Синтез, реологические свойства и гемосовместимость альгиновой кислоты, модифицированной фрагментами этилендиамина

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Производное альгиновой кислоты, содержащее амидные и аминогруппы, синтезировано присоединением этилендиамина к активированным карбодиимидом карбоксильным группам полисахарида. Анализ его структуры с использованием ЯМР-спектроскопии подтверждает, что присоединение этилендиамина осуществляется с образованием амидной связи и появлением свободных первичных аминогрупп в эквимолярном соотношении. Методами ротационной и капиллярной вискозиметрии в комбинации с динамическим рассеянием света и потенциометрическим титрованием показано, что критическая концентрация перехода к режиму раствора с зацеплениями Сe коррелирует со степенью замещения и изменением дзета-потенциала модифицированных полисахаридов. Последние характеризуются более низкой концентрацией Сe и в среднем более низкой энергией активации вязкого течения растворов, чем альгинат натрия. В интервале рН 6.5‒6.0 для полуразбавленных растворов модифицированного полисахарида и альгината натрия наблюдается противоположно направленное изменение размера агрегатов макромолекул. Гемосовместимость модифицированного полисахарида исследована in vitro в тестах времени рекальцификации крови, активированного частичного тромбопластинового времени и агрегации тромбоцитов. Показано, что модифицированный полисахарид не влияет на коагуляцию крови (в концентрациях 0.033 и 2.22 мг/мл), коагуляцию плазмы (в концентрации до 0.0465 мг/мл) и агрегацию тромбоцитов (в концентрации до 0.182 мг/мл).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Торлопов

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Россия, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

Н. Н. Дрозд

Национальный медицинский исследовательский центр гематологии Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Россия, 125167, Москва, Новый Зыковский проезд, 4

П. А. Ситников

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Россия, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

В. И. Михайлов

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Россия, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

Е. В. Удоратина

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Автор, ответственный за переписку.
Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Россия, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

Список литературы

  1. Birajdar M.S., Joo H., Koh W.G., Park H. // Biomater. Res. 2021. V. 25. № 1. P. 1.
  2. Biswas M.C., Jony B., Nandy P.K., Chowdhury R.A., Halder S., Kumar D., Imam M.A. // J. Polym. Environ. 2022. V. 30. № 1. P. 51.
  3. Косарева Д.Н., Ананьева Е.П., Иозеп А.А. // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019. Т. 8. № 3. С. 30.
  4. Raus R.A., Nawawi W.M.F.W., Nasaruddin R.R. // Asian J. Pharmaceut. Sci. 2021. V. 16. № 3. P. 280.
  5. Usov A.I. //Russ. Chem. Revs. 1999. V. 68. № 11. P. 957.
  6. Fernando I.P.S, Kim D., Nah J.W., Jeon Y.J. // Chem. Eng. J. 2019. V. 355. P. 33.
  7. Pawar S.N., Edgar K.J. // Biomaterials. 2012. V. 33. № 11. P. 3279.
  8. Park H., Lee H.J., An H., Lee K.Y. // Carbohydr. Polym. 2017. V. 162. P. 100.
  9. Biomaterials in Clinical Practice: Advances in Clinical Research and Medical Devices / Ed. by F. Zivic, S. Affatato, M. Trajanovic, M. Schnabelrauch, N. Grujovic, K.L. Choy. Cham,Switzerland: Springer, 2018.
  10. Biomaterials Science: an Introduction to Materials in Medicine / Ed. by. W.R. Wagner, S.E Sakiyama-Elbert, G. Zhang, M.J. Yaszemski. London: Elsevier/ Acad. Press, 2020.
  11. Advances in Biomaterials for Biomedical Applica tions / Ed. by A. Tripathi, J.S. Melo. Singapore: Springer, 2017.
  12. Ryazanov M.A., Dudkin B.N. // Rus. J. Phys. Chem. A. 2009. V. 83. № 13. P. 231
  13. Gulliani G.L, Hyun B.H, Litten M.B. // Am. J. Clin. Pathol. 1976. V. 65. № 3. P. 390.
  14. Stuart R., Michel A. // Can. Med. Association J. 1971. V. 104. № 5. P. 385.
  15. Макаров В.А., Спасов А.А., Плотников М.Б., Белозераская Г.Г., Васильева Т.М., Дрозд Н.Н., Свистунов А.А., Кучерявенко А.Ф., Малыхина Л.С., Науменко Л.В., Неведрова О.Е., Петрухина Г.Н., Алиев О.И., Плотникова Т.М. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Минздравсоцразвития России. М.: Гриф и К, 2012. Т. 1.
  16. Born G. // Nature. 1962. V. 194. № 4. P. 927.
  17. Larsen B., Salem D.M., Sallam M.A., Mishrikey M.M., Beltagy A.I. // Carbohydr. Res. 2003. V. 338. № 22. P. 2325.
  18. Davis T.A, Llanes F., Volesky B., Diaz-Pulido G., McCook L., Mucci A. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2003. V. 110. № 2. P. 75.
  19. Belattmania Z., Kaidi S., El Atouani S., Katif C., Bentiss F., Jama C., Reani A., Sabour B., Vasconcelos V. // Molecules. 2020. V. 25. № 18. P.4335.
  20. Papageorgiou S.K., Kouvelos E.P., Favvas E.P., Sapalidis A., Romanos G.E., Katsaros F. // Carbohydr. Res. 2010. V. 345. P. 469.
  21. Leal D., Matsuhiro B., Rossi M., Caruso F. // Carbohydr. Res. 2008. V. 343. № 2. P. 308.
  22. Chandía N.P., Matsuhiro B., Mejías E., Moenne A. // J. Appl. Phycol. 2004. V. 16. P. 127.
  23. Silverstein R.M., Clayton Bassier G., Morril T.C. // Spectrometric Identification of Organic Compounds. New York: Wiley, 1991.
  24. Lapasin R., Pricl S. Rheology of Industrial Polysaccharides: Theory and Applications. New York: Springer, 1995.
  25. Dobrynin A.V., Rubinshtein M., Colby R.H. // Macromolecules. 1995. V. 28. № 6. P. 1859.
  26. Litmanovich E.A., Orleneva A.P., Korolev B.A., Kasaikin V.A., Kulichikhin V.G. // Polymer Science A. 2000. V.42. № 6. P. 689.
  27. Rabin Y., Cohen J., Priel Z. // J. Polym. Sci., Polym. Lett. Ed. 1988. V. 26. №. 9. P. 397.
  28. Dobrynin A. V., Rubinstein M. // Prog. Polym. Sci. 2005. V. 30. №. 11. С. 1049.
  29. Roger S., Sang Y.Y.C., Bee A., Perzynski R., Di Meglio J. M., Ponton A. // Eur. Phys. J. E. 2015. V. 38. P. 1.
  30. Colby R. // Rheol. Acta. 2010. V. 49. P. 425.
  31. Ray J., Manning G.S. // Macromolecules. 1997. V. 30. № 19. P. 5739.
  32. Rey-Castro C., Herrero R., De Vicente M.E.S. // J. Electroanal. Chem. 2004. V. 564. P. 223.
  33. Barbosa J.A.C., Abdelsadig M.S.E., Conway B.R., Merchant H.A. // Int. J. Pharm. X. 2019. V. 1. P. 100024.
  34. Shinde U.A., Nagarsenker M.S. // Indian J. Pharm. Sci. 2009. V. 71. №. 3. P. 313.
  35. Vleugels L.F.W., Ricois S., Voets I.K., Tuinier R. // Food Hydrocolloids. 2018. V. 81. P. 273.
  36. Chuang J.J., Huang Y.Y., Lo S.H., Hsu T.F., Huang W.Y., Huang S.L., Lin Y.S. // Int. J. Polym. Sci. 2017. V. 2017. P. 1.
  37. Schiewer S., Volesky B. // Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. №. 9. P. 2478.
  38. Fukushima M., Tatsumi K., Wada S. // Anal. Sci. 1999. V. 15. №. 11. P. 1153.
  39. De Vasconcelos C.L., Pereira M.R., Fonseca J.L.C. // J. Dispersion Sci. Technol. 2005. V. 26. № 1. P. 59.
  40. Haug A. // Acta Chem. Scand. 1961. V. 15. №. 4. P. 950.
  41. Gåserød O., Smidsrød O., Skjåk-Bræk G. // Biomaterials. 1998. V. 19. № 20. P. 1815.
  42. dos Santos de Macedo B., de Almeida T., da Costa Cruz R., Netto A.D.P., da Silva L., Berret J.F., Vito razi L. // Langmuir. 2020. V. 36. № 10. P. 2510.
  43. Kulig D., Zimoch-Korzycka A., Jarmoluk A., Marycz K. // Polymers. 2016. V. 8. № 5. P. 167.
  44. Simsek‐Ege F.A., Bond G.M., Stringer J. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 88. № 2. P. 346.
  45. Patel D.K., Jung E., Priya S., Won S.Y., Han S.S. // Carbohydr. Polym. 2023. P. 121408.
  46. Conzatti G., Faucon D., Castel M., Ayadi F., Cava lie S., Tourrette A. //Carbohydr. Polym. 2017. V. 172. P. 142.
  47. Baysal K., Aroguz A.Z., Adiguzel Z., Baysal B.M. // Int. J. Biol. Macromol. 2013. V. 59. P. 342.
  48. Sharma A., Kaur I., Dheer D., Nagpal M., Kumar P., Venkatesh D.N., Puri V., Singh I. // Carbohydr. Polym. 2023. V. 15. № 308. P. 120448.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ЯМР 1H-спектр Альг-ДЭА-0.14 (степень замещения 0.14) (а) и ИК-Фурье-спектр исходного альгинат натрия (1) и Альг-ДЭА-0.2 (2) (б). На вставке показан спектр исходного альгината натрия. Цветные рисунки можно посмотреть в электронной версии.

Скачать (175KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые вязкости водных растворов исходного альгината натрия (a, б) и Альг-ДЭА-0.14 (в, г) при 20 (а, в) и 37 °С (б, г). Концентрация полимера 1.5 (1), 1.2 (2), 0.8 (3) и 0.5 г/дл (4).

Скачать (503KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Удельная вязкость ηуд, (1) и размер агрегатов в водном растворе Dh (2) в зависимости от концентрации альгината натрия (а) и Альг-ДЭА-0.14 (в), а также приведенная вязкость в зависимости от концентрации альгината натрия (б) и Альг-ДЭА-0.05 (1) и Альг-ДЭА-0.14 (2) (г). Бессолевой раствор, 25 ºC. Пояснения в тексте.

Скачать (458KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Энергия активации вязкого течения водных растворов исходного альгината натрия (a) и Альг-ДЭА-0.14 (б) в зависимости от скорости сдвига при концентрации полимера 1.5 (1), 1.2 (2), 0.8 (3) и 0.5 г/дл (4).

Скачать (293KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Величина адсорбции протонов nb в зависимости от рН для водных растворов альгината натрия (1, 2) и Альг-ДЭА-0.14 (3, 4). Концентрация фонового электролита (NaCl) 0 (1, 3) и 0.1 н (2, 4).

Скачать (124KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Дзета-потенциал (а, в) и размер образующихся частиц (б, г) в зависимости от рН среды (а, б) и концентрации NaCl (в, г) для исходного альгината-натрия (сплошная линия) и Альг-ДЭА-0.14 (штриховая линия). С = 0.18 г/дл.

Скачать (350KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Время рекальцификации крови при добавлении альгината натрия (1), Альг-ДЭА-0.3 (2) и Альг-ДЭА-0.1 (3). Число независимых измерений n = 6. Звездочки ‒ достоверность различий (р ˂ 0.05) с показаниями в контроле с буфером (концентрация 0 мг/мл).

Скачать (376KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Активированное частичное тромбопластиновое время при добавлении к плазме альгината натрия (1), Альг-ДЭА-0.3 (2) и Альг-ДЭА-0.1 (3). Число независимых измерений n = 6. Звездочки ‒ достоверность различий (р ˂ 0.05) с показаниями в контроле.

Скачать (147KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Самостоятельное влияние альгинатов на агрегацию тромбоцитов. Число независимых измерений n = 4. Звездочки ‒ достоверность различий (р ˂ 0.05) с показаниями в контроле с буфером.

Скачать (85KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Влияние альгинатов на агрегацию тромбоцитов, индуцированную АДФ. Число независимых измерений n = 4–9.

Скачать (249KB)
Метаданные
12. Рис. П1. Адсорбция протонов nb в зависимости от рН для водных растворов альгината натрия (1, 3) и его модифицированного производного Альг-ДЭА-0.14 (2, 4) при титровании щелочью. Концентрация фонового электролита (NaCl) 0 (1, 2) и 0.1 н (3, 4).

Скачать (94KB)
Метаданные
13. Рис. П2. Зависимость pH от концентрации фонового электролита для исходного альгината натрия (сплошная линия) и Альг-ДЭА (штриховая). С = 0.18 г/дл.

Скачать (86KB)
Метаданные
14. Схема

Скачать (104KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024