям, таким как иммунное отторжение, фиброзные реакции, травмы и тромбоз 68 .Таким образом, крайне важно, чтобы механические свойства биоматериала соответствовали окружающей ткани 69–71 . В частности, гидрогели широко настраиваются и имеют механическое сходство с биологической тканью, в частности с артерией и веной человека, что делает их полезными для имплантированных биосенсоров 72 (рис. 1d, 1e и дополнительная рис. 7). В то время как другие методы покрытия могут включать полимеры путем прививки или прививки из подходов, эти покрытия часто имеют толщину всего нанометров и имеют плохую механическую целостность, что делает их непригодными для использования в качестве мягкого интерфейса между имплантированными устройствами и телом.

Сначала мы оценили механические свойства нашего наиболее эффективного состава гидрогеля и контрольных гидрогелей, содержащих ПЭГ, поли(2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин) (ПМФХ), поли(2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин) (ПСБМА) и поли(2-гидроксиэтилметакрилат). ) (PHEMA) с использованием реологии (дополнительные рис. 7, 8). Реологические свойства при сдвиге были сопоставимы для каждого материала. Кроме того, мы использовали спектроскопию восстановления флуоресценции после фотообесцвечивания (FRAP) для оценки размера ячеек каждого из этих гидрогелевых материалов, которые оказались похожими друг на друга и значительно меньше размера альбумина 73 (дополнительная рис.7е). Мы также использовали наноиндентирование на основе интерферометрии, которое позволяет исследовать механику этих материалов во влажных условиях (дополнительные рис. 8a, 8c), а также испытания на растяжение (дополнительные рис. 8b, 8c), чтобы охарактеризовать модуль упругости нашего верха. — работающий гидрогелевый состав. В то время как мягкие материалы, обычно используемые в медицинской промышленности, имеют значения модуля Юнга на несколько порядков выше, чем у человеческих артерий, наше гидрогелевое покрытие F50-C50 демонстрирует механические свойства, аналогичные свойствам человеческих артерий 74 , снижая риск хронического воспаления и потенциальный отказ имплантата 75 . Кроме того, полиакриламидные гидрогели обладают повышенной стабильностью в различных условиях ускоренной деградации по сравнению с контрольными материалами, которые мы оценивали (дополнительная рис. 9).

Гидрогелевое покрытие электрохимических биосенсоров продлевает срок службы сенсора

Чтобы оценить полезность нашего нового сополимерного гидрогелевого материала, мы проверили его противообрастающие свойства при защите электрохимических биосенсоров в крови. Такие биосенсоры обычно предлагают многообещающую стратегию для непрерывного обнаружения аналитов in vivo, но их срок службы ограничен биологическим обрастанием 59,76 .Степень биологического обрастания можно количественно определить с помощью циклической вольтамперометрии (CV) для измерения анодного пикового тока. Подавая диапазон напряжений через электрод, перенос электронов и силу тока можно контролировать по анодному пику. По изменению этого пика можно оценить взаимодействие поверхности электрода с ионами (FeCN 6 ) 4- в растворе, а также время жизни и качество сигнала. Большее снижение сигнала указывает на барьеры для процесса переноса электронов и блокирование диффузии ионов к поверхности электрода из-за биообрастания 77 .

Были изготовлены устройства, состоящие из золотого (Au) рабочего электрода (WE), серебряно-хлоридного (Ag/AgCl) электрода сравнения (RE) и платинового (Pt) противоэлектрода (CE) (рис. 4a, 4b). ) с ПЭГ и гидрогелевыми покрытиями F50-C50 для оценки способности гидрогелевого покрытия продлевать срок службы устройства. Сначала мы выполнили измерения CV в цельной крови человека, обработанной Na 2 EDTA, с добавлением 15 мМ ионов ферроцианида (FeCN 6 ) 4-, чтобы установить базовый уровень (рис.4с). Затем устройства инкубировали в цельной крови человека, не содержащей ферроцианидов, смешанной с 50 мМ CaCl 2 , чтобы инициировать ускоренное свертывание крови 78,79 и активировать тромбоциты (дополнительная рис. 10). Через 2 часа зонды были помещены в тот же образец крови с добавлением ферроцианида для записи измерений CV (рис. 4d-f, дополнительная рис. 11). Поскольку добавление CaCl 2 быстро ускоряет свертывание крови, 2 часов было достаточно, чтобы наблюдать существенные различия в характеристиках зонда без полного свертывания кровяной среды 78 .При измерении тока анодного пика слабое появление других пиков наблюдалось для всех зондов, что указывало на изменение скорости диффузии. Сдвиг потенциала часто происходит из-за изменения концентрации Cl в крови от добавления CaCl 2 , так как эти концентрации влияют на электроактивное окно 80,81 . Значительное снижение пика наблюдалось для зонда, покрытого ПЭГ (50,8 ± 16%), в то время как гидрогелевое покрытие F50-C50 сохраняло силу тока (76.6 ± 21%) в этих анализах (рис. 4g). Непокрытые, непокрытые устройства также оценивались как контрольные (44,3 ± 9%) и существенно не отличались от зондов, покрытых ПЭГ (парный t-критерий, p = 0,931) (дополнительная рис. 11, 12).

Учитывая, что наш сополимерный гидрогель F50-C50 явно превосходит ПЭГ in vitro, мы приступили к тестированию эффективности этих двух материалов in vivo. Сначала мы попытались оценить загрязнение сенсорных зондов, имплантированных в бедренную вену крысы в ​​течение 5 дней (дополнительная рис.13а). Эти комплекты устройств включали два WE (один с покрытием PEG и один с покрытием F50-C50) и один RE (дополнительный рис. 13b, c) и имели диаметр ~ 500 мкм после гидрогелевого покрытия. CV выполняли в образце крови с добавлением (FeCN 6 ) 4- in vitro для определения интенсивности анодного тока до и после инкубации in vivo (в измерения для сравнения был включен свежий Pt-зонд). Через 5 дней датчик был извлечен из бедренной вены (дополнительный рис.13d, e), а гидрогелевые покрытия явно остались неповрежденными на поверхности электрода (дополнительный рис. 13f). Мы наблюдали значительное ухудшение сигнала от зондов без покрытия (снижение на 81 ± 27%) или с покрытием из ПЭГ (снижение на 83 ± 23%) в конечной точке исследования (дополнительная рис. 14-15). Действительно, две трети этих зондов оказались полностью нефункциональными после пяти дней имплантации in vivo. Напротив, мы могли получить четкие сигналы с заметно меньшим ухудшением сигнала (снижение на 24 ± 36%) от всех зондов, покрытых нашим гидрогелем F50-C50 (дополнительный рис.14-15). Результаты этого исследования показали, что зонды, покрытые F50-C50, работали намного надежнее, чем зонды без покрытия и с ПЭГ-покрытием. Гидрогелевое покрытие

позволяет проводить измерения in vivo в реальном времени с помощью ДНК-аптамерных биосенсоров

На основе описанного выше пилотного исследования in vivo мы оценили эти покрытия на биосенсорах реального времени, которые используют аптамеры с переключением структуры для непрерывного измерения конкретных аналитов in vivo 82– 85 . Вкратце, мы разрабатываем аптамеры так, чтобы они подвергались обратимому переключению структуры при связывании с мишенью, и мы конъюгировали электроактивные репортеры (например,г., метиленовый синий, МС) на дистальном конце аптамера (рис. 5а). Мы непрерывно измеряем перенос электронов между репортером и электродом, используя CV, что позволяет нам контролировать концентрацию аналита в режиме реального времени безреагентным способом в режиме реального времени. Мы и другие группы использовали такие датчики для непрерывного измерения системных концентраций низкомолекулярных препаратов in vivo 85,88 и даже для контроля их уровней с помощью контроля с обратной связью 87 , но биообрастание поверхностей этих устройств ограничивает их качество сигнала и, в конечном счете, их срок службы 88 .Поэтому мы стремились проверить, может ли наше высокоэффективное гидрогелевое покрытие улучшить характеристики электродов, функционализированных аптамерами, in vivo.

biorxiv;2020.05.25.115675v4/FIG5F5fig5Рис. 5. Гидрогелевое покрытие F50-C50 ДНК-аптамерного биосенсора обеспечивает непрерывный мониторинг канамицина in vivo в режиме реального времени.

а. ДНК-аптамеры, связывающие канамицин с высокой специфичностью, были функционализированы на кончике Au-зондов. б. Зонд вводили в бедренную вену крысы через катетер.Канамицин вводили в другую бедренную вену. в. Сигнальный ответ канамицина должен демонстрировать быструю кинетику и дозозависимость. д. Изображение устройства зонда аптамера. е. Репрезентативный график определения канамицина in vivo в реальном времени после введения различных концентраций препарата путем инъекции в контралатеральную бедренную вену. Закрашенные стрелки представляют собой инъекцию 200 мкл 200 мМ канамицина, а пустые стрелки указывают на инъекцию 100 мкл 200 мМ канамицина. Заштрихованная красная рамка представляет пиковую интенсивность исходного базового сигнала.ф. Интенсивность сигнала, указанную высотой пика, измеряли и нормализовали к базовому сигналу каждого зонда. Отклонение от базового сигнала между датчиками с покрытием PEG и F50-C50 показало способность гидрогеля F50-C50 поддерживать более высокий сигнал. Данные представляют собой среднее ± стандартное отклонение, n = 4, непарный t-критерий.

В качестве модельной системы мы использовали аптамеры аминогликозидов, которые связывают канамицин, который является широко используемым низкомолекулярным антибиотиком (молекулярная масса = 484,5 Да; диаметр ~ 1 нм) 89 . Чтобы сократить время диффузии лекарственного средства на поверхность зонда, мы уменьшили толщину гидрогелевого покрытия, покрыв электроды погружением в растворы прекурсоров для гидрогелей F50-C50 и ПЭГ и сразу же сшив их фотополимеризацией (дополнительная рис. 16) . С помощью FRAP-спектроскопии было определено, что размер ячеек полученного гидрогелевого покрытия составляет 2,33 ± 0,07 нм, что обеспечивает свободный транспорт канамицина. Мы провели три эксперимента с этой системой. Первоначально мы охарактеризовали адгезию тромбоцитов на зондах после инкубации в цельной крови человека, обработанной Na 2 EDTA, в течение трех дней при комнатной температуре.Мы наблюдали значительно меньшую адгезию тромбоцитов на зондах с покрытием F50-C50, чем на зондах с покрытием ПЭГ или без покрытия (дополнительная рис. 17). Затем аптамерные зонды вводили в систему циркуляции крови на 6 и 12 дней (дополнительная рис. 18а). В конце каждого анализа зонды анализировались с помощью СЭМ, которая показала, что гидрогелевые покрытия F50-C50 имели заметно меньшую адгезию тромбоцитов после обоих моментов времени, чем контрольные зонды (дополнительная рис. 18b).

Наконец, чтобы проверить функциональную эффективность этих гидрогелевых покрытий in vivo, мы имплантировали аптамерное устройство в бедренную вену крысы, как описано выше (рис.5б). Канамицин (0,1 мл или 0,2 мл при 200 мМ) вводили внутривенно в контралатеральную бедренную вену в разные моменты времени. Активность аптамера измеряли с помощью прямоугольной вольтамперометрии (SWV) при 400 и 60 Гц, и мы использовали кинетический дифференциальный метод измерения для компенсации дрейфа, как описано ранее 86 (рис. 5c, d). После установления равновесия в течение 60-120 минут после имплантации мы впервые успешно зафиксировали концентрацию лекарственного средства в реальном времени in vivo с помощью устройств с покрытием F50-C50 (рис.5e, дополнительный рис. 19). Пики сигнала в ответ на введение канамицина определяли в различные моменты времени в течение примерно 200 минут после инкубации и нормализовали по интенсивности исходного пика из-за различий между датчиками. В этих анализах датчики с ПЭГ-покрытием имели среднее отклонение от исходного сигнала 64,2 ± 16,1 %, в то время как улучшенные свойства покрытий F50-C50 против биологического обрастания привели к значительно меньшему отклонению, 33,8 ± 4,9 %, от исходного сигнала (рис. .5f) (среднее ± стандартное отклонение; n = 4, данные проанализированы с помощью непарного t-критерия, где p = 0,01).

ОБСУЖДЕНИЕ

В этой работе мы разработали библиотеку из 172 полиакриламидных сополимерных гидрогелей, самую обширную библиотеку этого типа, созданную на сегодняшний день, чтобы найти покрытия против биологического обрастания для биомедицинских устройств, которые превосходят современные материалы золотого стандарта. Анализ машинного обучения высокопроизводительных параллельных анализов обрастания тромбоцитов показал, что соответствующие механизмы, лежащие в основе наблюдаемых свойств этих материалов против биологического обрастания, возникают из-за свойств стерической и инерционной формы мономеров, используемых в этих гидрогелях. Мы также продемонстрировали, что наиболее эффективная композиция обладает механическими свойствами, напоминающими свойства артерий человека. Наконец, мы подтвердили полезность этого состава гидрогеля для улучшения характеристик биосенсорных устройств как in vitro, так и in vivo.

Насколько нам известно, только небольшая часть полиакриламидных полимеров была исследована ранее в качестве кандидатов для покрытий против биологического обрастания, в том числе полученные из акриламида 54,90 , гидроксиэтилакриламида 52,91 , (3-метоксипропил )-акриламид и N-изопропилакриламид 92 .Полимеры на основе полиакриламида обладают высокой стабильностью в течение длительного времени в физиологических условиях, что позволяет использовать их в медицинских устройствах, требующих длительного срока службы 93,94 .

В то время как ПЭГ и цвиттер-ионные полимеры считаются золотым стандартом материалов для противообрастающих покрытий, наш анализ тромбоцитов выявил многочисленные гидрогелевые составы на основе полиакриламидного сополимера, демонстрирующие превосходные характеристики против биологического обрастания, что подчеркивает перспективность производных полиакриламида в этих областях применения.

Выбранная нами рецептура гидрогеля ПЭГ L100 (диакрилат ПЭГ Mn 780 и акрилат ПЭГ 480) была выбрана таким образом, чтобы создать гидрогель ПЭГ, жесткость которого существенно не отличалась от других гидрогелей в нашей библиотеке при том же содержании полимера. Поскольку другие мономеры ПЭГ также исторически использовались для исследований против биологического обрастания, а именно диакрилаты ПЭГ и диметиакрилаты ПЭГ различной молекулярной массы, мы оценили три альтернативных состава: (i) ПЭГДМА740 (15% масс.) плюс ПЭГМА550 (5% масс.%), (ii) PEGDA10K (20 мас.%) и (iii) PEGDMA10K (20 мас.%).Каждый из этих составов содержал 20 мас.% твердых веществ и 1 мас.% фотоинициатора. Мы обнаружили, что эти составы демонстрируют значения модуля накопления при сдвиге в диапазоне более двух порядков (дополнительная рис. 20) и напоминают значения, определенные для библиотеки гидрогелей на основе полиакриламида (рис. 1e). Кроме того, мы обнаружили, что эти альтернативные гидрогели ПЭГ демонстрируют более высокую адсорбцию IgG и фибриногена, чем первичный контроль ПЭГ L100 (дополнительная рис. 21a), в то время как адгезия тромбоцитов была одинаковой для всех оцениваемых составов (дополнительная рис.21б). По этой причине мы были уверены в нашем использовании L100 в качестве репрезентативной композиции ПЭГ во всех наших последующих экспериментах.

Поведение различных составов сополимеров против биологического обрастания оценивалось с использованием алгоритмов машинного обучения с несколькими различными наборами характеристик для выяснения молекулярных особенностей, обуславливающих наблюдаемое поведение. Свойства, которые были общими для самых эффективных составов гидрогеля (набор признаков B), были в значительной степени представлены дескрипторами связности и формы.В сочетании с другими исследованиями 58,65,66 , указывающими на то, что подвижность лиганда вносит энтропийный вклад в защиту от обрастания, эта работа дает критическое представление о молекулярных механизмах, лежащих в основе поведения против биологического обрастания, и потенциально позволяет рационально разрабатывать покрытия следующего поколения. Недавно Ростам и соавт. разработали библиотеку полимеров (мет)акрилата и (мет)акриламида для модулирования реакции инородного тела на имплантированные материалы и использовали подходы машинного обучения для анализа важных химических дескрипторов, определяющих фенотип макрофагов и обрастание имплантата.Хотя в этом исследовании вместо гидрогелей использовались массивы чистых полимеров, стерические (и электронные факторы) также были приписаны важности признаков 35 .

Мы стремились устранить топографию поверхности как фактор, влияющий на различия в биологических характеристиках в библиотеке PAAm, путем полимеризации гидрогелей между предметными стеклами. Хотя изображения СЭМ показали, что различные оцениваемые составы гидрогелей демонстрируют разные уровни активации тромбоцитов (дополнительный рис.3), различия в топографии поверхности гидрогеля, которые были очевидны в СЭМ, связаны с обработкой образца, при которой гидрогели лиофилизировали перед визуализацией. Чтобы оценить истинную топологию поверхностей гидратированного гидрогеля, мы провели оптическую микроскопию подмножества материалов, включая наш наиболее эффективный состав полиакриламида, гомополимерные гидрогели, входящие в состав лучшего состава, подмножество различных полиакриламидных гидрогелей в библиотеке и контрольные материалы. . Изображения оптической микроскопии (дополнительный рис.22a-g) показали, что все оцениваемые материалы являются относительно плоскими, с изменением профиля высоты << 3 мкм и имеют незначительную шероховатость поверхности (дополнительная таблица 5). Поскольку топография и шероховатость поверхности гидрогелей одинаковы для всех оцениваемых материалов, мы считаем, что топография поверхности не является важной переменной в библиотеке гидрогелей.

Когда в качестве покрытия на электрохимическом биосенсорном устройстве использовался высокоэффективный гидрогель сополимера полиакриламида, мы наблюдали незначительное снижение сигнала in vitro в присутствии цельной крови. Механизм этого улучшенного сигнала можно объяснить двумя критическими факторами, которые усиливаются гидрогелем. Во-первых, поверхность оголенного электрода подвергается воздействию широкого спектра молекул, что приводит к широким пикам, в то время как поры гидрогелевого покрытия не пропускают молекулы, слишком большие для диффузии через матрицу, что уменьшает ширину пиков, наблюдаемую с зондами с гидрогелевым покрытием. Во-вторых, интенсивность измеренных пиков сохраняется на протяжении всего анализа с зондами, покрытыми гидрогелем F50-C50, что свидетельствует о том, что этот состав предотвращает биообрастание 59,95 , позволяя интересующим молекулам диффундировать через матрицу гидрогеля и обратимо связываться с поверхность для получения сигнала.Напротив, зонды с ПЭГ-покрытием со временем теряют свою способность воспринимать молекулы, несмотря на то, что они имеют сравнимый размер ячеек с гидрогелевым покрытием F50-C50, что позволяет предположить, что свободная диффузия молекул через покрытие нарушается из-за загрязнения. Действительно, другие исследования показали, что покрытия PEG могут не подходить для использования в биосенсорах этого типа, поскольку они могут препятствовать переносу электронов 96 .

В ходе исследований имплантации in vivo мы обнаружили, что зонды с покрытием F50-C50 работают намного надежнее, чем зонды без покрытия и с покрытием из ПЭГ.Действительно, только один зонд из каждой контрольной группы показал какой-либо ответ после пяти дней имплантации в бедренную вену крысы из-за обрастания in vivo. Напротив, все три зонда с покрытием F50-C50 продемонстрировали четкие сигналы с более высокими анодными токами (дополнительный рисунок 13-15). Точно так же сенсоры ДНК-аптамера, покрытые ПЭГ, показали вдвое большее отклонение от исходного сигнала по сравнению с сенсорами, покрытыми F50-C50, в течение первых двух часов после имплантации в бедренную вену крысы (рис.5). Эти исследования показывают, что большая часть потери сигнала, вероятно, происходит в первые несколько часов воздействия крови и относительно мало меняется в течение 5 дней после имплантации. Хотя в будущем, безусловно, потребуется провести работу по оценке функции датчиков с покрытием F50-C50 в течение более длительных периодов времени, соответствующих определенным приложениям (например, датчики с катетером), эти исследования показывают, что работа датчиков с покрытием F50-C50 довольно стабильна благодаря первые 5 дней, что дает надежду на сохранение функции сенсора в течение более длительного периода времени.В целом, эти данные показывают, что комбинаторный скрининг сополимерных гидрогелей предлагает захватывающий путь для открытия покрытий, препятствующих биообрастанию.

Хотя это может быть неочевидным с точки зрения дизайна материалов, мы демонстрируем, что определенные составы сополимеров могут обеспечить значительно лучшие характеристики защиты от биологического обрастания по сравнению с материалами золотого стандарта, чем гомополимеры. Эти наблюдения подчеркивают ценность сочетания интуитивных представлений о химическом дизайне с подходами к высокопроизводительному скринингу для открытия новых материалов. Мы продемонстрировали применимость этих новых гидрогелевых покрытий к поверхности электродов с использованием простых синтетических подходов, которые поддаются масштабируемому производству, хотя необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы оптимизировать прочность сцепления этих гидрогелей с поверхностями устройств для более длительного биомедицинского использования . 97,98 и для повышения долговечности гидрогелевых материалов 99 . Мы считаем, что с дальнейшими улучшениями эта стратегия использования комбинаций мономеров на основе акриламида может позволить открыть материалы против биологического обрастания, позволяющие долгосрочную имплантацию биосенсорных устройств для постоянного мониторинга хронических биомедицинских состояний.

МЕТОДЫМатериалы и реагенты

Все реагенты были приобретены у Sigma-Aldrich и использовались в том виде, в каком они были получены, если не указано иное. Проволоки Au, Pt и Ag были приобретены у A-M Systems. Цельная кровь человека, обработанная ЭДТА, для текущих измерений in vitro была приобретена у BioIVT. Моносульфат канамицина был заказан компанией Gold BioTechnology в соответствии с требованиями USP.

Подготовка гидрогеля

Составы форполимеров, содержащие 20 мас.% акриламидного мономера, 1 мас.% фенил-2,4,6-триметилбензоилфосфината лития (LAP) в качестве фотоинициатора и 1 мас.% метоксибисакриламида, смешивали и помещали пипеткой между двумя стаканами. слайды, разделенные силиконовой прокладкой (0.25 мм ± 0,05 мм). Гели сшивали в фотореакторной системе Luzchem с лампами мощностью 8 Вт и интенсивностью 25-40 Вт/м 2 (LZC-4, hv = 350 нм, 15 мин). Из-за набухания полиакриламидов в воде их помещали в 1x PBS не менее чем на 24 часа перед перфорацией 6-миллиметровым пробойником для биопсии. Гидрогели PMPC, PSBMA и PHEMA готовили, как описано ранее 100, 101 . Вкратце, полицвиттер-ионные гидрогели готовили из мономерных растворов в 1 М NaCl с 4% сшивающим агентом N,N’-метиленбисакриламида (MBAm).Исходный раствор 15% метабисульфита натрия и 40% персульфата аммония добавляли к раствору форполимера в количестве ~1 вес. %, и полимеризацию инициировали при 60°C. Гидрогели PHEMA готовили в растворе этанол:этиленгликоль:вода (1:1,5:1,5) с диметакрилатом тетраэтиленгликоля в качестве сшивающего агента. Исходный раствор 40% персульфата аммония и 0,5 вес.% TEMED добавляли к раствору форполимера в количестве 1,5 вес.% и инициировали полимеризацию при 60°C. Гидрогели ПЭГ готовили аналогичным образом с раствором форполимера 15 мас.% диакрилата ПЭГ (M n 780 102–104 ) и 5 ​​мас.% акрилата ПЭГ (M n 480).Предыдущая работа показала, что молекулярная масса ПЭГ (M n > 10K) влияет на противообрастающие характеристики, когда ПЭГ представлен в виде щеточных полимеров, прикрепленных к поверхности. Кроме того, когда молекулярная масса ПЭГ превышает 40 кДа, возникают такие проблемы, как потенциальная иммуногенность и накопление в тканях 105 . Здесь мы использовали гидрогели для создания полностью сшитой сети и, насколько нам известно, не наблюдали влияния молекулярной массы ПЭГ.

Дополнительные гидрогели ПЭГ были синтезированы с использованием 20% масс. диакрилата ПЭГ10К и 1% масс. LAP (PEGDA10K), 20% масс. диметакрилата ПЭГ10К и 1% масс. LAP (PEGDMA10K) и 15% масс. диметакрилата ПЭГ740, 5% масс. мас.% LAP (PEGMA740_PEGMA550).Растворы форполимеров смешивали и пипетировали между двумя предметными стеклами, разделенными силиконовой прокладкой (0,25 ± 0,05 мм). Гели сшивали в фотореакторной системе Luzchem с лампами мощностью 8 Вт и интенсивностью 25-40 Вт/м 2 (LZC-4, hv = 350 нм, 15 мин). Гидрогели помещали в 1x PBS не менее чем на 24 часа, после чего их прокалывали 6-миллиметровым перфоратором для биопсии.

Модификации синтеза гидрогеля

Все составы 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPSAm) были приготовлены с использованием слабощелочного раствора 2:3 1 М NaOH:вода.Составы [трис(гидроксиметил)метил]акриламида (tHMAm) были приготовлены из смеси диметилформамид:вода 50:50, а также из 100% N-изопропилакриламида (NiPAm), 75% диэтилакриламида (DEAm)/25% NiPAm и 25% гидроксиметилакриламида (HMAm). )/75% NiPAm. Составы на основе акриламидопропил)триметиламмония (АПТАЦ) использовались с 2-3-кратной концентрацией MBAm для достижения сопоставимых механических свойств.

Тест на адгезию тромбоцитов

Свежая цельная крысиная кровь была смешана в соотношении 10:1 по объему с антикоагулянтным буфером на основе кислого цитрата декстрозы (ACD) (содержащим 2.13% свободного цитрат-иона, специальные пробирки для сбора венозной крови BD Vacutainer) для приготовления богатой тромбоцитами плазмы (PRP). PRP получали центрифугированием при 600 g в течение 10 мин при 10 °C. Тромбоциты подсчитывали с использованием автоматического счетчика клеток Countess II (ThermoFisher Scientific) и разбавляли до 2,5×10 × тромбоцитов/мл в 1x PBS. Штампы гидрогеля диаметром 6 мм помещали в 96-луночные планшеты со сверхнизкой адгезией и инкубировали в течение 24 часов при 37 °C. Гели стерилизовали УФ-излучением в течение 5 мин перед инкубацией с тромбоцитами.Поверх гидрогелей пипеткой наносили 100 мкл PRP. Планшеты помещали на роторный шейкер на 1 час при комнатной температуре. Тромбоциты однократно промывали 1x PBS и фиксировали 4% параформальдегидом (PFA). Клетки визуализировали с помощью микроскопа EVOS XL Core Imaging System (Life Technologies).

Обнаружение тромбоцитов на изображениях

Тромбоциты на изображениях представляют собой небольшие круглые объекты диаметром ~3–4 мкм. Изображения тромбоцитов имеют разный цвет и могут содержать шумы, такие как кусочки геля или пыль. Шум обычно имеет размеры, значительно меньшие или большие, чем тромбоциты.Тромбоциты на изображениях были обнаружены с использованием подхода разности Гаусса путем размытия изображений с использованием ядер Гаусса в диапазоне стандартных отклонений в порядке возрастания. Стопки дифференциальных изображений между двумя последовательно размытыми изображениями образуют куб, а пятна представляют собой локальные максимумы интенсивности. Капли шумных объектов избегаются путем настройки диапазона стандартных отклонений, используемых в процессе.

IgG и адгезия к фибриногену

Гидрогелевые диски (n = 3 для каждого образца) перфорировали в прозрачный 96-луночный планшет с низкой адгезией.Для измерения адсорбции IgG на поверхности гидрогелей в каждую лунку добавляли 100 мкл 2 мкг/мл Alexa Fluor 488-AffinityPure Rabbit Anti-Bovine IgG (Jackson ImmunoResearch); Затем планшет закрывали и помещали на шейкер на ночь. Для адгезии фибриногена в каждую лунку добавляли 100 мкл 5 мкг/мл фибриногена из плазмы человека, конъюгированного с AF488 (Invitrogen); затем планшет запечатывали и помещали на шейкер на 1 час. Затем образцы промывали 5 раз PBS, после чего гели переносили на черный 96-луночный планшет и снимали показания флуоресценции (считыватель микропланшетов BioTek Synergy h2).

Восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания (FRAP)

Образцы гидрогеля загружали 0,5 мас.% FITC-декстрана (4 кДа). Для анализа FRAP использовали лазерный сканирующий конфокальный микроскоп Inverted Zeiss LSM 780 (Германия) с объективом Plan-Apochromat 20X/0,8 M27. Мы использовали время задержки пикселя 1,58 мкс. Образцы подвергались фотообесцвечиванию с помощью аргоновых лазеров с длиной волны 405 и 488 нм, настроенных на 100% интенсивность. Образцы помещали в стерильную мю-чашку со стеклянным дном толщиной 0,16-0,19 мм (MatTek). Для всех тестов FRAP использовалось программное обеспечение ZEN lite (Zeiss).Во избежание лишнего шума высокое напряжение было ограничено до 700 В. Были проведены разные испытания (n = 5) в разных местах образца. Для каждого теста в секунду снималось 10 контрольных изображений с предварительным отбеливанием, а затем мы обесцвечивали пятно с временем задержки пикселя 177,32 мкс. 390 кадров после обесцвечивания регистрировались в секунду для формирования экспоненциальной кривой восстановления. Размер пикселя был установлен равным 0,83 мкм. Коэффициент диффузии рассчитывали, как описано в литературе 106 : D = γ D 2 /4τ 1/2 ), где γ D = 0.88 для круговых лучей, ω — радиус обесцвеченной области интереса (12,5 мкм), а τ 1/2 — период полувосстановления. Чтобы оценить размер ячеек (ξ) наших гидрогелей, мы использовали теорию обструкции Amsden et al. 107 : где D — коэффициент диффузии растворенного вещества в гидрогеле, D 0 — коэффициент диффузии растворенного вещества в жидкости в гидрогеле (солево-цитратный буфер), который считается таким же, как и в чистой воде, r с — это радиус растворенного вещества (3.51 нм для FITC-декстрана 4 кДа), r f — радиус полимерных цепей в сетке гидрогеля (оценивается как 0,65 нм 108 для гидрогеля F50-C50, 0,51 нм для ПЭГ 109 , 2,00 нм для pHEMA 110 , 1,00 нм для PMPC 111,112 и 0,9 нм для PCBMA 113 ). Коэффициент диффузии (D 0 ) растворенного вещества в чистой жидкости был определен с помощью уравнения Стокса-Эйнштейна и составил 69,91 мкм 2 /с при вязкости раствора η = 0.89 x 10 -4 Па с.

Сканирующая электронная микроскопия

СЭМ-изображения были получены с помощью микроскопа FEI Magellan 400 XHR с напряжением пучка 1 кВ. Перед визуализацией образец лиофилизировали, прессовали на серебряной краске и перед визуализацией покрывали напылением Au:Pd (60:40). При визуализации гидрогелей и прилипших тромбоцитов образцы фиксировали 4% глутаральдегидом (GFA) в течение 5 минут, затем обезвоживали 10%, 30%, 50%, 70%, 90%, 100% растворами этанола в течение 10 минут каждый. Затем образцы лиофилизировали, осторожно прижимали к серебряной краске и перед визуализацией покрывали напылением.

Классификация характеристик

Соответствующим диапазоном характеристик противообрастающего полимера является число тромбоцитов менее 100 единиц. Это требование естественным образом ставит задачу анализа данных в виде классификации. С этого момента кандидаты на защиту от обрастания считаются членами одного из двух классов производительности. Положительный класс включает полимеры со средним числом тромбоцитов ниже или равным 100, а отрицательный класс включает полимеры со средним числом тромбоцитов выше 100. Из охарактеризованных полимеров было 76 членов положительного класса и 91 член отрицательного класса. Небольшой дисбаланс классов считался неуместным для практических целей, и его можно смягчить с помощью стандартных методов, таких как избыточная и недостаточная выборка. Данные были организованы в три разных набора признаков (A, B, C). Набор признаков А отражал молярные отношения мономеров в соответствующем полимере. Набор функций B повысил степень детализации за счет создания векторов физико-химических дескрипторов для мономеров и взвешивания их по молярным соотношениям мономера в полимерах. Упрощенная версия была создана в наборе признаков C путем суммирования векторов дескрипторов мономеров, взвешенных по их молярным соотношениям в соответствующих полимерах.Эти классификаторы (дополнительная таблица 3) показали наивысшую производительность с наборами функций A и B.

Анализ данных машинного обучения

Классификация выполнялась с использованием модели случайного леса (RF), реализованной в scikit-learn 0.20.2. В качестве модели RF предлагает устойчивость к переоснащению и возможность оценивать релевантность функций данных. Параметры радиочастотной модели были выбраны путем перекрестного поиска по сетке; оптимизированные параметры включали количество оценок, максимальную глубину оценки и максимальное количество признаков, используемых в процедуре разделения.Была проведена трехкратная перекрестная проверка обучающей выборки, которая включала 75% доступных наблюдений. Модель, созданная в результате поиска по сетке с перекрестной проверкой, была протестирована на удерживаемом тестовом наборе, который включал 25% доступных наблюдений. Мы выбрали MDA для оценки релевантности функций, которая фиксирует падение точности обученной модели при случайной перестановке функции, релевантность которой оценивается с остальными функциями. Более высокие положительные значения MDA свидетельствуют о большем падении точности теста перестановок и указывают на большее влияние соответствующего признака на предсказания модели.Значения MDA, близкие к нулю, указывают на минимальное влияние перестановки признаков на точность и помогают идентифицировать нерелевантные признаки. Отрицательные значения MDA указывают на признаки, перестановка которых повышает точность модели. Такие функции не вносят существенного вклада в производительность модели. Производительность модели на тестовом наборе оценивалась с использованием стандартных показателей точности в задачах классификации, таких как полнота, точность и оценка f1.

Расширенный анализ гомогенности тромбоцитов

Профиль покрытия для каждого состава был создан следующим образом: (i) разбить изображение поверхности полимера на квадратные ячейки, (ii) подсчитать популяцию тромбоцитов в каждой ячейке, (iii) создать гистограмму популяции для всех изображений, полученных для данного состава, и (iv) нормализовать гистограмму к общему количеству интервалов популяции, полученных для данного состава.Существует несколько общих типов гистограмм населения, с которыми можно было бы столкнуться (дополнительные рис. 4a – d). Мы признаем, что разница между гомогенными и гетерогенными режимами охвата является количественной, а не качественной. В обоих случаях гистограммы соответствуют распределениям с хвостами; толщина хвостов различает два случая, где хвосты отпадают быстрее в однородных случаях, чем в разнородных.

Используя нормализованные гистограммы населения в качестве признаков, мы выполнили анализ обнаружения аномалий с помощью алгоритма Isolation Forest 114 .Каждая гистограмма получила оценку аномалии; отрицательные значения указывают на выбросы, а положительные значения указывают на выбросы. Понятия выбросов и выбросов отражают структуру набора данных и не имеют абсолютного значения. Показатели аномалий визуализируются путем уменьшения размерности набора данных до двух измерений посредством встраивания многообразия t-SNE и кодирования показателя аномалии образцов в виде цвета (дополнительный рисунок 4i). Анализ выбросов определяет гистограммы, соответствующие однородному покрытию, как наиболее нормальные.Изменение показателя аномалии в сторону наиболее аномальной системы связано с повышенной неоднородностью покрытия (дополнительная рис. 4j). В целом была обнаружена 121 система с признаками возрастающей неоднородности покрытия, что позволяет предположить, что стерический способ загрязнения играет значимую роль.

Реологическая характеристика

Колебательные измерения реологии были выполнены с помощью реометра TA Instruments AR-G2. Амплитудные развертки проводились с частотой 10 рад/с от 0.1-100%. Развертки по частоте проводились при деформации 0,1% в диапазоне 0,1-100 рад/с. Все тесты проводились при 25 °C с использованием геометрии пластины с параллельными пластинами диаметром 8 мм.

Испытание на растяжение

Измерения прочности на растяжение проводились с помощью Instron серии 5560A с тензодатчиком на 100 Н. Испытания на растяжение проводились со скоростью 0,2 мм/с при комнатной температуре.

Nanoindentation Test

Измерения модуля Юнга гидрогелей выполняли с использованием Piuma Nanoindenter (Optics11) с зондом того же производителя с жесткостью 38.8 Н/м и радиусом наконечника 27,0 мкм. Калибровка проводилась как на стекле во влажных условиях в соответствии с инструкциями производителя. Каждый образец погружали в стерильный солевой буферный раствор (Opti-free — Replenish; Alcon) перед экспериментами по наноиндентированию. Глубина вдавливания была установлена ​​равной <1 мкм, чтобы избежать донных эффектов. Для определения локального модуля Юнга каждого образца использовали не менее 8 силовых кривых с использованием программного обеспечения Optics11 Nanoindenter V2.0.27. Результаты представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.Для аппроксимации кривых использовали параметр контактной модели Герца, предполагая, что коэффициент Пуассона образцов равен υ = 0,5.

Изготовление электрохимических биосенсоров для оценки in vitro

Рабочий электрод (WE) был изготовлен из золотой проволоки диаметром 75 мкм (с покрытием PFA). Проволоки Ag/AgCl были приготовлены путем инкубации серебряных электродов в растворе хлорной извести, энергично промыты водой и высушены. Провод Pt был связан с электродом Au после связывания с проводом Ag/AgCl для предотвращения короткого замыкания.Кончик устройства был срезан лезвием бритвы, чтобы обнажить голое золото, и повторно отбелен. Шероховатость поверхности не применялась. Чтобы провода не касались боковых стенок пробирки Эппендорф, их подпирали посередине пробирки. В крышке пробирки Эппендорфа на 0,3 мл было просверлено отверстие для установки трубки Tygon на 0,04 дюйма. В просверленное отверстие вставили трубку длиной один дюйм, нанесли эпоксидную смолу и отверждали УФ-светом (365 нм) в течение 20 секунд. Затем через трубку Tygon в трубку вводили провода.

Гидрогелевые покрытия на электрохимических биосенсорах для анализов in vitro

1 мкл раствора форполимера пипеткой вносили в наконечник пипетки объемом 100 мкл. Зонды были вставлены и полимеризованы в течение 5 секунд, фотоотверждены при 365 нм. Наконечник пипетки удаляли, и гидрогелевое покрытие было видно невооруженным глазом. Затем гидрогель подвергали фотоотверждению в течение дополнительных 30 секунд.

Анализы in vitro с использованием электрохимических устройств

Неизолированные, покрытые ПЭГ и покрытые F50-C50 зонды инкубировали в цельной крови человека, обработанной ЭДТА, при комнатной температуре с 250 мкл 15 мМ (FeCN 6 ) 4- — для записи исходных данных CV.Этот шаг был ограничен 5 минутами, чтобы обеспечить стабильное считывание при минимизации биологического обрастания. Зонды промывали в буфере 1x SSC в течение 5 минут для тщательного удаления любых внутренних загрязнений и переносили в 250 мкл цельной крови с последующим добавлением CaCl 2 до конечной концентрации 50 мМ. Через 2 часа зонды переносили в исходную пробирку, используемую для измерения исходного уровня. Устройство инкубировали в течение 5 минут, чтобы обеспечить диффузию (FeCN 6 ) 4- по всему гидрогелю.Сканирование CV выполняли на Au-проводе (диапазон потенциалов: -0,7–0,8 В, размер шага: 1 мВ, скорость сканирования: 0,1 В/сек).

Изготовление электрохимических биосенсоров для оценки in vivo

Чистое золото было разрезано на проволоку длиной ~10 см. Наконечник (~ 1 мм) дважды связывали с черной медицинской термоусадочной трубкой (внутренний диаметр 0,006 дюйма ± 0,001, Nordson Medical 103-0325). Еще два слоя термоусадочной пленки были нанесены на расстоянии ~1-2 мм, что позволило обнажить около 1-2 мм чистого золота. Провода Ag/AgCl также были собраны в жгуты для предотвращения короткого замыкания.Две золотые проволоки (WE) и одна проволока Ag/AgCl (RE) были связаны на конце с прозрачной термоусадочной пленкой (внутренний диаметр 0,02 дюйма ± 0,001, Nordson Medical 103-0249) и в середине зонда для обеспечения механической прочности при надавливании. через катетер.

Гидрогелевые покрытия электрохимических биосенсоров для анализов in vivo

Для каждого устройства одна Au-проволока была оставлена ​​оголенной, а другая покрыта гидрогелем. Раствор форполимера гидрогеля пипеткой вводили в короткий отрезок трубки от катетера 26G с внутренним диаметром 0.6 мм. Устройство протолкнули через трубку и совместили с одним из двух оголенных золотых проводов. УФ-свет (365 нм) применяли в течение 5 секунд, и трубку осторожно удаляли. Гидрогелевое покрытие было видно только на одном золотом зонде, и УФ-свет применялся еще 25 секунд, чтобы обеспечить полную фотополимеризацию. Зонды хранили в буфере SSC и помещали в 200 мкл крысиной крови, обработанной ЭДТА (BioIVT) с 15 мМ (FeCN 6 ) 4- для регистрации исходных данных. Зонды инкубировали в течение 5 минут, чтобы обеспечить диффузию (FeCN 6 ) 4- .Сканирование CV выполняли на Au-проводе (диапазон потенциалов: -0,7–0,8 В, размер шага: 1 мВ, скорость сканирования: 0,1 В/сек).

Анализы in vivo с использованием электрохимических устройств

Исследования на живых животных проводились на самцах крыс Sprague-Dawley в соответствии со Стэнфордским протоколом APLAC № 33226. Все крысы, использованные в этой работе, были приобретены в Charles River Laboratories весом 350–475 г. Крыс анестезировали газом изофлуран (2,5%) и непрерывно контролировали. После обнажения бедренной вены в вену был имплантирован катетер 24G для введения сенсорного зонда.Игла катетера удалена, катетер клипирован. Устройства вставляли через катетер и глубоко вдавливали в вену. Катетер зажимали, устройство закрепляли на месте, после чего разрез ушивали. В конце экспериментов животных анестезировали газом изофлуран и устройства удаляли для немедленного измерения в крови, используемой в качестве исходного образца. Затем крыс подвергали эвтаназии путем обескровливания под общим наркозом.

Изготовление и функционализация аптамерных устройств

Зонды аптамеров канамицина были синтезированы компанией Biosearch Technologies со следующей последовательностью: 5′-HS-(Ch3) 6 -GGGACTTGGTTTAGGTAATGAGTCCC-MB-3′.Зонды тиолировали на 5′-конце 6-углеродным линкером для самосборки на WE и конъюгировали с окислительно-восстановительной меткой метиленового синего (MB) на 3′-конце с 7-углеродным линкером для измерения переноса заряда. Модифицированные ДНК были очищены поставщиком с помощью двойной ВЭЖХ. После получения конструкцию растворяли и разбавляли до 100 мкМ с помощью воды UltraPure (Thermo Fisher Scientific) и замораживали при температуре -20 °C отдельными аликвотами по 1 мкл до использования. WE готовили из проволоки из чистого золота длиной 8 см (диаметром 75 мкм), изолированной термоусадочной трубкой (Nordson Medical, 103-0325), чтобы определить поверхность иммобилизации аптамера.Открытая золотая проволока имеет длину 1~2 мм с общей площадью поверхности 0,25~0,5 мм 2 . Шероховатость поверхности не применялась. Перед иммобилизацией аптамерных зондов проволоку последовательно промывали ацетоном, этанолом и деионизированной водой в ультразвуковом аппарате с последующей электрохимической очисткой. CV-сканирование на золотой проволоке выполняли в растворах серной кислоты 500 и 50 мМ (диапазон потенциалов: -0,4–1,5 В, размер шага: 1 мВ, скорость сканирования: 0,1 В/с), каждое с тремя сканированиями. Аликвоту конструкции ДНК оттаивали и восстанавливали в течение 40 минут с помощью 2 мкл 100 мМ трис(2-карбоксиэтил)фосфина при комнатной температуре в темноте. Восстановленную ДНК-конструкцию разбавляли до 1 мкМ деионизированной водой и свежеочищенный золотой электрод погружали на 1 ч при комнатной температуре в темноте. Затем датчик промывали деионизированной водой в течение 3 мин с последующим погружением в 6 мМ 6-меркапто-1-гексанола в 1x буфере SSC на 2 ч при комнатной температуре в темноте для пассивации оставшейся поверхности золота и удаления неспецифически адсорбированной ДНК. . Датчик промывали деионизированной водой еще 3 мин и хранили в 1x SSC буфере при 4°C в течение 12 ч перед нанесением гидрогеля.

Электрохимические измерения проводились с использованием прибора EmStat Blue (Palm Instruments BV) в режиме прямоугольной вольтамперометрии (SWV). Поскольку в приборе используются только рабочий электрод и электрод сравнения, входные соединения электрода сравнения и противоэлектрода от электрохимического анализатора были закорочены. WE сканировали в непрерывной последовательности с периодом сканирования 2 секунды, чередуя две частоты SWV (400 и 60 Гц) при постоянной амплитуде SWV 36 мВ. Две частоты использовались для применения KDM для уменьшения дрейфа. Поскольку в нашей установке пик окислительно-восстановительного потенциала MB обычно наблюдался примерно при -350 мВ, во время сканирования SWV был выбран диапазон потенциалов от -500 до -100 мВ (относительно эталона Ag/AgCl). Был создан специальный сценарий подбора пиков, чтобы подогнать измерения SWV с кривой Гаусса на гиперболической базовой линии. Пиковые токи затем нормализовались к базовому пиковому току для получения усиления сигнала. Все зарегистрированные усиления были получены с помощью KDM, с разницей, разделенной на среднее усиление сигналов 400 и 60 Гц.

Гидрогелевые покрытия на аптамерных устройствах

Акриламидные мономеры очищали на основной колонке с оксидом алюминия. Гидрогель наносили на чувствительную золотую проволоку за счет капиллярной силы, при которой датчик погружали в раствор форполимера гидрогеля на 5 секунд и немедленно удаляли. Затем гидрогель подвергали фотополимеризации под действием УФ-излучения с длиной волны 365 нм в течение 30 с. После применения УФ-излучения снижения пикового тока МБ не наблюдалось. Электрод сравнения Ag/AgCl (серебряная проволока диаметром 75 мкм, хлорированная в отбеливателе в течение ночи) прикреплялась к покрытой гидрогелем золотой проволоке с помощью термоусадочной трубки.Последнее устройство помещали в буфер 1x SSC при 4 °C на ночь перед использованием.

Оценка in vitro аптамерных устройств в стационарной и проточной крови

Аптамерные устройства инкубировали в цельной крови человека, обработанной ЭДТА (Bio-IVT), или вводили через катетер в замкнутую систему проточной крови (Masterflex L/S Easy -Загрузите головку насоса EW-77200-80 II со скоростью 1,5 мл/мин) в течение 6 или 12 дней при комнатной температуре (дополнительный рисунок 18). Затем зонды погружали в 2,5% GFA на 15 минут и промывали PBS.Затем зонды лиофилизировали, лиофилизировали и покрывали Au:Pd для визуализации с помощью СЭМ.

In vivo Оценка аптамерных устройств

Исследования на живых животных проводились с использованием крыс Sprague-Dawley в соответствии со Стэнфордским протоколом APLAC № 33226. Самцы крыс были приобретены в Charles River Laboratories весом 300–350 г. Крыс анестезировали с помощью ингаляции газа изофлурана (2,5%) и непрерывно контролировали. После обнажения обеих бедренных вен катетер 20G имплантировали в левую бедренную вену для введения сенсорного зонда, тогда как катетер 22G имплантировали в правую бедренную вену для инфузии лекарственного средства.0,1–0,3 мл гепарина (1000 ЕД/мл, SAGENT Pharmaceuticals) немедленно вводили через катетер для предотвращения свертывания крови. Датчик закрепляли на месте хирургическим швом после введения и оставляли для уравновешивания на 1-2 часа. Последовательность болюсных инъекций выполняли вручную с помощью шприца на 5 мл. При каждом введении через бессенсорный катетер вводили 100 или 200 мкл 200 мМ канамицина в буфере PBS. В конце эксперимента животных подвергали эвтаназии путем обескровливания под общим наркозом.

Анализ деградации гидрогелей

Были приготовлены растворы 12 М HCl, 12 М NaOH, 30% перекиси и 1 мг/мл Amano Lipase PS (Sigma-Aldrich). Диски из гидрогеля помещали в один из этих растворов при 50 °C на срок до 72 часов. Через определенные промежутки времени набухшие гидрогелевые диски извлекали из раствора и помещали в деионизированную воду на 24 часа для удаления солей. Затем образцы лиофилизировали и лиофилизировали перед регистрацией массы. Веса были нормализованы к массе в момент времени 0, чтобы определить деградацию массы.

Оптическая микроскопия и определение шероховатости гидрогелей

Дифференциальную интерференционно-контрастную (ДИК) микроскопию (10X) поверхностей геля выполняли с помощью трехмерного лазерного сканирующего конфокального микроскопа Keyence VK-X250K/260K. Мы использовали фиолетовый лазер с длиной волны 408 нм и проводили анализ изображений с помощью программного обеспечения VK Viewer и MultiFileAnalyzer от Keyence. Измерения шероховатости поверхности, используемые для количественной оценки измерений шероховатости поверхности, были определены и параметризованы в соответствии с ISO 25178 и измеряли профили высоты в плоскости x-y образцов гидрогеля.