CC BY
11микрокапсул методом конфокальной микроскопии./ Сб. материалов юбилейной X научно-практической конференции с международным участием «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», М., МГУПП, 2012, с.160-162.
8. Кролевец А.А., Воронцова М.Л., Быковская Е.Е., Тырсин Ю.А. Супрамолекулярные свойства микрокапсул квертецина / Тез. докладов международной конф. «Нанотехнологии в пищевой промышленности», М., МГУПП, 2012, с. 33-35.
9. Воронцова М.Л., Тырсин Ю.А., Кролевец А.А. Исследование микрокапсул экстракта зеленого чая методом рамановской спектроскопии / Тез. докладов международной конф. «Нанотехнологии в пищевой промышленности», М., МГУПП, 2012, с. 36-39.
10. Воронцова М.Л., Тырсин Ю.А., Кролевец А.А. Применение технологии нано- и микрокапсулирования в пищевой промышленности/ Материалы международной научно-технической конф. «Новое в технике и технологии пищевых производств», Белгород, 2013, с. 42—46
11. Навальнева И.А., Кролевец А.А., Богачев И.А., Никитин К.С., Бойко Е.Е., Медведева Я.В. Исследование супрамолекулярных свойств нанокапсул ауксинов / The priorities of the word science: experiments and scientific debate. Proceedigs of the IV international scientific conference. North Charleston, SC, USA, 2014, p. 23-26
12. M. Eigen, Naturwiss. 1971, 33a, 465.
13. L. Lehninger, Biochemistry, 2nd ed., Worth Publishers, New York, 1975, chap. 36.
14. Alberts, D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts and J. D. Watson, Molecular Biology of the Cell, Garland, New York, 1983, p. 121-126
15. F. Cramer, Chaos and Order, The Complex Structure of Living Systems, VCH, Weinheim, 1993, chap. 7.
16. Self-Organizing Systems. The Emergence of Order, F. E. Yates, ed., Plenum, New York, 1987
17. G. Nicolis, I. Prigogine, Self- organization in non-equilibrium systems, Wiley, New York, 1977
18. S. Mann, Nature 1993, 365, 499
19. H. Heuer, D. J. Fink, V. J. Laraia, J. L. Arias, P. D. Calvert, K. Kendall, G. L. Messing, J. Blackwell, P. С Rieke, D. H. Thompson, A. P. Wheeler, A. Veis and A. I. Caplan, Science 1992, 255, 1098
20. R. Heywood and S. Mann, Adv. Mater. 1994, 6, 9.
21. S. Mann and F. С Meldrum, Ada Mater. 1991, 5, 316
22. H. Heuer, D. J. Fink, V. J. Laraia, J. L. Arias, P. D. Calvert, K. Kendall, G. L. Messing, J. Blackwell, P. С Rieke, D. H. Thompson, A. P. Wheeler, A. Veis and A. I. Caplan, Science 1992, 255, 1098
23. Y. Zhang and N. С Seeman, J. Am Chem. Soc. 1994, 116, 1661
24. J. Bard, Integrated Chemical Systems: A chemical approach to nanotechnology, Wiley, New York, 1994
САМООРГАНИЗАЦИЯ НАНОКАПСУЛ БЕТУЛИНА
Кролевец Александр Александрович
Доктор химических наук, академик РАЕН, Белгородский национальный исследовательский университет,
г.Белгород Богачев Илья Александрович Аспирант, Белгородский национальный исследовательский университет, г.Белгород
Жданова Оксана Валерьевна Студентка, Белгородский национальный исследовательский университет, г.Белгород
Андреенков Вячеслав Сергеевич Студент, Белгородский национальный исследовательский университет, г.Белгород
SELF-ORGANIZATION OF NANOCAPSULES BETULIN
Krolevets Alexander, Doctor of Chemical Sciences, Belgorod National Research University, Belgorod Bogachev Iliya, Graduate, Belgorod National Research University, Belgorod Zhdanovа Oksana, Student, Belgorod National Research University, Belgorod Andreenko Vyacheslav, Belgorod National Research University, Belgorod АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены сведения о самоорганизации наноструктурированного бетулина и приведены данные о размере нанокапсул методом NTA. ABSTRACT
The paper discusses the details of the self-organization of nanostructured betulin and presents data on the size of the nanocapsules by NTA.
Ключевые слова: самоорганизация, бетулин, метод NTA. Keywords: self-organization, betulin, the method of NTA.
Экстракт бересты содержит бетулин, который является сырьем для производства биологически активных добавок к пище. Он обладает противоаллергическим и противовоспалительным действием, подавляя воспаление различного генеза.
Бетулин обладает высокой антимутагенной активностью, понижает количество мутаций в хромосомах и генах, частоту возникновения наследственных изменений; индуцирует продукцию интерферонов, которые пози-
тивно влияют на процессы репарации ДНК. Антиоксидант-ная активность бетаина связана с непосредственным влиянием на ферменты антиоксидантной защиты, основная функциональная роль которых состоит в разрушении органических перекисей, прежде всего — перекисей липи-дов, играющих первостепенную роль в нарушении нормального строения биологических мембран.
Бетулин, являясь антигипоксантом, корригирующим метаболизм клеток, способствует уменьшению гипоксии и повышению устойчивости организма к кислородной недостаточности. Это соединение обладает гепато-протекторной и детоксицирующей активностью, индуцирует ферменты обезвреживающей системы печени, нормализует желчеотделение, снижает уровень триглицери-дов в крови (гиполипидемические свойства).
Иммуномодуляторная активность бетулина проявляется в способности индуцировать выработку эндогенного интерферона в организме, а также повышать клеточный и общий иммунитет, усиливая активность некоторых иммунокомпетентных клеток, в частности активизируя
все показатели фагоцитоза, способность фагоцитов разрушать вирусы и бактериальные клетки, а также увеличивая количество фагоцитов. Профилактическое применение бетаина повышает сопротивляемость организма к инфекции.
Супрамолекулярная химия использует законы органической синтетической химии для получения супрамо-лекулярных ансамблей, координационной химии комплексов и физической химии для изучения взаимодействий компонентов, биохимии - рассмотрения функционирования супрамолекулярных ансамблей. К супрамоле-кулярным свойствам относятся самосборка, и самоорганизация [2,3]. В супрамолекулярной химии для достижения контролируемой сборки молекулярных сегментов и спонтанной организации молекул в стабильной структуре используют нековалентные взаимодействия [4,5]. Самоорганизующиеся структуры можно имитировать как аспекты биологических систем: искусственные клетки мембран, ферментов, или каналы [6].
Исследование самоорганизации микрокапсул проводили следующим образом. Порошок инкапсулированного биополимером бетулина растворяли в воде, каплю наносили на покровное стекло и выпаривали. Высушенная поверхность сканировали методом конфокальной микроскопии на микроспектрометре OmegaScope, производства AIST-NT (г. Зеленоград), совмещенном с конфокальным микроскопом. На этом же приборе получена микрофотография с самоорганизацией, которая представлена на рис. 1,2
Рис.1 - Конфокальное изображение фрактальной композиции из раствора микрокапсул битулина в альгинате натрия (0,5%) с увеличением: а) 505 раз, б) 620 раз, в) 930 раз, г) 1200 раз, д) 1770 раз, е) 2830 раз
Рис.2 - Конфокальное изображение фрактальной композиции из раствора микрокапсул бетулина в каррагинане (0,125%) с увеличением: а) 505 раз, б) 620 раз, в) 930 раз, г) 1200 раз, д) 1770 раз, е) 2830 раз
Как видно из рис.1,2 образование нанокапсул происходит спонтанно за счет нековалентных взаимодействий и это говорит о том, что для них характерна самосборка. Представленные структуры являются упорядоченными, значит они обладают самоорганизацией. Следовательно, инкапсулированные полимерной оболочкой бетулин обладают супрамолекулярными свойствами. Более того, вид и характер самоорганизации позволяет предположить, что данный характер существенно зависит от природы инкапсулированного биологически активного соединения. Что позволяет говорить о возможности идентификации биологически активных соединений в инкапсулированном виде.
Изучение инкапсулированного бетулина в сильно разбавленных водных растворах проводилось с помощью метода NTA (метод анализа траектории наночастий).
В качестве объектов исследования были выбраны нанокапсулированные образцы бетулина в оболочках
каррагинан и альгинате натрия, в соотношениях ядро: оболочка 1: 3.
Измерения проводили на мультипараметрическом анализаторе наночастиц Nanosight LM0 производства Nanosight Ltd (Великобритания) в конфигурации HS-BF (высокочувствительная видеокамера Andor Luca, полупроводниковый лазер с длиной волны 405 нм и мощностью 45 мВт). Прибор основан на методе анализа траекторий наночастиц (Nanoparticle Tracking Analysis, NTA), описанном в ASTM E2834.
Оптимальным разведением для разведения было выбрано 1: 100. Для измерения были выбраны параметры прибора: Camera Level = 16, Detection Threshold = 10 (multi), Min Track Length: Auto, Min Expected Size: Auto^^ тельность единичного измерения 215s, использование шприцевого насоса.
На рисунках 3,4 представлены результаты измерения для нанокапсул бетулина в различных оболочках.
Рис. 3. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул бетулина в альгинате натрия
(соотношение ядро: оболочка 1:3)
_Статистические характеристики распределений приведены_
табл. 1
Параметр Значение
Средний размер, нм 132
D10, нм 65
D50, нм 108
D90, нм 237
Коэффициент полидисперсности, ^90- D10)/D50 1.6
Общая концентрация частиц, х1012 частиц/мл 0.39
Табл. 1. Статистические характеристики частиц в образцах нанокапсул бетулина в альгинате натрия (соотношение ядро:оболочка 1:3).
Рис. 4. Распределение частиц по размерам в образце нанокапсул бетулина в каррагинане
(соотношение ядро: оболочка 1:3)
Статистические характеристики распределений приведены в табл. 2
Параметр Значение
Средний размер, нм 124
D10, нм 67
D50, нм 111
D90, нм 190
Коэффициент полидисперсности, (D90- D10)/D50 1,108
Общая концентрация частиц, х1012 частиц/мл 5.40
Табл. 2. Статистические характеристики частиц в образцах нанокапсул бетулина в альгинате натрия ( соотношение ядро:оболочка 1:3)
Таким образом, данное исследование доказало образование нанокапсул бетулина в биополимерах. При этом основной размер нанокапсул составляет 120-200 нм.
Полученные результаты могут использоваться для разработки новых препаратов медицинского назначения и в пищевой промышленности для создания продуктов функционального назначения.
Литература
1. Mathiowitz E, Jacob J.S., Jong Y.S., Carino G.P., Chickering D.E., Chaturvedi P, Santos C.A., Vijayaraghavan K, Montgomery S, Bassett M, Morrell C. Biologically erodable microspheres as potential oral drug delivery systems.// Nature, 1997; 386 (6623): 410-414.
2. F.V. Grigoriev, A. Novels, D.N. Like and others. Methods of molecular modeling of supramolecular
complexes: a hierarchical approach / Russian Nanotechnologies. - 2010. - №5-6. - S. 47-53
3. Sharp P.M, Lubnina I.E. Supramolecular Chemistry: origin, evolution and prospects / Vestn. Mosk. Univ. -1999. - №5. - P. 300-307
4. Rohit K. Rana, Vinit S. Murty, Jie Yu Nanoparticle Self-Assebly of Hierarchically Ordered Microcapsule Structures / Advanced Materials. - 2005. - vol.17. - P. 1145-1150
5. Ana Carina Mendes, Erkan Turker Baran, Claudia Nunes Palmitoylation of xanthan polysaccharide for self-assembly microcapsule formation and encapsulation of cells in physiological conditions / Journal of The Royal Society of Chemistry. - 2011.
6. Hans-Peter Hentze, Eric W. Kaler Polymerization of and within self-organized media / Curent Opinion in Colloid and Interface Science. - 2003. - vol.8. - P. 164178
МОЛЕКУЛЯРНАЯ АРХИТЕКТУРА НАНОКАПСУЛИРОВАННЫХ КАРБОНАТОВ
МАГНИЯ И КАЛЬЦИЯ
Кролевец Александр Александрович
Доктор химических наук, академик РАЕН, Белгородский национальный исследовательский университет, г. Белгород
Богачев Илья Александрович
Аспирант, Белгородский национальный исследовательский университет, г. Белгород
Глазунова Юлия Владимировна Студентка, Белгородский национальный исследовательский университет, г. Белгород
MOLECULAR ARCHITECTURE NANOCAPSULES MAGNESIUM AND CALCIUM CARBONATE Krolevets Alexander, Doctor of Chemical Sciences, Belgorod National Research University, Belgorod Bogachev Iliya, Graduate, Belgorod National Research University, Belgorod Glazunova Julia, Student, Belgorod National Research University, Belgorod АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены наноструктурированные карбонаты магния и кальция методами NTA и самоорганизация. Результаты работы могут использоваться для создания новых продуктов функционального питания и в фармацевтической химии. ABSTRACT
The paper deals with nanostructured magnesium and calcium carbonate methods NTA and self-organization. The results can be used to create new functional food and pharmaceutical chemistry.
Ключевые слова: карбонаты магния и кальция, самоорганизация, метод NTA Keywords: magnesium and calcium carbonate, self-organization, the method NTA
Магний и кальций являются незаменимыми макроэлементами здорового питания. Они одинаково важны для нормального существования организма и должны присутствовать в пище в необходимом количестве. Посто-
янный дефицит любого из этих элементов в рационе питания неминуемо приведет сначала к различным функциональным нарушениям, а затем к заболеванию и смерти.
