Получение и перспективы применения металлсодержащих биокорректоров в составе пленочных покрытий для поддержания здоровья человека

Введение                       1.1 Материалы и методы

Государственная политика в области здорового питания до 2020 года направлена на сохранение и укрепление здоровья населения, профилактику заболеваний за счёт развития производства пищевых продуктов и биологически активных добавок; разработки и внедрение в пищевую промышленность инновационных технологий, включая био- и нанотехнологии.

Наиболее распространённая причина патологических процессов в человеческом организме – избыточное накопление в организме кислородных свободных радикалов. Их вредное воздействие приводит к повреждению стенок сосудов. Мембран, окислению липидов. Такое состояние называют оксидантным стрессом [1].

Вредное воздействие свободных радикалов можно уменьшить систематическим употреблением пищевых продуктов и напитков, лекарственных растительных препаратов, биологически активных добавок, обладающих высокой антиоксидантной активностью. Наиболее известными природными антиоксидантами считались витамины Е, С и каротиноиды. Однако они не обладают достаточной активностью для эффективного применения с целью коррекции антиоксидантного статуса человека. [2].

Наряду с витаминами, огромную роль в нормальном течении биохимических процессов играют микроэлементы. В связи с тем, что неорганические формы микроэлементов менее эффективно усваиваются организмом и являются более токсичными веществами, важным является производство их органических форм, так как благодаря прочной связи хелаты не взаимодействуют с витаминами, не вызывают антогони-стами в отношении других микроэлементов.

Актуальной проблемой координационной химии остаётся в настоящее время изучение смешанолигандного комплексообразования, т. е. проблема влияния лиганд. Лиганды различной природы, входящие во внутреннюю среду комплекса, оказывают взаимное влияние, изменяя химические свойства комплексов (кислотно-основные, окислительно-восстановительные, скорость замещения лигандов) и их биологическую активность. Согласно литературным данным, вопросы взаимного влияния лигандов, которое ведёт к изменению реакционной способности комплексов, широко изучаются с привлечением лигандов различной природы.

Цель исследования – изучение условий образования (соотношения компонентов, кислотности) в растворах смешанолигандных металлсодержащих биокомплексов меди.

Коплексообразование металлов в растворах изучалось методами спектро- и фотометрии, рН-потенциометрии и другими физикохимическими методами. Для установления состава комплексов использованы спектро-и фотометрические методы: изомолярных серий (основан на определении оптической плотности D растворов с переменным значением СМ/СL (0–1) при СМ+СL = const и рН = const); метод насыщения (определении D растворов с переменными значениями СL или СМ при постоянстве концентраций СМ или СL соответственно; рН = const). Измерения оптической плотности окрашенных комплексов проведены на приборе КФК-2-УХЛ 4,2 с толщиной кюветы l = (10 ± 0,1). С учётом кислотно-основных свойств выбранных лиганд, подобраны условия синтеза (рН, соотношение реагентов), получены и проанализированы их соли и установлено, что выделенные соли являются кристаллогидратами.

Были изучены реакции комплексообразования с целью разработки способов получения хелатных соединений микроэлементов.

Для получения комплексных соединений с целью в лабораторных условиях были приготовлены растворы лиганда 1 и лиганда 2 в водной и спиртовой среде и медьсодержащая соль в водной среде. При постоянном перемешивании, при температуре 60 °C растворы соли и лиганды 1 медленно добавлялись к раствору лиганда 2. После выдерживания раствора при перемешивании в течение 25–30 минут образуется осадок. Последовательно выполняются стадии фильтрации, промывки и сушки.

Подтверждением образования смешаннолигандных комплексов являлось увеличение и смещение в коротковолновую область максимумов полос поглощения по сравнению лигандами.

Показано, что стабильность смешаноли-гандных комплексов выше по сравнению с однородными комплексами, это, возможно, объясняется статистическим эффектом и взаимным влиянием лигандов.

Изучение наночастиц металлов играет большую роль в развитии современных нанотехнологий, что связано с широким спектром возможностей их практического применения, в которых используются свойства как наночастиц, так и модифицированные ими материалы. Сегодня открываются широкие перспективы для применения наночастиц металлов в других областях техники, а также в биологии и медицине.

Вестник ВГУИТ/Proceedings of VSUET, № 2, 2016

В последнее время резко возрос интерес к нанообъектам различной природы. Это связано с тем, что многие физические, химические и биологические свойства наночастиц значительно отличаются от аналогичных характеристик крупных (макроскопических) объектов.

Один из этапов работы заключался в изучении условий химического синтеза наночастиц цинка, меди и кобальта.

Проведённые исследования показали, что условия проведения синтеза оказывают значимое влияние на получение наночастиц цинка, меди и кобальта. Исследование морфологии и размеров полученных наночастиц проводили на растровом электронном микроскопе Quanta 650 FEG в режиме высокого вакуума (давление в камере от 8⋅10-3 до 3⋅10-3 Па).

Установлено, что полученные наночастицы изучаемых металлов представляют собой кан-гломераты частиц сложной структуры и различной формы размерами от 1 до 200 мкм, а также сферической формы диаметром 40–90 нм.

Изучено влияние синтезированных биокомплексов на противомикробную активность ряда стандартных микроорганизмов.

Антибактериальную активность лиганд, их комплексных соединений с биометаллами и плёнок, приготовленных на их основе, в отношении факультативно анаэробных микроорганизмов определяли in vitro методом диффузии в агар [3]. В соответствии с рекомендациями ВОЗ и Государственной фармакопеей [4], для оценки активности новых биокомплексов в качестве тест-культур использовали штаммы аэробных бактерий и грибов из коллекции ГИСК имени Л.А. Тарасевича (Москва): Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus 209-P, Bacillus subtilis ATCC 6633, Bacillus cereus ATCC 10702, Escherichia coli ATCC 25922, Proteus vulgaris ATCC 4636, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Candida albicans NCTC 2625.

Для определения минимальной подавляющей концентрации биокомплексов использовался метод серийных разведений в отношении тех же тест-культур микроорганизмов. Двукратные разведения препаратов в жидкой питательной среде проводили от 10,0 до 0,31 мг/мл. Тест-культуры вносили в объёме 0,1 мл взвеси с концентрацией 1 млрд м. т./мл.

Для индукции оценки выраженности иммунного ответа животных иммунизировали эритроцитами барана (ЭБ). ЭБ хранили при 4 °C, перед употреблением их трёхкратно отмывали изотоническим раствором хлорида натрия и центрифугировали. Антиген вводили внутрибрюшинно в дозе 108 степени клеток на 1 кг массы тела. О выраженности гуморального иммунного ответа (ГИО) судили по количеству антителобра-зующих клеток (АОК) в селезёнке. Число АОК ЭБ устанавливали методом прямого локального гемолиза в агаре по К. Мальберг и Э. Зигль [5].

Изучена подострая токсичность, раздражающее и аллергизирующее действие на кожу экспериментальных животных по методике Е. А. Иевлевой; влияние на некоторые обменные процессы в коже (уровень нуклеиновых кислот определяли по М. Н. Баранову, содержание суммарных липидов по Хуэрго, общих и растворимых белков по Д. Бейли).

Проведённые нами сравнительные исследования показали, что комплексообразование металла с лекарственными средствами (лигандами) приводит к повышению их антимикробной активности и расширению спектра действия по сравнению с исходными лигандами [6].

Установлено, что биокомплексы в отношении всех изученных тест-микробов проявляли более высокую по сравнению с лигандами антимикробную активность, так как зона задержки роста в отношении исследованных микроорганизмов значимо увеличивалось (в 2–3 раза).

Результаты эксперимента показали, что введение биокомплексов активизировало иммуномодулирующее действие лиганд на формирование гуморального иммунного ответа на эритроциты барана, о чём свидетельствовало увеличение количества антителообразующих клеток в 1,5–2 раза.

Изучение раздражающего, аллергизирую-щего, противовоспалительного влияния новых биокомплексов на кожу экспериментальных животных; регенеративное воздействия на метаболизм нуклеиновых кислот, липидов и белков позволило сделать вывод, что они не обладали раздражающим и аллергизирующим действием на кожу морских свинок в 0,1 и 0,5%-х концентрациях, не оказывали отрицательного воздействия на морфологическую структуру кожи и печени. Биокомплексы не проявляли общетоксического действия на экспериментальных животных – аппетит, привес, реактивность, подвижность, состояние кожи и шерсти не отличалось от контроля.

На основании проведённых исследований изучаемые биокомплексы являются безвредными биологически активными веществами, которые могут быть рекомендованы для дальнейшего изучения.

Вестник ВГУИТ/Proceedings of VSUET, №