Синтез и структура медьсодержащих и серебросодержащих соединений пектина и хитозана

слов: «copper», «nano», «chitosan», «medicine».

Рис. 2. Число публикаций по использованию нанокомпозитов меди и хитозана в биомедицине в различных странах в период с 2012 по 2016 г.г.

Рис. 1. Библиометрический анализ периодической литературы по методам получения и применения нанокомпозитов меди и пектина в биомедицине

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА: ПОЛУЧЕНИЕ
НАНОКОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ Cu0 И ХИТОЗАНА

2

В период с 2012 по 2016 годы число публикаций научных статей из России по теме работы составляет 1%.

получения композитов для биомедицинского применения и использование полимеров различного генезиса.
Оптимизация методов получения нанокомпозитов с воспроизводимыми структурой и свойствами с целью отработки технологических режимов получения биосовместимых препаратов.
Настоящее исследование является частью комплексной работы по созданию базы данных биопрепаратов на основе нанокомпозитов, обладающих высоким терапевтическим потенциалом (Юрищева, 2013; Захарова, 2014).

использованием различных восстановителей

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.  Литературный обзор периодической литературы по методам синтеза нанокомпозитов за 2012-2016 г.г.
2.  Выбор оптимального способа синтеза наночастиц Cu0/Ag0 на воздухе варьированием условий реакции, природы восстановителя и стабилизатора;
3. Исследование физико-химических свойств полученных бионанокомпозитов по показателям: фазовый состав и выход наночастиц;
4. Сравнительный анализ способов синтеза наночастиц Cu0/Ag0.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ

4

воздуха;
Выявлены особенности синтеза наночастиц Cu0 и Ag0 восстановлением Cu2+ и Ag+ глюкозой в матрице хитозана, связанные со снижением Red-Ox потенциала восстановителя за счет образования комплекса глюкоза-хитозан. 

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

5

Red-Ox потенциал – окислительно-восстановительный потенциал

компонентов
Условия реакции
рН
температура
скорость перемешивания
среда (инертная, на воздухе)
Природа стабилизатора
Соотношение компонентов
Очистка продукта

7

– восстановитель, Hyd-гидразин, Glu-глюкоза, Asc-аскорбиновая кислота,Qr-кверцетин

образцах

Cu0

Cu0

Cu0

Cu0

Cu0

Cu0

Cu2O

Cu2O

Cu2O

Cu0

d=6 нм

d=11 нм

Cu0

Cu2O

Cu2O

Cu2O

Cu2O

Cu2O

В образцах без последующего отмывания Glu содержание Cu0 выше.
При выведения глюкозы из среды реакции дистиллированной водой наночастицы Cu0 окисляются до Cu2O кислородом воздуха и недегазированной воды.
Оптимальным для восстановления Cu0 является метод, при котором суспензию не промывают от восстановителя.

Cu-Pec-Glu

Рис. 3. Дифрактограммы образцов композитов, полученных в среде глюкозы (ДРОН-UM-2, Cu(Ka ), 1о/мин)

Варьируемые параметры:
Порядок смешения компонентов: восстановление связанных и свободных Cu2+)
Очистка препарата (удаление балластных веществ)

Pec-пектин, Glu-глюкоза

I, у.е.

Cu-Glu-Pec

Cu-Glu-Pec

к увеличению размера частиц вследствие набухания Pec;
2) порядка введения Pec/Glu в среду реакции;
3) присутствия восстановителя.

10

Pec1-Cu-Glu

Диаметр, μм

Диаметр, μм

Распределение частиц по размерам, у.е.

Распределение частиц по размерам, у.е.

Распределение частиц по размерам, у.е.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАЗМЕР НАНОЧАСТИЦ,
ВОССТАНОВЛЕННЫХ В СРЕДЕ ГЛЮКОЗЫ

Pec-Cu-Glu

Полученные методом УЗС результаты по размерам частиц коррелируют с данными РФА.

Pec-пектин, Glu-глюкоза

в области 700 нм указывает на наличие наночастиц Cu0 в суспензии (Pileni, 1993; Егорова, 2001).
Интенсивность поглощения в области резонанса коррелирует с увеличением содержания Pec. Увеличение D указывает на увеличение выхода Cu0.

УФ И ВИДИМЫЕ СПЕКТРЫ НАНОЧАСТИЦ,
ВОССТАНОВЛЕННЫХ В СРЕДЕ ГЛЮКОЗЫ

Рис. 6. Оптическая плотность суспензий образцов полученных нанокомпозитов

Pec-пектин, Glu-глюкоза

Glu-глюкоза

d=10 нм

d=13 нм

d=6 нм

Глюкоза

(NH3+ - группа)
Усиление полосы при 1322 см-1 (ОН- - группа

Стабилизация Ag0 хитозаном обусловлена образованием хелатных комплексов «полимер-частица» за счет NH3+- и OH− -групп.

МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ Ag0 В СРЕДЕ ХИТОЗАНА

Рис.26 Вероятная схема стабилизации НЧ металла хитозаном
(Li et al. Biomacromolecules 2007, 8(2) 464-468)

14

Chit-хитозан, M-металл

glucose complex. Food Chemistry, 2008, 106 (2): 521-528)

химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону»

Pec-пектин, Chit-хитозан

МЕТОДОВ СИНТЕЗА

17

Pec-пектин, Chit-хитозан, Qr-кверцетин, Asc-аскорбиновая кислота,Glu-глюкоза

- 60 ̊ С

Фотографии жидкого образца Ag-Qr-Chit и в виде пленки

Хитозан выполняет функцию внутреннего пластификатора, встраиваясь в структуру и облегчая подвижность сегментов композита.

18

по реферативной базе данных www.sciencedirect.com за период с 2012 по 2016 г.г. указывает на возрастающий интерес к данным объектам.
2.Показано, что при варьировании порядка введения компонентов образование монофазы и наиболее высокий выход наночастицAg0 и Cu0 происходит при предварительном восстановлении ионов металла и последующей стабилизации образующихся наночастиц полимером.
3.Показано, что при синтезе наночастиц металлов восстановлением Asc требуется очистка конечных продуктов от побочных компонентов, включающих не восстановленные ионы металлов.
4.Установлено, что комплексообразующая способность хитозана в отличие от пектина изменяет Red-Ox потенциал восстановителей. Так, для системы с Ag+ образование монофазы (полное восстановление) и наиболее высокий выход наночастиц изменяется в ряду Asc>Qr>Glu, средний размер наночастиц составляет ~6, ~ 10 и ~ 13 нм соответственно.
5.Сравнительная оценка активности Cu2+ и Ag+ в Red-Ox реакциях для всех систем полностью согласуется с электрохимическим рядом активности металлов, в котором металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов φ, +0.34 и +0,8 В соответственно

и машиностроения Горбуновой Н.В. и лично начальнику отдела, к.т.н. Муратову В.С., любезно предоставившим базу для проведения синтеза и обеспечившим научно-техническое сопровождение исследований;
зав. лабораторией металлополимеров Института проблем химической физики РАН д.х.н. Джардималиевой Г.И., оказавшей помощь в организации РФА анализа и синтеза композитов в среде гидразина.
доценту кафедры 901, к.т.н. Юрищевой А.А. за ультразвуковые исследования образцов.

20