Научная статья на тему 'Получение и изучение свойств композитов на основе бактериальной целлюлозы и поли-n, n-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида'

Получение и изучение свойств композитов на основе бактериальной целлюлозы и поли-n, n-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
676
120
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БАКТЕРИАЛЬНАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА / ПОЛИ-N / N-ДИМЕТИЛ-3 / 4-МЕТИЛЕНПИРРОЛИДИНИЙ ХЛОРИД / АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА / BACTERIAL CELLULOSE / POLY-N-N-DIMETHYL-3 / 4-METHYLENPIRROLIDINE CHLORIDE / ANTIBACTERIAL PROPERTIES

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Ревин Виктор В., Кленова Наталья А., Редькин Николай А., Белоусова Зоя П., Тукмаков Константин Н.

Проведены исследования композитов из целлюлозы, продуцируемой Gluconacetobacter sucrofermentas и поли-N,N-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида с различной концентрацией полимера. ИК-cпектры и изменение массы пленок показали высокую эффективность сорбции полимера на бактериальной целлюлозе. Присутствие полимера снижает константу набухания, но увеличивает изменение массы композита при помещении его в дистиллированную воду. Сканирующая электронная микроскопия констатирует появление кристаллов полимера в сухих пленках при помещении их в растворы полимера. Композиты с поли-N,N-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлоридом проявляют выраженные антибактериальные свойства, подавляя рост E.coli, наиболее эффективным действием обладают образцы, обработанные 1,5 и 0,75% раствором полимера.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Ревин Виктор В., Кленова Наталья А., Редькин Николай А., Белоусова Зоя П., Тукмаков Константин Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PRODUCTION AND STUDYING PROPERTIES OF COMPOSITES BASED ON BACTERIAL CELLULOSE AND POLY-N, N-DIMETHYL-3,4-METHYLENPIRROLIDINE CHLORIDE

We carried out the investigation of cellulose composites and composites with poly-N-N-dimethyl-3,4-methylenpyrrolidin chloride with different concentration of polymer. Cellulose was produced by Gluconacetobacter sucrofermentas. The data of Fourier spectral analysis and the change in weight of the films revealed the high efficiency of sorption of polymer on the bacterial cellulose. The presence of polymer decreases the swelling rate constant and increases the change in weight of the composite when placed in distilled water. Scanning electron microscopy confirmed the formation of the crystals of the polymer in dried films when placed them into a 15% solution of the polymer. The composites with poly-N-N-dimethyl-3,4-methylenpyrrolidin chloride show antibacterial properties, they suppress E.coli growth. Specimens treated by a 1.5% and 0.75% polymer solution are more effective.

Текст научной работы на тему «Получение и изучение свойств композитов на основе бактериальной целлюлозы и поли-n, n-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида»

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ / PHYSIKO-CHEMICAL AND GENERAL BIOLOGY Оригинальная статья / Original article УДК 604.2:547.458

DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-1 -102-110

ПОЛУЧЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ

НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

И ПОЛИ-N, ^ДИМЕТИЛ-3,4-МЕТИЛЕНПИРРОЛИДИНИЙ ХЛОРИДА

© В.В. Ревин, Н.А. Кленова, З.П. Белоусова, Н.А. Редькин, К.Н. Тукмаков, Ю.А. Маркова, Э.Ю. Сосова

Самарский национальный исследовательский университет им. С.П. Королева, Российская Федерация, 443086, г. Самара, Московкое шоссе, 34.

Проведены исследования композитов из целлюлозы, продуцируемой Gluconacetobacter sucrofermen-tas и поли^,^диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида с различной концентрацией полимера. ИК^пектры и изменение массы пленок показали высокую эффективность сорбции полимера на бактериальной целлюлозе. Присутствие полимера снижает константу набухания, но увеличивает изменение массы композита при помещении его в дистиллированную воду. Сканирующая электронная микроскопия констатирует появление кристаллов полимера в сухих пленках при помещении их в растворы полимера. Композиты с поли^,^диметил-3,4-метиленпирролидиний хлоридом проявляют выраженные антибактериальные свойства, подавляя рост E.coli, наиболее эффективным действием обладают образцы, обработанные 1,5 и 0,75% раствором полимера. Ключевые слова: бактериальная целлюлоза, поли^,^диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорид, антибактериальные свойства.

Формат цитирования: Ревин В.В., Кленова Н.А., Белоусова З.П., Редькин Н.А., Тукмаков К.Н., Маркова Ю.А., Сосова Э.Ю. Получение и изучение свойств композитов на основе бактериальной целлюлозы и поли-n, n-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7, N 1. C. 102-110. DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-1-102-110

PRODUCTION AND STUDYING PROPERTIES

OF COMPOSITES BASED ON BACTERIAL CELLULOSE

AND POLY-N, N-DIMETHYL-3,4-METHYLENPIRROLIDINE CHLORIDE

© V.V. Revin. N.A. Klenova, Z.P. Belousova, N.A. Redkin, K.N. Tukmakov, Yu.A. Markova, E.Yu. Sosova

Samara National Research University,

34, Moskovskoe Shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

We carried out the investigation of cellulose composites and composites with poly-N-N-dimethyl-3,4-methylenpyrrolidin chloride with different concentration of polymer. Cellulose was produced by Gluconaceto-bacter sucrofermentas. The data of Fourier spectral analysis and the change in weight of the films revealed the high efficiency of sorption of polymer on the bacterial cellulose. The presence of polymer decreases the swelling rate constant and increases the change in weight of the composite when placed in distilled water. Scanning electron microscopy confirmed the formation of the crystals of the polymer in dried films when placed them into a 15% solution of the polymer. The composites with poly-N-N-dimethyl-3,4-methylenpyrrolidin chloride show antibacterial properties, they suppress E.coli growth. Specimens treated by a 1.5% and 0.75% polymer solution are more effective.

Keywords: bacterial cellulose, poly-N-N-dimethyl-3,4-methylenpirrolidine chloride, antibacterial properties

For citation: Revin V.V., Klenova N.A., Belousova Z.P., Redkin N.A., Tukmakov K.N., Markova Yu.A., Sosova E.Yu. Production and studying properties of composites based on bacterial cellulose and poly-n, n-dimethyl-3,4-methylenpirrolidine chloride. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. 2017, vol. 7, no 1, pp. 1020-110. DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-1-102-110 (in Russian)

В.В. Ревин, Н.А. Кленова, З.П. Белоусова, Н.А. Редькин, К.Н. Тукмаков, Ю.А. Маркова, Э.Ю. Сосова

ВВЕДЕНИЕ

Бактериальные экзополисахариды нашли широкое применение в медицине, фармацевтической, парфюмерной, пищевой и других отраслях промышленности. Бактериальная целлюлоза относится к группе экзополисаха-ридов, возможности и перспективы применения которых в различных областях еще недостаточно изучены. Это определяется, прежде всего, уникальностью свойств данного экзопо-лисахарида. Пленки из бактериальной целлюлозы способны удерживать большое количество воды, при этом, не теряя механической прочности, эластичности и низких адгезивных свойств к раневой поверхности [1-3]. Микрофибриллы бактериальной целлюлозы на два порядка тоньше микрофибрилл растительной целлюлозы, волокна ее расположены правильно, что способствует достижению высокой степени кристалличности. Кроме того, внеклеточная бактериальная целлюлоза не содержит лигнина, смол, жиров, восков и абсолютно не токсична для человека [4]. В связи с этим, актуальным является получение композитов путем внесения в пленки эффективных антисептических компонентов. Водорастворимый полимер поли-^^диметил-3,4-метиленпирроли-диний хлорид, выпускаемый ЗАО «АЛЬФА-ТЭК» (Россия), проявляет антибактериальные, антифунгальные свойства при малой опасности для человека и других млекопитающих [5, 6].

Целью данного исследования было получение композиционного материала на основе пленок бактериальной целлюлозы и поли^^-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида и изучение антибактериальных свойств полученного композита.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Получение пленок бактериальной целлюлозы

Пленки бактериальной целлюлозы получали, осуществляя культивирование бактерий С1исопасе(оЬас(вг sucrofermentas В-11267 в стационарных условиях на жидкой среде HS следующего состава, г/л: D-глюкоза - 20,0; дрожжевой экстракт - 5,0; пептон - 5,0; Na2HPO4 - 2,7; лимонная кислота - 1,15; рН -

он—ой-

6,0. Среду заражали культурой бактерий, полученной при культивировании образца штамма на плотной среде того же состава. Инкубацию проводили в течение 3 дней в шейкере со скоростью перемешивания 100 об/мин и температурой 30 °С. Затем пробы перемещали в общую емкость, добавляли новую порцию среды в отношении 1:1 и помещали в термостат с температурой 30 °С на 5-7 дней до появления поверхностной пленки бактериальной целлюлозы. Полученную пленку обрабатывали 0,1 Н раствором NaOH при 80 °С в течение 30 мин для удаления клеток и компонентов культу-ральной жидкости, затем отмывали дистиллированной водой, раствором 0,5% уксусной кислоты и снова водой до нейтральной реакции. Высушивали в сушильном шкафу при 80 °С до постоянной массы [7, 8].

2. Характеристика препарата поли-^^ диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида

Поли-^^диметил-3,4-метиленпирро-ли-диний хлорид использовали в виде прозрачного 15%-го водного раствора светло-корич-невого цвета, имеющего специфический запах. Раствор полимера был предоставлен фирмой «Формула АГрЭКО». Так как поли^^-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорид в водном растворе подвергается циклизации, название полимера изменяется - полиаллил^^-диме-тиламмоний хлорид. По данным производителя и патентообладателя (ЗАО «Альфа-ТЭК», Россия) молекулярная масса поли-^^диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида составляет 100-150 тыс. Да, рН - 7-8, плотность - 1,031,05 г/см3 при 20 °С. Поли^^-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорид (полиаллилди-метиламмония хлорид, ПАДМАХ) синтезирован в Институте химической физики РАН под руководством академика РАЕН, д.х.н., профессора М.И. Черкашина. Препарат устойчив к действию высоких температур, фотолизу и гидролизу. Он обладает малой токсичностью по отношению к животным и человеку (LD5o для крыс - 5560 мг/кг). Минимальная бактерицидная концентрация по отношению к псевдомонадам и ксанто-монадам составляет около 150 мкг/мл (рис.1). Все данные предоставлены производителем патентообладателем [7, 8].

он—он

I

2

п

он он

\2 / 2

НзО

N

/ \

О\ О1

Рис. 1. Структурная формула полиаллилдиметиламмония хлорида ^^^^^^ИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

3. Получение композитов на основе бактериальной целлюлозы и поли-М,№диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида

Пленки бактериальной целлюлозы, пропитанные поли-^^диметил-3,4-метиленпирро-лидиний хлоридом, получали двумя способами. В первом способе высушенные до постоянной массы пленки бактериальной целлюлозы помещали в 15%-й раствор полимера и выдерживали в течение 2 ч. Во втором способе влажные гель-пленки доставали из дистиллированной воды, удаляли с них избыток влаги фильтровальной бумагой, помещали в растворы полиаллилдиметиламмония хлорида разной концентрации: 1,5; 0,75; 0,15; 0,075% и выдерживали в течение 24 ч. Часть гель-пленок высушивали до постоянной массы при 80 °С, часть использовали во влажном состоянии.

4. Исследование структуры, состава и физико-химических параметров пленок бактериальной целлюлозы и композитов с применением пропитки поли-М,№диметил-3,4-метиленпирролидиний хлоридом

Для пленок бактериальной целлюлозы и композитов с полиаллилдиметиламмоний хлоридом определяли степень набухания в дистиллированной воде по стандартной методике [9].

Пропитанные полимером и нативные пленки исследовали с помощью ИК-Фурье спектрометрии. ИК спектры образцов пленок и композитов записывали на ИК-Фурье спектрометре SPECTRUM 100 (PerkinElmer, США). Для записи спектров использовали приставку нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) фирмы Pike Technologies Inc. Обнаружение нанесенного на пленки поли-NÑ диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида проводили по ИК спектрам, записанным в таблетке бромида калия.

Механические свойств пленок и композитов изучали, используя Тестер на прочность и растяжение PARAM® XLW (PC) Auto Tensile Tester-Китай-США, автоматический толщиномер (PARAM® CHY-C2-Германия).

Микрофотографии высушенных композитов получали, используя растровый сканирующий электронный микроскоп FEI Quanta 200 в режиме высокого вакуума при токе зонда не более 12 пА (ускоряющее напряжение 30 кВ). При этом не требовалось покрытие проводящего покрытия на образцы.

5. Изучение антибактериального действия композитов бактериальной целлюлозы и поли-N, N-диметил-3,4-метиленпирролиди-ний хлорида

Из высушенных пленок и композитов готовили квадраты размером 100 мм2, а из влажных - диски диаметром 10 мм наносили их на

свежие посевы суточного инокулята E.coli M-17 (содержание в суспензии клеток регулировали с помощью определения ОП (оптической плотности) при Л 670 нм, которая составляла около 0,17 ед.) на чашках со средой Эндо или мясо-пептонном агаре (МПА). Контролем служили нативные гель-пленки (во влажном состоянии) или высушенные пленки бактериальной целлюлозы. Для расчета площади отсутствия роста образцы пленок удаляли с агара и чашки фотографировали. Площадь отсутствия роста рассчитывали, используя программу «Fractal Dimetion Calculator».

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Результаты изучения состава пленок бактериальной целлюлозы с помощью ИК-Фурье спектрометрии

Спектр НПВО бактериальной целлюлозы (рис. 2, A), полученной при культивировании Gluconacetobacter sucrofermentas B-11267 в целом соответствуют образцам бактериальной целлюлозы и согласуются с данными других авторов: на наличие -ОН групп указывает полоса поглощения 3341 см-1 (3415 см-1), -CH2- группы обнаруживаются по валентным колебаниям при 2894 см-1 (2999 см-1); 1054 см-1 - вероятно, характерно для -С-О-С- группы, 1161 см-1 - колебания -С-О- группы (1050 и 1160 см-1 [10] (рис. 2, А).

ИК-спектр бактериальной целлюлозы, модифицированной раствором поли-NN диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида (рис. 2, В), полностью совпадает со спектром исходной чистой целлюлозы (см. рис. 2, A). Очевидно, что физическая модификация проходит в основном на поверхности, а сам полимер образует столь тонкий слой, что его сигналы полностью перекрываются сигналами бактериальной целлюлозы.

Для обнаружения модификатора нами были записаны Ик спектры поли^^-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида и модифицированной пленки, с которой бромидом калия как абразивным материалом с поверхности был стерт тонкий слой. Полученную смесь с бромидом калия перетерли в агатовой ступке, прессовали в таблетку и записали ИК-спектр.

ИК-спектр поли-^^диметил-3,4-метилен-пирролидиний хлорида, выделенного из раствора и высушенного при 50 °С, характеризуется наличием полос поглощения 3365 и 1633 -1

см , соответствующих остаточному содержанию молекул воды. Группа полос в области 2810-3050 см-1 соответствует валентным колебаниям метильных и метиленовых групп, а наиболее интенсивная полоса 1470 см-, очевидно, соответствует деформационным колебаниям этих групп. Частоты поглощений в

В.В. Ревин, Н.А. Кленова, З.П. Белоусова, Н.А. Редькин, К.Н. Тукмаков, Ю.А. Маркова, Э.Ю. Сосова

области 880-1000 см-1 могут быть следствием как колебаний углеродного скелета, так и колебаний, в которых принимает участие четвертичный атом азота (рис. 2, С).

2. Результаты исследования гигроскопичности пленок бактериальной целлюлозы и композита с раствором поли-N,N-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида

При изучении гигроскопичности пленок бактериальной целлюлозы, пропитанных 15%-м раствором поли-^^диметил-3,4-мети-ленпирролидиний хлорида обнаружили, что в присутствии полимера константа скорости набухания композита снижается, а изменение его массы увеличивается (табл.1).

Это свидетельствует об увеличении способности пленок, пропитанных полимером, поглощать воду. Можно предположить, что полимер проникает в мелкие поры бактериальной целлюлозы и удерживается в них. Способность гель-пленок бактериальной целлюлозы не прилипать к раневым поверхностям и активно впитывать экссудат будут полезны при применении композитов в виде биоматериалов, используемых для покрытия ран и ожоговых поверхностей.3. Результаты изучения механических свойств и структуры пленок бактериальной целлюлозы, пропитанных растворами ПАДМАХ

Пропитка пленок бактериальной целлюло-

зы 15%-м раствором полимера сопровождается некоторым изменением механических свойств композита: увеличением толщины пленок, возрастанием разрывной прочности, снижением величины максимальной нагрузки при их растяжении и возможным удлинением образца, что свидетельствует об уменьшении эластичности пленок (табл. 2).

Сканирующее электронное микроскопиро-вание сухих пленок бактериальной целлюлозы пленок показало наличие волокнистой структуры (рис. 3, а). Микроскопирование высушенного композита бактериальной целлюлозы с пропиткой 15%-м раствором полимера вызывает растрескивание пленки (рис. 3, б), хотя визуально пленка сохраняет целостность. Вероятно, это повреждение пленки и приводит к снижению константы скорости набухания, так как трещины способствуют расслоению композита в водной среде и потере их целостности.

Выдерживание гель-пленок (без предварительного высушивания) в растворах полимера различной концентрации предотвращает растрескивание композитов. На фотографиях, представленных на рис. 4, видны агрегаты полимера разной формы. Вероятно, полимер, заполняя поры, адсорбируется на поверхности пленок за счет дополнительных водородных связей с гидроксильными группами бактериальной целлюлозы.

4000,0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400,0

ст-1

Рис. 2. ИК-спектры бактериальной целлюлозы (А), смеси бактериальной целлюлозы и полимера (В), поли-Ы,Ы-диметил-3,4-метиленпирролидиний хлорида после испарения растворителя (С)

Таблица 1

Среднее изменение массы композитов, помещенных в воду

Композит Изменение массы за 30 мин, мг Изменение массы за 120 мин, мг Константа ^орости набухания

Бактериальная целлюлоза 16,33 ± 2,67 18,67 ± 0,33 0,0595 ± 0,0270

Бактериальная целлюлоза + ПАДМАХ 27,00 ± 7,64 32,00 ± 4,93* 0,0187 ± 0,0157

*Р<0,05 по отношению к бактериальной целлюлозе.

Таблица 2

Механические свойства пленок бактериальной целлюлозы и композита с пропиткой 15%-м раствором полимера

Образцы Толщина образцов, мм Разрывная прочность, мПа Максимальная нагрузка, Н Относительное удлинение образца, %

Пленки бактериальной целлюлозы (БЦ) 755,5 ± 10,0 0,003 49,23 7

Композит БЦ, пропитанный 15%-м раствором полимера 798,5 ± 3,0* 0,026 24,53 4

*Р<0,05 по отношению к нативным пленкам.

а б

Рис. 3. Пленка бактериальной целлюлозы: а - с волокнистой структурой; б - пропитанная полимером (нарушена целостность, видны изломы, трещины и кристаллы полимера)

В.В. Ревин, Н.А. Кленова, З.П. Белоусова, Н.А. Редькин, К.Н. Тукмаков, Ю.А. Маркова, Э.Ю. Сосова

4?

. 12/29/2016 WD mode tilt I srot I spot * 2:54:35 PM 11.2 mm SE -Ho° 1.0 1

Рис. 4. Гель-пленка БЦ: а - с 1,5%-м раствором полимера (видны агрегаты полимера); б - с 0,15%-м раствором полимера (палочковидные включения в образце)

4. Результаты изучения антибактериальных свойств полученных композитов пленок с пропиткой полимером

При посеве суточного инокулята E. coli M-17 на МПА, роста бактерий под пленками как самой бактериальной целлюлозы, так и пленками, пропитанными полимером, не наблюдается. Это свидетельствует о наличии антибактериальных свойств у бактериальной целлюлозы.

Наложение на свежие посевы E. coli M-17 квадратных образцов бактериальной целлюлозы, выдержанных в 15%-м растворе полимера, сопровождалось увеличением зон отсутствия роста в 2,26 раза по сравнению с нативными пленками. Антибактериальное действие поли-

мера также выявлялось при выдерживании влажных пленок бактериальной целлюлозы в растворах полимера 1,5%-ной концентрации, затем высушивания до постоянной массы и наложения квадратных образцов на посевы E. coli M-17. Площадь зарастания чашек снижалась на 36%, а зоны отсутствия роста увеличивались в 2,4 раза (табл. 2).

При посеве инокулята E. coli (ОП Л 670 - 0,17) на среду Эндо после суточного роста наблюдалось достоверное снижение количества колоний бактерий (табл. 3) и значительно уменьшалась интенсивность роста вокруг влажных дисков гель-пленок, пропитанных раствором полиаллилдиметиламмоний хлорида в различных концентрациях.

Таблица 2

Действие сухих пленок БЦ, инкубированных во влажном состоянии с различными концентрациями полиаллилдиметиламмоний хлорида (ПАДМАХ), на рост E. coli на чашках Петри с МПА (3-х сут рост)

а

Название композита Вес пленок 110х84 мм, мг Площадь зарастания чашек, % Зоны отсутствия роста, мм2

Сухие пленки БЦ (контроль) 177,70 ± 1,00 85,00 ± 2,50 103,88 ± 3,33

Сухие пленки БЦ + 1,5%-й ПАДМАХ 355,00 ± 1,09 55,00 ± 7,07* 294,00 ± 29,20*

Сухие пленки БЦ + 0,75%-й ПАДМАХ 249,61 ± 0,95 75,00 ± 15,00 140,00 ± 7,26

Сухие пленки БЦ + 0,15%-й ПАДМАХ 230,00 ± 1,20 67,50 ± 3,54 103,75 ± 1,83

Сухие пленки БЦ + 0,075 -й ПАДМАХ 220,00 ± 1,30 70,00 ± 14,14 102,63 ± 3,24

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Примечание: Р<0,05 по отношению к пленкам бактериальной целлюлозы. 107 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Таблица 3

Действие влажных пленок БЦ, инкубированных во влажном состоянии с различными концентрациями полиаллилдиметиламмоний хлорида (ПАДМАХ), на рост E. coli на чашках Петри со средой Эндо (суточный рост)

Название композита Количество колоний Площадь отсутствия 2 роста, мм

Влажные пленки БЦ Влажные пленки БЦ + 1,5%-й ПАДМАХ Влажные пленки БЦ + 0,75%-й ПАДМАХ Влажные пленки БЦ + 0,15%-й ПАДМАХ. Влажные пленки БЦ + 0,075%-й ПАДМАХ 116 ± 5 29 ± 3 9 ± 2 39 ± 4 91 ± 3 146.79 ± 7,07 153,86 ± 2,00 146.80 ± 7,07 161,98 ± 14,65* 147,32 ± 14,65

Таким образом, применение водорастворимого полимера полиаллилдиметил-аммоний хлорида может оказаться перспективным для формирования антибактериальных гель-пленок из бактериальной целлюлозы. Данный полимер не токсичен, а благодаря растворимости в воде легко переходит в гель, о чем свидетельствует увеличение массы пленок, коррелирующее с концентрацией полимера. При наложении на свежие посевы E. coli гель-пленки проявляют выраженные антибактериальные свойства, значительно угнетая рост бактерий.

Кроме того, полиаллилдиметиламмоний хлорид дешев, легко модифицируется, меняя

1. Митрофанов Р.Ю., Будаева В.В., Сако-вич Г.В. Получение и свойства гель-пленки бактериальной целлюлозы // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т.18, N 5. С. 587-592.

2. Fu L., Zhang J., Yang G. Present status and applications of bacterial cellulose-bazed materials for skin tissue repair // Carbohyd. Polym. 2013. V. 92. P.1432-1442.

3. Gama M., Gatenholm P., Klemm D. Bacterial nanocellulose: a sophisticated multifunctional material. Boca Raton: CRC Press, 2013. P. 6.

4. Jeong S.I., Lee S.E., Yang H. Toxicologic evaluation of bacterial synthesized cellulose in endothelial cells and animals // Mol. Cell Toxicol. 2012. V. 6. P. 373-380.

5. Пат. № 2372333, Российская Федерация, МПК C07D207/00, CO8F26/04, CO8F36/00, CO8F36/20, CO8F36/04. Способ получения поли^^-диметил-3,4-диметилен-пирролидиний хлорида / М.И. Черкашин, Е.Я. Борисова, Н.Ю. Борисова, В.И. Абеленцев, В.Н. Лазарев, П.В. Жеглатый; заявитель и патентообладатель ЗАО «Альфа-Тэк». № 2008132047/04; заяв. 6.08. 2008, опубл. 10.11.2009. Бюл. № 31.

6. Пат. № 2371919, Российская Федерация, МПК АО1 N43/38, AO1N033/02, AO1P003/00. Способ борьбы с грибковыми и

степень полимеризации.

ВЫВОДЫ

1. Обработку полимером гель-пленки бактериальной целлюлозы целесообразнее проводить без предварительного высушивания, антибактериальные свойства сохраняются после высыхания пленки.

2. Наиболее эффективными концентрациями полиаллилдиметиламмоний хлорида, проявляющими антибактериальные свойства в составе композита с бактериальной целлюлозой, являются 0,75 и 1,5%-ные водные растворы данного полимера.

КИЙ СПИСОК

бактериальными заболеваниями сельскохозяйственных растений / В.Н. Абеленцев, Е.Я. Борисова, П.В. Жеглатый, В.Н. Лазарев, М.Н. Черкашин; заявитель и патентообладатель ЗАО «Альфа-Тэк». заяв.6.08. 2008, опубл. 10.11.2009. Бюл. № 31.

7. Пат. № 2523606, Российская Федерация, МПК C12N1/20, C12P19/04, C12R1/01. Штамм Gluconacetobacter sucrofermentas -продуцент бактериальной целлюлозы / В.В. Ревин, Е.В. Лияськина; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». № 2013111072/10; заяв. 3.12. 2013, опубл. 20.07. 2014. Бюл. № 20.

8. Ревин В.В., Лияськина Е.В., Н.А. Пестов Н.А. Получение бактериальной целлюлозы и нанокомпозиционных материалов. Саранск: Изд-во Мордовского университета, 2014. 128 с.

9. Ферапонтов Н.Б., Токмачев М.Г., Гагарин А.Н. и др. Влияние свойств полимеров на условия их набухания в воде и в водных растворах // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14, вып. 5. С.795-812.

10. Park S., Baker J.O., Himmel M.E. [et al.] Cellulose crystallinity index: neasurementtech-niques and their impact on interpreting cellulose performance // Biotechnology for Biofuels. 2010. N 3. P.10-20.

В.В. Ревин, Н.А. Кленова, З.П. Белоусова, Н.А. Редькин, К.Н. Тукмаков, Ю.А. Маркова, Э.Ю. Сосова

1. Mitrofanov R.Yu., Budaeva V.V., Sakovich G.V. Preparation and properties of gel films of bacterial cellulose. Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya [Chemistry for Sustainable Development]. 2010, vol. 18, pp. 587-592. (in Russian)

2. Fu L., Zhang J., Yang G. Present status and applications of bacterial cellulose-bazed materials for skin tissue repair. Carbohyd. Polym. 2013, vol. 92, pp. 1432-1442.

3. Gama M., Gatenholm P., Klemm D. Bacterial nanocellulose: A sophisticated multifunctional material. Boca Raton, CRC Press, 2013, vol. 272, p. 6.

4. Jeong S.I., Lee S.E., Yang H. Toxicologic evaluation of bacterial synthesized cellulose in endothelial cells and animals. Mol. Cell Toxicol. 2012, vol. 6, pp. 373-380.

5. Cherkashin M.I., Borisova E.Ya., Borisova N.Yu., Abelentsev V.I., Lazarev V.N., Zheglatyi P.V. Sposob polucheniya poli-N,N-dimetil-3,4-dimetilen-pirrolidinii khlorida [Method of preparation of poly-N, N-dimethyl-3,4-methylenpirrolidine chloride]. Patent RF, no. 2372333, 2009.

6. Abelentsev V.N., Borisova E.Ya., Zheglatyi P.V., Lazarev V.N., Cherkashin M.N. Sposob

bor'by s gribkovymi i bakterial'nymi zabolevaniyami pastenii [A method of combating fungal and bacterial diseases of plants]. Patent RF, no. 2371919, 2009.

7. Revin V.V., Liyas'kina E.V. Shtamm Glu-conacetobacter sucrofermentas - produtsent bak-terialnoi tsellyulozy [The strain Gluconacetobacter sucrofermentas - producer of bacterial cellulose]. Patent RF, no. 2523606, 2013.

8. Revin V.V., Liyas'kina E.V., Pestov N.A. Poluchenie bakterial'noi tsellyulozy i nanokompozitsionnykh materialov [Preparation of bacterial cellulose and composite materials]. Saransk, State University Publ., 2014, 128 p.

9. Ferapontov N.B., Tokmachev M.G., Gagarin A.N. [et al.] Influence of polymer properties on the conditions of their swelling in water and in aqueous solutions. Sorbtsionnye i khromato-graficheskie protsessy [Sorption and chromatography processes]. 2014, vol. 14, no. 5, pp. 795812. (in Russian)

10. Park S., Baker J.O., Himmel M.E. [et al.] Cellulose crystallinity index: neasurementtech-niques and their impact on interpreting cellulose performance. Biotechnology for Biofuels. 2010, no. 3, pp. 10-20.

Критерии авторства

Ревин В.В., Кленова Н.А., Белоусова З.П., Редькин Н.А., Тукмаков К.Н., Маркова Ю.А., Сосова Э.Ю. выполнили экспериментальную работу, на основании полученных результатов провели обобщение и написали рукопись. Ревин В.В., Кленова Н.А., Белоусова З.П., Редькин Н.А., Тукмаков К.Н., Маркова Ю.А., Сосова Э.Ю. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации

Виктор В. Ревин,

Самарский национальный исследовательский университет им. Академика С.П. Королева, Российская Федерация, 443086, г. Самара, Московкое шоссе, 34

Д.б.н., профессор, заведующий кафедрой биохимии, биотехнологии и биоинженерии revinvv2010@yandex.ru

Наталья А. Кленова

Самарский национальный исследовательский университета им. Академика

Contribution

Revin V.V., Klenova N.A., Belousova Z.P., Red-kin N.A., Tukmakov K.N., Markova Yu.A., Soso-va E.Yu. carried out the experimental work, on the basis of the results summarized the material and wrote the manuscript. Revin V.V., Klenova N.A., Belousova Z.P., Redkin N.A., Tukmakov K.N., Markova Yu.A., Sosova E.Yu. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

AUTHORS' INDEX Affiliations

Victor V. Revin

Samara National Research University

34, Moskovskoe Shosse, Samara,

443086, Russian Federation

Dr. of Biology, Professor,

Chair of the Department of Biochemistry,

Biotechnology and Bioengineering

revinvv2010@yandex.ru

Natalya A. Klenova

Samara National Research University 34, Moskovskoe Shosse, Samara,

С.П.Королева,

Российская Федерация, 443086, г. Самара, Московкое шоссе, 34 Д.б.н, профессор кафедры биохимии, биотехнологии и биоинженерии klenova.ssu@yandex.ru

Николай А. Редькин

Самарский национальный исследовательский университета им. Академика С.П. Королева,

Российская Федерация, 443086, г. Самара,

Московкое шоссе, 34

К.х.н., доцент кафедры аналитической и

экспертной химии

xiredn@mail.ru

Зоя П. Белоусова

Самарский национальный исследовательский университета им. Академика С.П. Королева,

Российская Федерация, 443086, г. Самара,

Московкое шоссе, 34

К.х.н, доцент кафедры органической,

биоорганической и медицинской химии

zbelousova@mail.ru

Константин Н. Тукмаков

Самарский национальный исследовательский университета им. Академика С.П. Королева,

Российская Федерация, 443086, г. Самара, Московкое шоссе, 34 М.н.с НОЦ нанотехнологий tukmakov.k@gmail.com

Юлия А. Маркова

Самарский национальный исследовательский университета им. Академика С.П. Королева,

Российская Федерация, 443086, г. Самара, Московкое шоссе, 34

студент 4-го курса биологического факультета uliya.mark@mail.ru

Элина Ю. Сосова

Самарский национальный исследовательский университета им. Академика С.П. Королева,

Российская Федерация, 443086, г. Самара,

Московкое шоссе, 34

студент 3-го курса биологического

факультета

ugrh12@mail.ru

Поступила 14.06.2016

443086, Russian Federation

Dr. of Biology, Professor,

Department of Biochemistry, Biotechnology and

Bioengineering

klenova.ssu@yandex.ru

Nikolay A. Redkin

Samara National Research University

34, Moskovskoe Shosse, Samara,

443086, Russian Federation

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ph.D. (Chemistry), Associated Professor

Department of Analytical and Expert Chemistry

xiredn@mail.ru

Zoya P. Belousova

Samara National Research University

34, Moskovskoe Shosse, Samara,

443086, Russian Federation

Ph.D. (Chemistry), Associated Professor

Chair of Organic, Bioorganic and Medicinal

Chemistry Department

zbelousova@mail.ru

Konstantin N. Tukmakov

Samara National research University 34, Moskovskoe Shosse, Samara, 443086, Russian Federation Scientific-Educational Center of Nanotechnolo-gies

Research Assistant tukmakov.k@gmail.com

Yulia A. Markova

Samara National research University Student

Department of Biochemistry, Biotechnology and Bioengineering

34, Moskovskoe Shosse, Samara, 443086, Russian Federation uliya.mark@mail.ru

Elina Y. Sosova

Samara National Research University 34, Moskovskoe Shosse, Samara, 443086, Russian Federation Student

Department of Biochemistry, Biotechnology and

Bioengineering

ugrh12@mail.ru

Received 14.06.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.