ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ КОМПЛЕКС ХИТОЗАНА И ХОНДРОИТИНА СУЛЬФАТА: ФОРМИРОВАНИЕ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Аннотация
Изучены условия образования, устойчивость и растворимость полиэлектролитного комплекса (ПЭК) хондроитина сульфата (ХС) и хитозана (ХТЗ). ХС был выделен из хрящевой ткани семги Salmo salar. Молекулярная масса, определенная нефелометрическим методом, составила 60 кДа. ХТЗ был получен из панциря камчатского краба Paralithodes camtschaticus, степень деацетилирования 68,8 %, молекулярная масса 368 кДа. Установлены условия образования ПЭК при смешивании растворов полисахаридов. Сравнение исходных полисахаридов и продуктов их взаимодействия проводили на основании изучения ИК спектров. Установлено наличие у ХС поглощения при волновом числе около 1250 см–1, соответствующее валентным ассиметричным колебаниям –SO2– группы в органических сульфатах. Это поглощение отсутствовало у ХТЗ. В ИК спектрах ПЭК наблюдалось уменьшение характерного для ХС поглощения в 2 раза, что соответствовало молярному соотношению ХС и ХТЗ, равному 1:1. Отсутствие новых полос поглощения в ПЭК по сравнению со спектрами исходных ХТЗ и ХС было объяснено образованием связей за счет электростатического взаимодействия. Изучены условия образования ПЭК. При взаимодействии хитозана и хондроитина сульфата, полученных из морских гидробионтов, образуется суспензия ПЭК, затем выпадает плотный осадок ПЭК, в котором молярное соотношение этих полиэлектролитов остается постоянным. При добавлении раствора хондроитина сульфата к раствору хитозана в молярном соотношении 1:3; 1:6 образуется дисперсия полиэлектролитного комплекса, сохраняющая устойчивость в течение 2-3 сут. Рассмотрена возможность практического применения реакции образования ПЭК. Титрование раствора ХС раствором ХТЗ с известной степенью деацетилирования может быть использовано для количественного определения чистоты препарата ХС. Исследована возможность количественного выделения ХС непосредственно из сырья с применением раствора ХТЗ путем образования и отделения нерастворимого ПЭК. Для изучения возможности дальнейшего использования ПЭК была рассмотрена его стабильность в водных растворах электролитов. В щелочной среде наблюдается частичное растворение вещества с поглощением, близким к поглощению ХС на 1250 см-1, в кислой среде – к поглощению ХТЗ. Таким образом, в щелочной и кислой среде происходит частичное разрушение ПЭК с образованием исходных полисахаридов, каждый из которых растворяется при соотвествующем значении pH: ХС – в щелочном среде, ХТЗ – в кислой среде. Таким образом, в работе изучено образование ПЭК, его свойства и возможности практического использования.
Дляцитирования:
Новиков В.Ю., Долгопятова Н.В., Коновалова И.Н., Кучина Ю.А. Полиэлектролитный комплекс хитозана и хондроитина сульфата: формирование, физико-химические свойства. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 2. С. 60-66.
Литература
Mao S., Sun W., Kissel T. Chitosan-based formulations for delivery of DNA and siRNA: Chitosan-based formulations of drugs, imaging agents and biotherapeutics. Adv. Drug Deliv. Rev. 2010. V. 62. N 1. P. 12-27. DOI: 10.1016/ j.addr.2009.08.004.
Chitin and chitosan. Production, properties and usage. Ed. by K.G. Skryabin, G.A. Vikhoreva and V.P. Varlamov. M.: Nauka. 2002. 365 p. (in Russian).
Kabanov V.A. Polyelectrolyte complexes in solution and in bulk. Russ. Chem. Rev. 2005. V. 74. N 1. P. 3-20. DOI: 10.1070/rc2005v074n01abeh001165.
Sui W., Huang L., Wang J., Bo O. Preparation and properties of chitosan chondroitin sulfate complex microcapsules. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2008. V. 65. N 1. P. 69-73. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2008.02.022.
Huang L., Sui W., Wang Y., Jiao Q. Preparation of chitosan/chondroitin sulfate complex microcapsules and application in con-trolled release of 5-fluorouracil. Carbohydr. Polym. 2010. V. 80. N 1. P. 168-173. DOI: 10.1016/j.carbpol.2009.11.007.
No H.K., Meyers S.P. Preparation and characterization of chitin and chitosan – a review. J. Aquat. Food Prod. Technol. 1995. V. 4. N 2. P. 27-52. DOI: 10.1300/j030v04n02_03.
Salmon-origin chondroitin sulfate: Patent US 20030162744. Int. Cl. A61K 031/737, C08B 037/00 / M. Takai, H. Kono. Appl. No. US 10/220539. Appl. 17.12.2002. Publ. 28.08.2003.
Portsel-Snegereva M.N., Novikov V.Yu., Konovalova I.N. Membrane separation of polysaccharides and proteins at chondroitin sulfate extraction from sea hydrocoles. Rybnoe Khozayiystvo. 2009. N 4. P. 118-119 (in Russian).
Krylov V.B., Grachev A.A., Ustyuzhanina N.E., Ushakova N.A., Preobrazhenskaya M.E., Kozlova N.I., Portsel M.N., Konovalova I.N., Novikov V.Yu., Shashkov A.S., Nifantiev N.E. Preliminary structural characterization, anti-inflammatory and anticoagulant activities of chondroitin sulfates from marine fish cartilage. Russ. Chem. Bull. 2011. V. 60. N 4. P. 746-753. DOI: 10.1007/s11172-011-0115-x.
Nakanishi K. Infrared Absorption Spectroscopy. Practical Guide. Tokyo: Nankodo; San-Francisco: Holden-Day, Inc. 1962. 223 p.
Vasilyeva N.Yu., Levdanskiy A.V., Kuznetsov B.N., Skvortsova G.P., Kazachenko A.S., Djakovitch L., Pinel C. Sulfation of arabinogalactane with sulfanic acid in dioxane. Khimiya rastitel'nogo syr'ya 2014. N 1. P. 87-95 (in Russian).
Shigemasa Y., Matsuura H., Sashiwa H., Saimoto H. Evaluation of different absorbency ratios from infrared spectroscopy for analyzing the degree of deacetylation in chitin. Int. J. Biol. Macromol. 1996. V. 18. N 3. P. 237-242. DOI: 10.1016/0141-8130(95)01079-3.
Denuziere A., Ferrier D., Domard A. Chitosan-chondroitin sulfate and chitosan-hyaluronate polyelectrolyte complexes. Physico-chemical aspects. Carbohydr. Polym. 1996. V. 29. N 4. P. 317-323. DOI: 10.1016/s0144-8617(96)00035-5.
