CC BY
38ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРОВ
12 3
Хатко З.Н., Каратабан М.М., Якубова О.С.
1ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический
университет», г. Майкоп
2
Региональный центр выявления и поддержки одаренных детей
«Полярис-Адыгея», г. Майкоп ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический
университет», г. Астрахань
Ключевые слова: пектиновые вещества, рыбный коллаген, пектин-коллагеновая пленка, лекарственные вещества, пектиносодержащие сухие составы для модельных пластырей, удельная электропроводность, степень минерализации, растворимость (биодеградируемость), нанофлекс.
Аннотация. Исследованы физико-химические показатели пектиновых растворов, предназначенных для пленкообразования. Установлено, что вид и степень этерификации пектинов имеют разные значения УЭП и степени минерализации при прочих равных условиях (рН, температура) и оказывают влияние на процесс пленкообразования. Это подтверждается микроструктурой пленок. Подобрана подложка из нанофлекса, позволяющая получить пектиновую пленку заданного размера, которая легко отделяется от нее. Нитроглицерин и трипсин вместе с пектиновыми веществами образуют пленочные структуры, свободно отделяющиеся от подложки. Коллагеновая пленка имеет высокую степень растворимости 96,33%, однако ниже, чем у пектиновой пленки (99,85%).
В современной медицине продолжает развиваться направление по применению биополимеров [1] природного происхождения (в том числе пектины, рыбный коллаген) в лечебных целях. Изучение отечественной и зарубежной литературы показывает, что пектиновые вещества входят в состав многих лекарственных композиций. Для эффективного применения этих доступных и многофункциональных материалов необходимо дальнейшее изучение их свойств.
Пектины - природные биополимеры, многофункциональные биологические активные вещества, широко используемые в пищевой промышленности для структурирования пищевых систем и создания пищевых продуктов функционального назначения для оздоровления и укрепления организма. Также пектины проявляют пленкообразующие, антибактериальные [3,4], антиоксидантные, сорбционные, антиаллергенные свойства, пролонгирующее действие лекарственных веществ и др. Это обусловливает необходимость их применения в различных отраслях медицинской промышленности.
Пищевой рыбный коллаген - регулятор консистенции полифункциональной направленности, предназначенный для применения в пищевой промышленности и индустрии питания, имеет, как и пектины, широкий спектр технологических функций. Рыбный коллаген отличается индивидуальными свойствами, имеющими важное значение для его эффективного применения.
Цель: исследование высокотехнологичных структур медицинского назначения на основе природных биополимеров.
В качестве объектов исследования использовали: сухие порошкообразные (таблица 1) пектины (яблочный низко- и высокоэтерифицированный - ЯП НЭП и ЯП ВЭП; цитрусовый низкоэтерифицированный ЦП НЭП), лекарственные вещества (нитроглицерин, трипсин), предназначенные для пленкообразования, пектиновые и коллагеновая пленки.
Таблица 1 - Характеристика пектиновых веществ
Наименование рН (2% р-р) Степень этерификации, % Внешний вид
Яблочный пектин низкоэтерифицированный (ЯП НЭП) 3,8-4,5 45-49 порошок тонкого помола темно-оранжевого цвета
Яблочный пектин высокоэтерифицированный (ЯП ВЭП) 2,8-3,8 62-66 порошок тонкого помола кремового цвета
Цитрусовый пектин низкоэтерифицированный (ЦП НЭП) 4-5 58-64 порошок тонкого помола светло-кремового цвета
Свойства пектинов
Создают заданную структуру комбинируемой смеси. Пролонгируют действие лекарственных веществ. Оказывают антибактериальное, антиоксидантное и комплексообразующее (сорбционное) действия, создающие дополнительные лечебные эффекты. Сохраняют более длительную доброкачественность лечебного средства.
Коллагеновая пленка рыбного происхождения получена доцентом Якубовой О.С. в Астраханском государственном техническом университете.
При выполнении работы использовали современные экспериментально-аналитические методы микроскопического,
органолептического, физико-химического методов анализа (таблица 2).
аблица 2 - Объекты и методы исследования
Объект исследования Контролируемый показатель Метод контроля (прибор)
Пектиновый раствор рН рН-метрический
УЭП (удельная электропроводность) кондуктометрический
степень минерализации кондуктометрический
Пектиносодержащая пленка (ЯП НЭП) внешний вид органолептический
цвет
запах
консистенция
структура микроскопический
толщина измерительный (микрометр)
Коллагеновая пленка толщина измерительный (микрометр)
растворимость (биодеградируемость) по методу Gtnnadios, A. Etal. [1]
структура микроскопический
На первом этапе определяли удельную электропроводность (УЭП), степень минерализации (в пересчете на №0), рН и температуру пектиновых растворов, полученных из разных видов пектинов и их комбинаций (таблица 3).
Таблица 3 - Физико-химические показатели пектиновых растворов
Пектин Концентрация, % УЭП, мкСм/см Степень минерализации, мг/л t, °С pН
ЯП НЭП 1 816 398 25 3,75
ЯП НЭП 3 1913 954 25 3,59
ЦП НЭП 1 1523 757 25 3,7
ЦП НЭП 3 3460 1767 24,4 3,65
ЯП ВЭП 1 483 239 25 3,05
ЯП ВЭП 3 3370 1729 25,9 3,55
На втором этапе получали пектиновые (рисунок 1) и пектиносодержащие пленки методом растекания [2].
Рисунок 1 - Пектиновая пленка (ЯП НЭП)
Пленка изменила первоначальную форму в процессе застывания в силу неучтенных физических факторов. На всей площади пленки явно
виден узор подложки из нанофлекса. Образец хорошо отставал от подложки без прилипания.
Параметры процесса пленкообразования представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Параметры процесса пленкообразования
Вещество Состав Подложка Размер, площадь, масса (см, см2, г)
ЯП НЭП Пектин и вода в заданном соотношении Нанофлекс 21,5 х 14 = 301 5,09
Микрофото пектиновой пленки (ЯП НЭП) представлены на рисунке
2.
а)
б)
В)
Рисунок 2 - Микрофото пектиновой пленки (ЯП НЭП) (в трех повторностях): а, б, в -
при увеличении х10
Микрофото пектиновых и пектиносодержащих лекарственными веществами представлены на рисунке 3.
а)
пленок с
б)
д)
Рисунок 3 - Микрофото пектиновых и пектиносодержащих пленок с лекарственными веществами : а - ЯП ВЭП + Н2О, б - ЯП НЭП + Н2О, в - ЯП НЭП с нитроглицерином + Н2О, г - ЯП ВЭП с нитроглицерином + Н2О, д - ЯП НЭП с трипсином + Н20 -
увеличение х10
На третьем этапе исследовали коллагеновую пленку рыбного происхождения (рисунок 4).
А
г д Га Б
Рисунок 4 - Фото коллагеновой пленки (А, Б, В, Г - стороны, Д - центр) Показатели коллагеновой пленки представлены в таблице 3. Таблица 3 - Показатели коллагеновой пленки
Наименование
Масса, г
Размер, см
Свойства
Коллагеновая 4,2 16 х 11 Обладает пленкообразующими
пленка свойствами.
Способствует заживлению ран.
5).
35 30 25 20 15 10 5 0
Определили толщину коллагеновой пленки в разных точках (рисунок
Толщина коллагеновой пленки
Рисунок 5 - Толщина коллагеновой пленки в разных точках Микрофото коллагеновой пленки представлено на рисунке 6
•..-•аЯ
Рисунок 6 - Микрофото коллагеновой пленки: а, б - увеличение х10; в, г- увеличение
х25
Влажность и растворимость (биодеградируемость) коллагеновой пленки размером 2х5см составила 11,6 % и 96,33 % соответственно (таблица 5).
Таблица 5 - Изменение массы коллагеновой пленки (2х5 см) при высушивании____
Наименование Масса до высушивания, г Масса после высушивания, г Убыль после высушивания, г Влажность, %
Коллагеновая пленка 0,2778 0,2456 0,0322 11,6
Выводы:
1. Исследованные физико-химические показатели пектиновых растворов показывают, что вид и степень этерификации пектинов имеют разные значения УЭП и степени минерализации при прочих равных условиях (рН, температура) и оказывают влияние на процесс пленкообразования. Это подтверждается микроструктурой пленок.
2. Подобрана подложка из нанофлекса, позволяющая получить пектиновую плену заданного размера (например: 21,5 х 24 см), которая легко отделяется от нее.
3. Нитроглицерин и трипсин вместе с пектиновыми веществами образуют пленочные структуры, свободно отделяющиеся от подложки.
4. Коллагеновая пленка имеет разную толщину в разных точках, что обусловлено, видимо, технологией ее получения.
5. Коллагеновая пленка имеет высокую степень растворимости 96,33%, однако ниже, чем у пектиновой пленки (99,85%).
Литература
1. Хатко З.Н. Пектиносодержащие пленочные структуры. Монография /З.Н. Хатко, А.А. Ашинова. - Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2019. - 110с.
2. Хатко, З.Н. Свекловичный пектин полифункционального назначения: свойства, технологии, применение. Монография / З.Н. Хатко. -Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2012. - 244 с.
3. Патент РФ № 2342955. Способ получения антисептической пленки / З.Н. Хатко, С.Г. Павленко, Л.В. Донченко, А.Н. Шехова, С.Т. Беретарь, Л.В. Карданова; заявители и патентообладатели: Хатко З.Н., Павленко С.Г., Донченко Л.В.; заявка 2007142036/15, заявл. 13.11.2007, опубл. 10.01.2009 Бюл. № 1.
4. Патент РФ № 2360678. Способ лечения раневых поверхностей / С.Г. Павленко, З.Н. Хатко, Д.В. Шаблин, О.В. Кадол; заявители и патентообладатели: Хатко З.Н., Павленко С.Г., заявка 2008103660/14, заявл. 30.01.2008 , опубл. 10.07.2009 Бюл. № 19.
