ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Выполнен необходимый комплекс исследований волокнистого анионита с третичными аминогруппами на основе промышленного полиакрилонитрильного волокна Нитрон С для определения его пригодности к использованию в качестве компонента ионитных почв. Образец ионита лабораторного приготовления имел рабочую обменную емкость 0,9 мэкв/г по лимитирующему биологическую продуктивность субстрата для выращивания растений аниону нитрата в физиологическом интервале рН = 5,5–7,5 и концентрации равновесного питательного раствора 0,02 экв/л. Это находится на уровне лучших гранульных ионитов и превосходит емкость использовавшихся ранее волокнистых ионитов для выращивания растений в невесомости на космических станциях в 1970–1994 гг. («Мир», «Союз» ТМ-10 – ТМ-17). Полученный ионит является полиамфолитом и содержит три типа ионообменных групп, обладает высокой гидрофильностью и механическими свойствами, позволяющими перерабатывать его в текстильные изделия и применять по любым назначениям, в которых могут быть использованы волокнистые иониты (очистка воздуха и воды, индивидуальные средства защиты органов дыхания и т. п.).
Получены новые сшитые волокнистые карбоксильные катиониты ФИБАН методом прививочной сополимеризации к полипропиленовым штапельным волокнам акриловой кислоты и различных бифункциональных сомономеров (дивинилбензол – ДВБ, этиленгликольдиметакрилат – ЭГДМ, метиленбисакриламид – МБАА). Исследованы их сорбционные свойства к ионам тяжелых и цветных металлов Cо2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cu2+ и Pb2+ в динамическом режиме на модельных растворах. Все сшитые сорбенты по динамической активности к ионам Cd2+ и Pb2+ до проскока 5 % от исходной концентрации превосходят волокнистые аналоги: ФИБАН Х-1, ФИБАН Х-2, ФИБАН К-6М, ФИБАН К-5, ВИОН КН-1. Наилучшим сшитым сорбентом по свинцу является волокно с ЭГДМ. Волокно с МБАА обладает повышенным сродством к катионам Ni2+, Zn2+, Cd2+ и Cа2+, которое возрастает с ростом степени сшивки МБАА. Исследования волокон методами Фурье ИК-спектроскопии, растровой электронной микроскопии, определение эквивалентного коэффициента влагоемкости материалов и бихроматной окисляемости водных вытяжек показало, что сшивание МБАА позволяет добиться стабильной структуры сорбента. Стабильность сшитой структуры в сочетании с высокой обменной емкостью (около 7 мэкв/г) и динамической активностью к катионам Pb2+, Zn2+, Cd2+ и Cа2+делают новый волокнистый карбоксильный сорбент с МБАА безопасным и перспективным для очистки питьевой воды.
КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
Детальное исследование надмолекулярной структуры высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) и изучение их стабильности к процессам термоокислительной деструкции в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ) является перспективным научным направлением и может стать основой для разработки дополнительных процессов подготовки нефти и, как следствие, интенсификации термических превращений нефтяных дисперсных систем (НДС). Установлено, что максимальный модифицирующий эффект, заключающийся в уменьшении количества асфальтенов на 8–11 % и увеличении концентрации смол, насыщенных и ароматических углеводородов в составе дисперсионной среды, достигнут при взаимодействии НДС с октадецилпропилендиамином, алкилдиамином с содержанием этоксилированных групп n = 3–6 и бутиловым эфиром кокосового жирного спирта с n = 10. Этот факт обусловлен изменением геометрических параметров асфальтеновых наноагрегатов вследствие адсорбции данных ПАВ на их поверхности. Так, на фоне увеличения межплоскостных расстояний конденсированных ароматических слоев dm с 3,66 до 3,85 Å и значений внутрицепочечного расстояния с 5,71 до 5,80 Å происходит снижение среднего диаметра ароматических слоев на 0,67–2,36 Å и средней высоты их пачки на 1,52–2,64 Å, при этом среднее число слоев в пачке равняется 5. Оценка результатов термического анализа свидетельствует о том, что термограммы САВ имеют аналогичный вид с тремя эндоэффектами с минимумами в диапазонах ~ 34,7–37,7 °С (I); 325,7–339,3 (II) и 434,8–438,7 °С (III) и одним экзоэффектом с максимумом ~ 460,5–475,3 °С (IV). С уменьшением фактора кристалличности и ароматичности САВ повышается их устойчивость к процессам термоокислительной деструкции в температурной области коксообразования. Энергия термоокислительной деструкции для модифицированных ПАВ систем максимально (до 21,6 кДж/моль) превышает этот показатель для немодифицированных САВ и составляет 62,07 ÷ 66,13 кДж/моль.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Разработаны оптимальные методы синтеза производных хлорзамещенных изотиазолов, содержащих активный атом хлора в положении 5 гетероцикла и различные функциональные группы в положении 3 (карбоксильная, гидроксиметильная, альдегидная). С использованием этих методов получены ранее не описанные соединения: 5-морфолинозамещенные 3-гидроксиметил-4-хлоризотиазол, 4-хлоризотиазол-3-карбоновая кислота и ее метиловый эфир. Синтезированные вещества являются реакционноспособными структурными блоками для использования в органическом синтезе соединений с высоким потенциалом биологической активности.
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Разработана липосомальная (Лип) форма доставки тканевого активатора плазминогена алтеплазы (АлТ). Изучен количественный и качественный состав липосом, их физико-химические характеристики и протеолитическая активность липосомальной формы тромболитика. Установлено, что состав липосом с соотношением фосфатидилхолин / холестерин 1,5 : 1 и липиды / алтеплаза 1 : 1 является оптимальным для лечения острого инфаркта миокарда (ОИМ) в эксперименте. При различных соотношениях компонентов липосомы имели отрицательное значение дзета-потенциала > 30 мВ, что указывает на их агрегативную устойчивость, в том числе и после хранения в течение 2 суток при 20 °С. Липосомы, полученные из соевого фосфатидилхолина, обладают большей коллоидной устойчивостью (значение дзета-потенциала ~ –57 мВ) и имеют меньшее значение гидродинамического диаметра (~ 140 нм) по сравнению с липосомами из яичного фосфатидилхолина (~ –35,4 мВ и ~ 220 нм соответственно). Исходное содержание «свободной» АлТ липосом в супернатанте из яичного фосфатидилхолина ЛипЯ(АлТ) составило 15,0 ± 4,0 %, в течение периода инкубации (4 суток) концентрация АлТ уменьшается до 9,0 ± 4,5 %. В случае липосом из соевого фосфатидилхолина ЛипС(АлТ) содержание АлТ в течение периода инкубации увеличивается от 11,0 ± 4,5 до 32,5 ± 6,0 %. Значения протеолитических активностей тканевого активатора плазминогена в составе ЛипЯ(АлТ) и ЛипС(АлТ) зависят от типа фосфатидилхолина. Исходная активность АлТ в ЛипЯ(АлТ) составила 36,0 % и через 1 сутки она увеличилась до 45 %, активность АлТ в ЛипС(АлТ) составила 61,0 %, и через 1 сутки увеличилась до 66,0 %. При использовании липосомальной формы доставки алтеплазы в коронарных артериях крыс с ОИМ отмечается более полный лизис фибрина, в отличие от животных, получающих нативную форму препарата. Разработанная система адресной доставки алтеплазы на основе соевых липосом позволяет (p < 0,05) увеличить более чем на 15 % степень восстановления просвета коронарной артерии по сравнению с действием обычного препарата.
Стероид-14α-деметилазы CYP51 – представители крупного суперсемейства ферментов цитохромов Р450, обнаруженные во всех царствах живых организмов и катализирующие реакцию 14α-деметилирования ряда природных стероидов, включая ланостерин, обтузифолиол и 24,25-дигидроланостерин. CYP51 являются важными компонентами цепи биосинтеза стероидов у эукариот и по этой причине представляют одну из основных мишеней противогрибковой терапии. Ген, гомологичный стероид-14α-деметилазе CYP51, также обнаружен в геноме Mycobacterium tuberculosis. При этом у M. tuberculosis отсутствует путь de novo биосинтеза стероидов. Консервативность CYP51 среди представителей рода Mycobacterium и колокализация в геноме с 3Fe-4S ферредоксином Rv0763c, который поддерживает его каталитическую активность in vitro, могут косвенно указывать на участие CYP51 в важном для микобактерий биохимическом процессе. С целью установления специфичности активного центра MTCYP51 в отношении различных соединений изопреноидной природы нами получен высокоочищенный белковый препарат MTCYP51 и с помощью методов спектрофотометрического титрования и поверхностного плазмонного резонанса проведены исследования взаимодействия MTCYP51 со стероидами из морских организмов, полученными в Тихоокеанском институте биоорганической химии Дальневосточного отделения Российской академии наук. Исследованные соединения представляют собой широкий набор эволюционно древних изопреноидов. Результаты показали, что MTCYP51 способен связывать в активном центре разнообразные по структуре производные стероидов. Проведенные исследования позволяют предположить биологическую роль MTCYP51 для патогенных микобактерий, заключающуюся в связывании и возможном метаболизме экзогенных биорегуляторных изопреноидов в условиях in vivo.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Выполнен ИК-спектроскопический анализ печатно-технических свойств новых видов многослойной упаковочной бумаги и картона, содержащих отходы полиакрилонитрильного волокна, и их взаимодействия с типографскими красками. Показана целесообразность использования многослойной композитной бумаги и картона для полиграфической и бумажной промышленности. Установлено, что прочность бумаги на разрыв зависит не от прочности отдельных компонентов, а от прочности структуры бумаги, образующейся в процессе ее производства. При содержании в бумаге 20 % отходов модифицированного полиакрилонитрила достигалась максимальная оптическая плотность при минимальной толщине красочного слоя, то есть получались насыщенные оттиски при минимальном расходе типографской краски.
Приведены результаты исследований по получению полуфриттованных глазурных покрытий, обладающих антибактериальной активностью, посредством введения в их состав оксидов переменной валентности CеO2, WO3, Bi2O3, Fe2O3, MnO2 и MoO3. Основу сырьевых поликомпонентных композиций составляли алюмосиликатная многокальциевая стеклофритта, доломитовая мука, полевой шпат, глинозем, кварцевый песок, каолин мокрого обогащения и глина огнеупорная. Покрытия получены однократным обжигом на керамической основе керамогранита при температуре 1 200 ± 5 °C скоростным режимом в течение 60 ± 2 мин. Изучены процессы глазурообразования покрытий, установлено влияние составляющих глазурных шихт на декоративно-эстетические характеристики глазурей (цвет, фактура, блеск и белизна). Определены показатели физико-химических свойств покрытий в соответствии с нормативной технической документацией на изделия: температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), термостойкость, химическая устойчивость, микротвердость, морозостойкость, износостойкость и др. Исследована антибактериальная активность покрытий по отношению к тест-штаммам Escherichia coli ATCC 8739 и Staphylococcus aureus ATCC 6538.
ISSN 2524-2342 (Online)