RU2720099C1 - Method of producing a dialdehyde derivative of a gel film of bacterial cellulose - Google Patents
Method of producing a dialdehyde derivative of a gel film of bacterial cellulose Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720099C1 RU2720099C1 RU2019135544A RU2019135544A RU2720099C1 RU 2720099 C1 RU2720099 C1 RU 2720099C1 RU 2019135544 A RU2019135544 A RU 2019135544A RU 2019135544 A RU2019135544 A RU 2019135544A RU 2720099 C1 RU2720099 C1 RU 2720099C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bacterial cellulose
- gel film
- producing
- dialdehyde derivative
- dialdehyde
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
- A61K35/66—Microorganisms or materials therefrom
- A61K35/74—Bacteria
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B16/00—Regeneration of cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
Abstract
Description
Изобретение относится к области косметики и медицины, конкретно к получению реакционно-способных биоразлагаемых и биосовместимых целлюлозных матриц для привития (иммобилизации) ферментов и других биологически активных соединений (БАС) с целью изготовления косметических масок, раневых покрытий и перевязочных материалов, а также для получения аэрогелей с высокой связывающей способностью.The invention relates to the field of cosmetics and medicine, specifically to the preparation of reactive biodegradable and biocompatible cellulose matrices for grafting (immobilizing) enzymes and other biologically active compounds (BAS) for the manufacture of cosmetic masks, wound dressings and dressings, as well as for obtaining aerogels with high binding ability.
Известно, что для изготовления медицинских перевязочных средств во всем мире используются материалы из природной целлюлозы (Ц). Изделия из Ц обладают прекрасными санитарно-гигиеническими свойствами, не взаимодействуя химически при этом с биологическими жидкостями и тканями. Таким образом, медицинские перевязочные материалы из природной Ц пассивно участвуют в процессе очищения раны, сорбируя продукты распада тканей, защищает рану от аэрогенной контаминации и сохраняет термальный режим в раневой среде. Иммобилизация БАС путем образования новых химических связей является в настоящее время доминирующим способом получения перевязочных медицинских препаратов пролонгированного действия. Важнейшим условием получения высокоактивных препаратов иммобилизованных БАС, является участие в образовании ковалентных связей с носителем тех функциональных групп БАС, которые не являются ответственными за его биологические свойства (в случае иммобилизованных ферментов - каталитические свойства), то есть не входят в состав активного центра БАС и не располагаются в непосредственной близости от него. Преимущество данного метода заключается в том, что БАС, как правило, не переходят в раствор даже при очень длительном использовании. Для ковалентного связывания БАС с такими носителями (матрицами) как Ц требуется; чтобы носитель был предварительно активирован, благодаря чему стало бы возможным его химическое связывание с молекулами БАС. Для химического связывания белков с носителями используется большой арсенал различных методов. Выбор в качестве носителей Ц связан с широким использованием в медицине, биосовместимостью и биоразлагаемостью. Целлюлозные волокна пока доминируют на текстильном рынке (52%), весомое место занимают и синтетические полиамидные волокна (9%). Известны способ получения диальдегидцеллюлозы (ДАЦ) методом селективного окисления периодат ионами марли, ткани, ваты Образующаяся ДАЦ является прекрасным носителем БАС, за счет образования азометиновых связей между альдегидными группами ДАЦ и БАС (ферментов) (RU 2323748, МПК A61L 15/16, A61L 15/32, A61L 15/38, опубл. 10.05.2008; RU 2380117, МПК A61L 15/28, A61L 38/36, A61L 15/32, опубл. 27.01.2010; RU 2426558, МПК A61L 15/18, A61L 15/38, A61L 15/28, опубл. 20.08.2011; RU 2448738, МПК A61L 15/28, A61L 15/32, A61L 31/717, опубл. 27.04.2012; RU 2203684, МПК A61L 15/48, A61L 15/20, опубл. 10.05.2003).It is known that for the manufacture of medical dressings worldwide, materials from natural cellulose (C) are used. Products from C have excellent sanitary and hygienic properties without chemically interacting with biological fluids and tissues. Thus, medical dressings from natural TS passively participate in the wound cleansing process, sorbing tissue breakdown products, protect the wound from aerogenic contamination and maintain the thermal regime in the wound environment. Immobilization of ALS through the formation of new chemical bonds is currently the dominant way to obtain long-acting dressings. The most important condition for obtaining highly active preparations of immobilized ALS is the participation in the formation of covalent bonds with the carrier of those ALS functional groups that are not responsible for its biological properties (in the case of immobilized enzymes, catalytic properties), that is, are not part of the ALS active center and are not located in close proximity to it. The advantage of this method is that BAS, as a rule, does not pass into solution, even with very prolonged use. For covalent binding of ALS with carriers (matrices) such as C is required; so that the carrier is preactivated, so that it would be possible to chemically bind it with BAS molecules. For the chemical binding of proteins to carriers, a large arsenal of various methods is used. The choice of Ts as carriers is associated with widespread use in medicine, biocompatibility, and biodegradability. Cellulose fibers still dominate the textile market (52%), synthetic polyamide fibers (9%) also occupy a significant place. A known method for the production of dialdehyde cellulose (DAC) by the selective oxidation of periodate with gauze, tissue, and cotton wool ions The resulting DAC is an excellent carrier of ALS due to the formation of azomethine bonds between the aldehyde groups of DAC and ALS (enzymes) (RU 2323748, IPC A61L 15/16, A61L 15 / 32, A61L 15/38, published May 10, 2008; RU 2380117, IPC A61L 15/28, A61L 38/36, A61L 15/32, published January 27, 2010; RU 2426558, IPC A61L 15/18, A61L 15 / 38, A61L 15/28, publ. 08/20/2011; RU 2448738, IPC A61L 15/28, A61L 15/32, A61L 31/717, publ. 04/27/2012; RU 2203684, IPC A61L 15/48, A61L 15 / 20, published May 10, 2003).
Недостатком известных носителей является высокая адгезия к ране, невозможность визуального наблюдения за процессом заживления. В качестве альтернативы можно использовать гель-пленку бактериальной целлюлозы, которая прозрачна и к тому же практически исключается адгезия к ране.A disadvantage of the known carriers is the high adhesion to the wound, the impossibility of visual observation of the healing process. Alternatively, a gel film of bacterial cellulose can be used, which is transparent and, moreover, adhesion to the wound is virtually eliminated.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения бактериальной целлюлозы, который предусматривает культивирование штамма бактерий Gluconacetobacter sucrofermentans H-110 (ВКПМ В-11267) в жидкой фазе послеспиртовой зерновой барды, полученной после механического отделения твердой фазы, в течение 3-5 сут при температуре 28±2°C и рН 3,9-4,4, а также отделение полученной бактериальной целлюлозы от культуральной среды и высушивание при температуре 80°С до постоянной массы (RU 2536973, МПК C12N 1/20, C12P 19/04, C12R 1/01, опубл. 27.12.2014). Известен способ получения бактериальной целлюлозы, который предусматривает культивирование штамма бактерий Gluconacetobacter sucrofermentans Н-110 на нативной молочной сыворотке в течение 3-5 сут при температуре 28-30°C. Отделение полученной бактериальной целлюлозы от культуральной среды и высушивание при температуре 80°C до постоянной массы (RU 2536257, МПК C12N 1/20, C12R 1/01, опубл. 20.12.2014).The closest in technical essence is the method of producing bacterial cellulose, which involves the cultivation of the bacterial strain Gluconacetobacter sucrofermentans H-110 (VKPM B-11267) in the liquid phase of the post-alcohol grain stillage obtained after mechanical separation of the solid phase for 3-5 days at a temperature of 28 ± 2 ° C and pH 3.9-4.4, as well as separating the resulting bacterial cellulose from the culture medium and drying at a temperature of 80 ° C to constant weight (RU 2536973, IPC C12N 1/20, C12P 19/04, C12R 1 / 01, publ. 12/27/2014). A known method for producing bacterial cellulose, which provides for the cultivation of the bacterial strain Gluconacetobacter sucrofermentans H-110 on native milk serum for 3-5 days at a temperature of 28-30 ° C. The separation of the resulting bacterial cellulose from the culture medium and drying at a temperature of 80 ° C to constant weight (RU 2536257, IPC C12N 1/20, C12R 1/01, publ. 20.12.2014).
Известную гель-пленку можно использовать как носитель для иммобилизованных биологически активных соединений, без предварительной модификации, для иммобилизации методом адсорбции. Адсорбция - слабый метод иммобилизации, который, как правило, слабо влияет на активность иммобилизованного БАС. Главный недостаток этого метода состоит в том, что БАС может связываться с носителем недостаточно прочно. Во взаимодействии БАС с носителем, кроме солевых (ионных) связей, могут участвовать и другие слабые взаимодействия, например водородные или Ван-дер-Ваальсовые связи. Десорбцию БАС может вызвать даже незначительное изменение экспериментальных условий: рН, ионной силы, температуры и природы растворителя, а также сам субстрат. Как известно, сорбционные способности тел определяются не только, а в ряде случаев не столько химической природой, сколько их физической структурой.The known gel film can be used as a carrier for immobilized biologically active compounds, without prior modification, for immobilization by adsorption. Adsorption is a weak method of immobilization, which, as a rule, weakly affects the activity of immobilized ALS. The main disadvantage of this method is that the ALS may not bind to the carrier well enough. In addition to salt (ionic) bonds, other weak interactions, for example, hydrogen or Van der Waals bonds, can also participate in the interaction of BAS with a carrier. Even a slight change in experimental conditions: pH, ionic strength, temperature and nature of the solvent, as well as the substrate itself, can cause the desorption of UAS. As is known, the sorption abilities of bodies are determined not only, and in some cases not so much by chemical nature as by their physical structure.
Эти недостатки можно исключить, если гель-пленку бактериальной целлюлозы активировать методом периодатного окисления. При этом в гель-пленке образуются альдегидные группы, способные образовывать прочные азометиновые связи с аминогруппами многих БАС, например с трипсином, пепсином, антибиотиками и т.д.These disadvantages can be eliminated if the gel film of bacterial cellulose is activated by the method of periodic oxidation. In this case, aldehyde groups are formed in the gel film, capable of forming strong azomethine bonds with the amino groups of many ALS, for example, with trypsin, pepsin, antibiotics, etc.
Технический результат заключается в увеличении связывающей способности диальдегидпроизводной гель-пленки бактериальной целлюлозы без нарушения пленочной структуры и максимальным сохранением прочностных показателей.The technical result consists in increasing the binding ability of the dialdehyde derivative of the bacterial cellulose gel film without violating the film structure and maximally preserving the strength properties.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения диальдегидпроизводной гель-пленки бактериальной целлюлозы осуществляют культивирование штамма бактерии Gluconacetobacter sucrofermentans в жидкой фазе послеспиртовой зерновой барды или на нативной молочной сыворотке в течение 3-5 сут при температуре 28±2°C, отделении полученной бактериальной целлюлозы от культуральной среды и высушивании при температуре 80°С до постоянной массы. Полученную при статическом культивировании в количестве 0,10-0,15 г гель-пленку обрабатывают 20 мл 0,2-0,5 Н раствором периодата натрия в течение 6 ч.The essence of the invention lies in the fact that in the method for producing a dialdehyde derivative of a bacterial cellulose gel film, the bacterial strain Gluconacetobacter sucrofermentans is cultured in the liquid phase of the post-alcohol grain stillage or on native milk serum for 3-5 days at a temperature of 28 ± 2 ° C, separating the resulting bacterial cellulose from the culture medium and drying at a temperature of 80 ° C to constant weight. Obtained by static cultivation in an amount of 0.10-0.15 g, the gel film is treated with 20 ml of 0.2-0.5 N sodium periodate solution for 6 hours
В табл. 1 показаны физико-механические характеристики гель-пленок; на фигуре представлено влияние модификатора на структуру (внешний вид) гель-пленки: a - контроль без обработки; b - время выдержки 6 ч при концентрации модификатора 0,2 Н; c - время выдержки 6 ч при концентрации модификатора 0,5Н; d - время выдержки 24 ч при концентрации модификатора 0,5 Н.In the table. 1 shows the physicomechanical characteristics of gel films; the figure shows the effect of the modifier on the structure (appearance) of the gel film: a - control without treatment; b is the exposure time of 6 hours at a modifier concentration of 0.2 N; c is the exposure time of 6 hours at a modifier concentration of 0.5 N; d is the exposure time of 24 hours at a concentration of modifier of 0.5 N.
Пример. Гель-пленку бактериальной целлюлозы, полученную по одному из известных способов (RU 2536973, МПК C12N 1/20, C12P 19/04, C12R 1/01, опубл. 27.12.2014; RU 2536257, МПК C12N 1/20, C12R 1/01, опубл. 20.12.2014), в количестве 0,1-0,15 г обрабатывают 20 мл 0,2-0,5 Н раствором периодата натрия в течение 6 ч.Example. A gel film of bacterial cellulose obtained according to one of the known methods (RU 2536973, IPC C12N 1/20, C12P 19/04, C12R 1/01, publ. 12/27/2014; RU 2536257, IPC C12N 1/20, C12R 1 / 01, publ. 20.12.2014), in an amount of 0.1-0.15 g is treated with 20 ml of 0.2-0.5 N sodium periodate solution for 6 hours
Штамм бактерии Gluconacetobacter sucrofermentans H-110 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ: В-11267 (RU 2523606, МПК C12N 1/20, С12Р 19/04, C12R 1/01, опубл. 20.07.2014).The strain of the bacterium Gluconacetobacter sucrofermentans H-110 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms under registration number VKPM: B-11267 (RU 2523606, IPC C12N 1/20, C12P 19/04, C12R 1/01, publ. 07.20.2014).
Наличие образовавшихся альдегидных групп определяют по появлению полосы поглощения в области 870-900 см-1, количество образовавшихся альдегидных групп определяют иодометрическим методом. Прочность и растяжение белково-полисахаридных биоразлагаемых пленок в МПа (Н/мм2) определяют в соответствии с ГОСТ 17035-86 и ASTM с использованием универсальной испытательной машины с электромеханическим приводом XLW (PC) Auto (ГОСТ 7855-84; ASTM). Толщину пленок определяют на автоматическом толщиномере высокого разрешения CHY-C2. Пленка сохраняет свою структуру и с минимальными потерями прочности при содержании альдегидных групп, 18-22%, степени замещения, 120,8-185,4 отн. ед.). Прочность гель-пленок на разрыв составляет 50-25 (5-6) МПа, а растяжение, 8-6 (1,5-3,0)%. При более длительной обработке модификатором пленки не сохраняли свою структуру и наблюдалось значительное снижение прочности и растяжения (табл. 1, фиг.).The presence of the formed aldehyde groups is determined by the appearance of the absorption band in the region of 870-900 cm -1 , the number of formed aldehyde groups is determined by the iodometric method. The strength and tensile strength of protein-polysaccharide biodegradable films in MPa (N / mm 2 ) are determined in accordance with GOST 17035-86 and ASTM using a universal testing machine with electromechanical drive XLW (PC) Auto (GOST 7855-84; ASTM). The film thickness is determined on an automatic high-resolution thickness gauge CHY-C2. The film retains its structure and with minimal loss of strength with the content of aldehyde groups, 18-22%, degree of substitution, 120.8-185.4 rel. units). The tensile strength of gel films is 50–25 (5–6) MPa, and tensile strength is 8–6 (1.5–3.0)%. During a longer treatment with the modifier, the films did not retain their structure and a significant decrease in strength and elongation was observed (Table 1, Fig.).
По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет повысить реакционно-способность гель-пленки, за счет образующихся альдегидных групп, с сохранением структуры, и минимальным снижением прочности и растяжения.Compared with the known solution, the claimed invention allows to increase the reactivity of the gel film due to the formed aldehyde groups, while maintaining the structure, and minimizing the decrease in strength and tension.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135544A RU2720099C1 (en) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | Method of producing a dialdehyde derivative of a gel film of bacterial cellulose |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135544A RU2720099C1 (en) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | Method of producing a dialdehyde derivative of a gel film of bacterial cellulose |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2720099C1 true RU2720099C1 (en) | 2020-04-24 |
Family
ID=70415415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019135544A RU2720099C1 (en) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | Method of producing a dialdehyde derivative of a gel film of bacterial cellulose |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2720099C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7709631B2 (en) * | 2006-03-13 | 2010-05-04 | Xylos Corporation | Oxidized microbial cellulose and use thereof |
EA033140B1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-08-30 | Учебно-Научно-Производственное Республиканское Унитарное Предприятие "Унитехпром Бгу" (Уп "Унитехпром Бгу") | Method of producing oxidized bacterial cellulose |
-
2019
- 2019-11-05 RU RU2019135544A patent/RU2720099C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7709631B2 (en) * | 2006-03-13 | 2010-05-04 | Xylos Corporation | Oxidized microbial cellulose and use thereof |
EA033140B1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-08-30 | Учебно-Научно-Производственное Республиканское Унитарное Предприятие "Унитехпром Бгу" (Уп "Унитехпром Бгу") | Method of producing oxidized bacterial cellulose |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ЧИЧАЙКИНА Е.Е., ПЕСТОВ Н.А. "ТЕМРО-окисление бактериальной целлюлозы для получения материалов с новыми свойствами".// "Материалы ХХII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов", Национальный исследовательский мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева, 25.09.2018-01.10.2018, Саранск, часть 2, с.15-19 * |
ЧИЧАЙКИНА Е.Е., ПЕСТОВ Н.А. "ТЕМРО-окисление бактериальной целлюлозы для получения материалов с новыми свойствами".// "Материалы ХХII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов", Национальный исследовательский мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева, 25.09.2018-01.10.2018, Саранск, часть 2, с.15-19. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Klemm et al. | Bacterial synthesized cellulose—artificial blood vessels for microsurgery | |
Gromovykh et al. | Bacterial cellulose synthesized by Gluconacetobacter hansenii for medical applications | |
CN111019162A (en) | Preparation method and application of chitosan polypeptide derivative self-crosslinking hydrogel taking oxidized hyaluronic acid as crosslinking agent | |
CN107141345B (en) | Keratin biomacromolecule nitric oxide donor and synthesis and application thereof | |
CN108484936B (en) | Hydrogel prepared from graft modified material and preparation method and application thereof | |
JP2000273264A (en) | Biopolymer/polyallylamine complex and its production | |
CN101905034A (en) | Method for preparing biological polysaccharide self-assembly modificatory chitosan antibacterial biological material | |
Liu et al. | A simultaneous grafting/vinyl polymerization process generates a polycationic surface for enhanced antibacterial activity of bacterial cellulose | |
CN111166931A (en) | Methacrylic acid sericin/chitosan quaternary ammonium salt hydrogel and preparation method and application thereof | |
US20180216148A1 (en) | Composite cellulose hydrogels and methods of making and use thereof | |
Yuan et al. | Homogeneous and efficient production of a bacterial nanocellulose-lactoferrin-collagen composite under an electric field as a matrix to promote wound healing | |
Savitskaya et al. | Physicochemical and antibacterial properties of composite films based on bacterial cellulose and chitosan for wound dressing materials | |
CN104262634B (en) | A kind of preparation method of organosilicon collagen polypeptide anti-biotic material | |
RU2720099C1 (en) | Method of producing a dialdehyde derivative of a gel film of bacterial cellulose | |
CN102675674A (en) | Self-assembled modified polylactic acid material of lysozyme and mushroom polysaccharide sulfate and preparation method thereof | |
Zhang et al. | Development and characteristic of bacterial cellulose for antimicrobial wound dressing | |
CN100384485C (en) | Microbiological cellulose injury dressing for treating chronic injury | |
CN107137752B (en) | Preparation method of loofah sponge anti-adhesion wound dressing | |
CN110066418B (en) | Active silk fibroin porous material or active silk fibroin membrane and preparation method thereof | |
CN101810879A (en) | Bioactive polysaccharide self-assembly modified polyurethane material and preparation method thereof | |
Liu et al. | Multifunctional antibiotics-free hydrogel dressings with self-regulated nitric oxide-releasing kinetics for improving open wound healing | |
CN110507848B (en) | Enzyme-loaded bacterial cellulose-based composite antibacterial hydrogel dressing and preparation method thereof | |
CN111068100A (en) | Medical silk braided suture line and preparation method thereof | |
JPH11228837A (en) | Silk protein/collagen composite material and its production | |
RU2813119C1 (en) | Method of increasing reactivity of levan and forming protein-polysaccharide films |