RU2317305C2 - Способ получения супрамолекулярного геля - Google Patents
Способ получения супрамолекулярного геля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2317305C2 RU2317305C2 RU2006109914/13A RU2006109914A RU2317305C2 RU 2317305 C2 RU2317305 C2 RU 2317305C2 RU 2006109914/13 A RU2006109914/13 A RU 2006109914/13A RU 2006109914 A RU2006109914 A RU 2006109914A RU 2317305 C2 RU2317305 C2 RU 2317305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gel
- cysteine
- silver nitrate
- aqueous solution
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области коллоидной химии. Смешивают водный раствор цистеина с водным раствором нитрата серебра, так что конечные концентрации (в смеси) составляют от 1·10-3 М до 6·10-2 М цистеина и от 3·10-3 М до 1·10-1 М нитрата серебра, и оставляют стоять в термостате при температуре 10-40°С в течение 15-24 часов. Данное изобретение позволяет получать гель, используемый в качестве носителя для пептидов и протеинов, который обладает биоцидными свойствами и не изменяется в течение двух лет при хранении при комнатной температуре. 7 ил.
Description
Изобретение относится к области получения гелей, которые применяются в качестве носителей, в частности пептидов и протеинов, и может быть использовано при производстве композиций, содержащих биологически активные вещества.
Технический результат настоящего изобретения заключается в том, что разработан способ получения супрамолекулярного (супрамолекулярный - образованный в результате ассоциации частиц, удерживаемых вместе межмолекулярными взаимодействиями (а не прочными химическими связями)) тиксотропного геля, в котором структурировано от 10 до 103 массовых долей растворителя (на долю растворенных веществ, обладающих биоцидными свойствами).
Технический результат достигается тем, что при температуре от 10 до 40°С смешивают водный раствор цистеина с водным раствором нитрата серебра, так что конечные концентрации (в смеси) составили цистеина от 1·10-3 М до 6·10-2 М и нитрата серебра от 3·10-3 М до 1·10-1 М, и оставляют стоять в защищенном от света месте в течение 15-24 часов.
Исследованием уровня техники установлено, что способов получения супрамолекулярного биоцидного геля на основе цистеина и нитрата серебра не обнаруживается.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Тиксотропный биоцидный гель на основе цистеина и нитрата серебра относится к классу сетчатых супрамолекулярных полимеров, имеющих фрактальную структуру (Б.Мандельброт. Фрактальная геометрия природы. М.: Мир, 2002; Е.Федер. Фракталы. М.: Мир, 1991; В.Смирнов. Физика фрактальных кластеров. М.: Наука, 1991).
Цистеин - это серосодержащая аминокислота, которая входит в состав кератина - основного белка ногтей, кожи и волос. Цистеин помогает обезвреживать токсические вещества и защищает организм от действия радиации. Это один из самых мощных антиоксидантов. Цистеин ускоряет выздоровление после операций, ожогов, связывает тяжелые металлы и растворимое железо, играет важную роль в активизации лейкоцитов и лимфоцитов.
В водном растворе цистеин взаимодействует с ионами серебра с образованием меркаптида серебра по SH-группе (тиольной группе). Это подтверждается данными ИК-спектроскопии: в ИК-спектре дегидратированного геля отсутствует полоса поглощения валентных колебаний тиольной группы.
В избытке ионов серебра меркаптид серебра образует ассоциаты с помощью слабых водородных, координационных связей и вандерваальсовских взамодействий. Эти ассоциаты имеют несколько активных точек дальнейшего роста: на Фиг.1 представлен результат ассоциации двух молекул меркаптида серебра и иона серебра с образованием димерной частицы (а), фрактального кластера (б) и слияния кластеров (в).
Зародышевые димерные частицы продолжают свой рост с образованием полимолекулярных ассоциатов со средним размером от нескольких нанометров до десятков и сотен нанометров, в зависимости от концентрации растворенного вещества. Это установлено с помощью метода динамического светорассеяния. Измерение интенсивности динамического светорассеяния осуществляли с помощью спектрометра, включающего AL-Sp 81 гониметр и цифровой фотонный коррелятор-структуатор ALV-5000 с углом рассеяния 90°. В качестве источника света использовали He-Ne лазер (длина волны 632,8 нм) мощностью 36 мВт. Фиг.2 иллюстрирует развитие кластерообразования во времени для раствора цистеина концентрации 1,31·10-3 М и нитрата серебра концентрации 3,73·10-3 М. С течением времени происходит увеличение среднего гидродинамического радиуса частиц (для а - 14 мин он равен 29,8 нм, б - 56 мин - 39,1 нм, в - 124 мин - 51,3 нм). Средний гидродинамический радиус частиц рассчитывается из уравнения Эйнштейна-Стокса на основании графика зависимости распределения коэффициента диффузии W(D) от коэффициента диффузии.
На Фиг.3 представлены данные динамического светорассеяния, которые свидетельствуют о наличии в гелеобразующей системе фрактальных кластеров различных размеров, в частности на графике а - 52,4; 1235 нм (концентрации цистеина 3,12·10-3 М, нитрата серебра 8,85·10-3 М), на графике б - 15,0; 87,5; 454,9; 1731 нм (концентрации цистеина 7,6·10-3 М, нитрата серебра 21,0·10-3 М). С увеличением концентрации компонентов увеличивается средний гидродинамический радиус частиц и число групп кластеров. Растущие фрактальные кластеры взаимодействуют между собой по поверхности раздела с образованием пространственной гель-сетки, что иллюстрируется электронно-микроскопическими снимками, полученными на пропускающем электронном микроскопе «Zeiss ЕМ 10» Фиг.4, концентрации цистеина 1,32·10-3 М, нитрата серебра 3,72·10-3 М, подтверждающие образование сетки фрактальных кластеров при формировании структуры геля.
На Фиг.5 представлены электронно-микроскопические снимки высушенных гелей, полученные на сканирующем электронном микроскопе "DSM 962", Zeiss, концентрации цистеина 1,32·10-3 М, нитрата серебра 3,72·10-3 М, иллюстрирующие самоорганизацию твердой фазы при дегидратации супрамолекулярного геля: образуются характерные дендритные и палочкообразные структуры.
Такого рода гель может служить матрицей, например, для липосом - концентрических сфер из двойных фосфолипидных слоев с включенными в них биологически активными веществами.
Изменение упругих свойств системы с течением времени можно проиллюстрировать с помощью фиг.6, на которой показана способность геля (концентрации цистеина 1,32·10-3 М, нитрата серебра 3,72·10-3 М) к деформации при переворачивании цилиндра с гелем на 180°. Видно что с увеличением времени гелеобразования (а - исходная система, в - через 24 часа, с - через 48 часов) гель теряет способность к текучести.
Основное преимущество полученного геля - способность к гелеобразованию при очень низких концентрациях в водном растворе. Биоцидные свойства геля определяются внедрением в его каркас ионов серебра.
Гель-система на основе цистеина и нитрата серебра построена из физиологически активных компонентов, не токсична, фазовоустойчива и является перспективной матрицей для включения биологически активных веществ.
Гель совместим с другими супрамолекулярными системами: липосомами, мицеллами, и это открывает возможности для конструирования новых биоматериалов.
Получение композиций с гелем нового типа, имеющим принципиально другую структуру по сравнению с полимерными гелями, позволяет резко уменьшить содержание в композиции гелеобразующих веществ.
Развитие ассортимента фармакологических препаратов, предохранение их от разрушения под воздействием специфических ферментов, содержащихся в организме человека, осуществляется по пути иммобилизации биологически активных веществ на каком-либо носителе - матрице.
Самый старый способ иммобилизации - физическая адсорбция. Ее преимущество - простота методики, доступность и дешевизна сорбентов. Недостаток - десорбция, протекающая при изменении таких характеристик физиологических жидкостей, как рН, ионная сила, температура.
Недостатков адсорбции удается избежать при иммобилизации биологически активных веществ в поры геля. В качестве гелей-матриц используют несшитые полимерные гели, образуемые полисахаридами: крахмалом, агар-агаром, альгинатом, каррагинаном - при охлаждении их горячих растворов. В последнее время получили распространение сшитые полимерные гели - поливиниловый спирт и поливинилпирролидон. Способ получения последних заключается в облучении водных растворов полимеров средней молекулярной массы ультрафиолетовым светом, гамма-излучением или потоком электронов. При этом образуются свободные радикалы, частично сшивающие полимерные цепи. Широкое распространение получили полиакриламидные гели, сшивающий агент - метилен-бис-акриламид.
Недостатками композиций на основе полимерных гелей являются гелеобразование при высоких концентрациях полимера и тот факт, что гель является балластным веществом, функции которого исчерпываются свойством быть матрицей. Длительное хранение композиций невозможно без добавления бактерицидных веществ.
Способы получения сшитых полимерных гелей сложны и требуют дорогостоящего оборудования.
Заявляемый способ имеет простое аппаратурное оформление и принципиально отличается от существующих методом подхода к формированию гель-матрицы для биологически активных веществ.
Способ осуществляется следующим образом.
При температуре от 10 до 40°С смешивают водный раствор цистеина с водным раствором нитрата серебра, так что конечные концентрации (в смеси) составили цистеина от 1·10-3 М до 6·10-2 М и нитрата серебра от 3·10-3 М до 1·10-1 М, и оставляют стоять в термостате при температуре от 10 до 40°С в течение 15-24 часов.
Изменяя соотношение компонентов, получают фрактальные кластеры желаемого объема, способные к избирательной иммобилизации биологически активных веществ.
Пример выполнения способа.
При температуре 25°С смешивают водный раствор цистеина с водным раствором нитрата серебра, так что конечные концентрации (в смеси) составили цистеина от 1,31·10-3 М и нитрата серебра от 3,73·10-3 М, и оставляют стоять в термостате при температуре 25°С в течение 24 часов.
Фиг.7 иллюстрирует способность геля к иммобилизации липосом (1 - липосомы в геле, 2 - липосомы в воде): в присутствии геля водная дисперсия липосом стабилизируется. По изменению оптической плотности водной дисперсии липосом в зависимости от времени хранения можно судить о ее устойчивости. В присутствии геля отмечается меньшее изменение оптической плотности со временем по сравнению с нестабилизированным раствором, следовательно, эта система фазоустойчива.
Выбор носителя и метода иммобилизации для каждого конкретного случая в настоящее время носит только эмпирический характер и может контролироваться только экспериментально.
Создав банк данных по структуре и объему фрактальных кластеров для супрамолекулярного геля на основе цистеина и нитрата серебра в зависимости от условий его получения, можно прогнозировать возможность иммобилизации на нем как на матрице того или иного вещества.
Полученный супрамолекулярный гель не подвергается изменениям в течение двух лет при хранении при комнатной температуре.
Разрушителями геля могут быть кислоты - рН меньше 4, щелочи - рН больше 9, ацетонитрил, изопропиловый спирт, соли переходных металлов, взятые в количествах, превышающих содержание нитрата серебра. Однако с учетом того, что в организме человека такие разрушительные факторы практически не имеют места, супрамолекулярный гель на основе цистеина и нитрата серебра можно считать очень устойчивой матрицей для иммобилизации. Одним из основных требований, предъявляемых к иммобилизуемому биологически активному веществу, является его химическая индифферентность по отношению к супрамолекулярном гелю, то есть иммобилизат не должен искажать его химическую структуру.
Заявляемый способ соответствует критерию "Промышленная применимость", так как не требует специального оборудования и может быть внедрен на существующих фармацевтических предприятиях соответствующего профиля, а необходимые препараты выпускаются отечественной промышленностью.
Claims (1)
- Способ получения супрамолекулярного геля, заключающийся в том, что при температуре от 10 до 40°С смешивают водный раствор цистеина с водным раствором нитрата серебра, так что конечные концентрации (в смеси) составили цистеина от 1·10-3 до 6·10-2 М и нитрата серебра от 3·10-3 до 1·10-1 М, и оставляют стоять в термостате при температуре 10-40°С в течение 15-24 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006109914/13A RU2317305C2 (ru) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Способ получения супрамолекулярного геля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006109914/13A RU2317305C2 (ru) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Способ получения супрамолекулярного геля |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006109914A RU2006109914A (ru) | 2007-10-10 |
RU2317305C2 true RU2317305C2 (ru) | 2008-02-20 |
Family
ID=38952459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006109914/13A RU2317305C2 (ru) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Способ получения супрамолекулярного геля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2317305C2 (ru) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4075C1 (ru) * | 2009-12-31 | 2011-07-31 | Анатолий ЭФКАРПИДИС | Способ получения высокодисперсного коллоидного серебра |
RU2530572C1 (ru) * | 2013-06-13 | 2014-10-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ получения низкоконцентрированных гелей на основе n-ацетил-l-цистеина и нитрата серебра |
RU2549956C2 (ru) * | 2013-07-30 | 2015-05-10 | Александр Александрович Кролевец | Способ инкапсуляции ветома 1.1, обладающего супрамолекулярными свойствами |
RU2550208C2 (ru) * | 2013-10-01 | 2015-05-10 | Александр Александрович Кролевец | Способ получения смеси ветома 1.1 и сел-плекса, обладающих супрамолекулярными свойствами |
RU2557942C1 (ru) * | 2014-03-19 | 2015-07-27 | Александр Александрович Кролевец | Способ получения нанокапсул резвератрола в ксантановой камеди, обладающих супрамолекулярными свойствами |
RU2558855C1 (ru) * | 2014-04-15 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ получения микрокапсул лозартана калия в альгинате натрия |
RU2573982C1 (ru) * | 2014-09-09 | 2016-01-27 | Александр Александрович Кролевец | Способ получения нанокапсул гиббереллиновой кислоты |
RU2709181C1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-12-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Способ получения гелей для медицинских целей на основе L-цистеина, нитрата серебра и поливинилового спирта |
RU2746882C1 (ru) * | 2020-08-03 | 2021-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Способ получения макропористой пленки для регенеративной медицины на основе L-цистеина, нитрата серебра и поливинилового спирта |
-
2006
- 2006-03-29 RU RU2006109914/13A patent/RU2317305C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4075C1 (ru) * | 2009-12-31 | 2011-07-31 | Анатолий ЭФКАРПИДИС | Способ получения высокодисперсного коллоидного серебра |
RU2530572C1 (ru) * | 2013-06-13 | 2014-10-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Способ получения низкоконцентрированных гелей на основе n-ацетил-l-цистеина и нитрата серебра |
RU2549956C2 (ru) * | 2013-07-30 | 2015-05-10 | Александр Александрович Кролевец | Способ инкапсуляции ветома 1.1, обладающего супрамолекулярными свойствами |
RU2550208C2 (ru) * | 2013-10-01 | 2015-05-10 | Александр Александрович Кролевец | Способ получения смеси ветома 1.1 и сел-плекса, обладающих супрамолекулярными свойствами |
RU2557942C1 (ru) * | 2014-03-19 | 2015-07-27 | Александр Александрович Кролевец | Способ получения нанокапсул резвератрола в ксантановой камеди, обладающих супрамолекулярными свойствами |
RU2558855C1 (ru) * | 2014-04-15 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ получения микрокапсул лозартана калия в альгинате натрия |
RU2573982C1 (ru) * | 2014-09-09 | 2016-01-27 | Александр Александрович Кролевец | Способ получения нанокапсул гиббереллиновой кислоты |
RU2709181C1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-12-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Способ получения гелей для медицинских целей на основе L-цистеина, нитрата серебра и поливинилового спирта |
RU2746882C1 (ru) * | 2020-08-03 | 2021-04-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Способ получения макропористой пленки для регенеративной медицины на основе L-цистеина, нитрата серебра и поливинилового спирта |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006109914A (ru) | 2007-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2317305C2 (ru) | Способ получения супрамолекулярного геля | |
KR101824667B1 (ko) | 환원된 그래핀 옥사이드를 포함하는 수화젤의 제조방법 | |
Varaprasad et al. | Synthesis and characterization of hydrogel‐silver nanoparticle‐curcumin composites for wound dressing and antibacterial application | |
Kumar et al. | Synthesis of physically crosslinked PVA/Chitosan loaded silver nanoparticles hydrogels with tunable mechanical properties and antibacterial effects | |
Li et al. | Redox-responsive carboxymethyl cellulose hydrogel for adsorption and controlled release of dye | |
US11634557B2 (en) | Biomimetic, moldable, self-assembled cellulose silica-based trimeric hydrogels and their use as viscosity modifying carriers in industrial applications | |
Zhang et al. | Magnetic alginate/PVA hydrogel microspheres with selective adsorption performance for aromatic compounds | |
Qi et al. | Highly efficient dye decontamination via microbial salecan polysaccharide-based gels | |
Schimka et al. | Photosensitive microgels containing azobenzene surfactants of different charges | |
Hua et al. | Hierarchically porous organic cages | |
Yi et al. | Gelation of photocrosslinkable carboxymethyl chitosan and its application in controlled release of pesticide | |
Zhang et al. | Stabilization of starch-based microgel-lysozyme complexes using a layer-by-layer assembly technique | |
Ahmad et al. | Hydrogel microparticles as an emerging tool in pharmaceutical field: a review | |
Malviya et al. | Microwave-assisted preparation of biodegradable, hemocompatible, and antimicrobial neem gum–grafted poly (acrylamide) hydrogel using (3) 2 factorial design | |
Kalkhoran et al. | Synthesis and characterization of graphene-grafted gelatin nanocomposite hydrogels as emerging drug delivery systems | |
Matar et al. | Antibacterial efficiency of silver nanoparticles-loaded locust bean gum/polyvinyl alcohol hydrogels | |
Tyliszczak et al. | Novel hydrogels containing nanosilver for biomedical applications-synthesis and characterization | |
Chen et al. | Poly (L‐histidine)‐chitosan/alginate complex microcapsule as a novel drug delivery agent | |
Sahiner et al. | Polymeric ionic liquid materials derived from natural source for adsorption purpose | |
Upadhyay et al. | Porous, pH-responsive, and reusable hydrogel beads of bovine serum albumin_Au hybrid as smart nanofactories for the removal of organic and inorganic pollutants from water: a detailed demonstration by spectroscopy and microscopy | |
Janićijević et al. | Polyethersulfone/poly (acrylic acid) composite hydrogel membrane reservoirs for controlled delivery of cationic drug formulations | |
Wang et al. | Coassembly Modulated pH‐Responsive Hydrogel for Dye Absorption and Release | |
Ghiorghita et al. | Burst-free and sustained release of diclofenac sodium from mesoporous silica/PEI microspheres coated with carboxymethyl cellulose/chitosan layer-by-layer films | |
Ren et al. | Self-assembled peptide fibers encapsulated with in situ synthesized AgNPs exhibiting catalytic and antibacterial properties | |
Partap et al. | Preparation and characterisation of controlled porosity alginate hydrogels made via a simultaneous micelle templating and internal gelation process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20121128 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170330 |