Preparation of antibacterial composite aerogel for biomedical purposes based on alginate-chitosan complex and calcium carbonate

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Aerogel composites were synthesized on the basis of the sodium alginate-chitosan interpolymer complex with the inclusion of calcium carbonate microparticles and supercritical drying. It is shown that the textural characteristics of materials do not depend on the morphology of calcium carbonate particles: the specific surface area of aerogels is almost the same for all materials and amounts to 380–400 m2/g. The developed porous structure of composites along with the polyelectrolyte nature determines their high water absorption — up to 110 g/g. To impart antimicrobial properties, the materials were impregnated with atranorin isolated from the lichen Hypogymnia physodes, which has a pronounced inhibitory effect on the bacterium Proteus mirabilis, which is the main causative agent of wound infections. The minimum suppressive concentration of atranorine is 1 mg/ml. The release of the main amount of atranorine aerosol material included in the matrix occurs within 4 hours and amounts to 50%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. A. Gorshkova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nat.gorshkova@mail.ru
Russian Federation, 163020, Arkhangelsk

O. S. Brovko

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nat.gorshkova@mail.ru
Russian Federation, 163020, Arkhangelsk

I. A. Palamarchuk

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nat.gorshkova@mail.ru
Russian Federation, 163020, Arkhangelsk

A. D. Ivahnov

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov

Email: nat.gorshkova@mail.ru
Russian Federation, 163020, Arkhangelsk; 163000, Arkhangelsk

N. I. Bogdanovich

Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov

Email: nat.gorshkova@mail.ru
Russian Federation, 163000, Arkhangelsk

T. Ya. Vorob’eva

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nat.gorshkova@mail.ru
Russian Federation, 163020, Arkhangelsk

References

  1. Щипунов Ю. А., Постнова И. В. // Коллоидный журнал. 2011. Т. 73. № . 4. С. 555–564.
  2. Кудряшова И.С., Марков П. А., Костромина Е. Ю., Еремин П. С., Рачин А. П., Гильмутдинова И. Р. // Вестник восстановительной медицины. 2021. Т. 20. № 6. С. 84–95.
  3. Стабаева Г.С., Мусаев А. Т., Угланов Ж. Ш., Алдабергенов Е. Н., Кани А. Н., Курбатов А. В., Тажи-ев Т. С. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. Т. 10. С. 235–239.
  4. Ogaji I.J., Nep E. I., Audu-Peter J.D. // Pharm. Anal. Acta 2012. V. 3. № 1. P. 1000146. https://doi.org/10.4172/2153–2435.1000146
  5. Prajapati S.K., Jain A., Jain A., Jain S. // European Polymer Journal. 2019. V. 120. P. 109–191.
  6. Gorshkova N., Brovko O., Palamarchuk I., Bogolitsyn K., Ivakhnov A., Bogdanovich N. et al. // J. Sol-Gel Science and Technology. 2020. V. 95. № 1. P. 101–108.
  7. Brovko O. S., Palamarchuk I. A., Boitsova T. A., Bogolitsyn K. G., Valchuk N. A., Chukhchin D. G. // Macro-molecular Research. 2015. V. 23. P. 1059–1067.
  8. Valchuk N.A., Brovko O. S., Palamarchuk I. A., Boitsova T. A., Bogolitsyn K. G., Ivakhnov A. D. et al. // Rus-sian Journal of Physical Chemistry B. 2019. V. 13. № 7. P. 1121–1124.
  9. Gorshkova N. A., Brovko O. S., Palamarchuk I. A., Bogolitsyn K. G. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. № . 2. P. 110–117.
  10. Кузнецова Т. А., Андрюков Б. Г., Беседнова Н. Н., Хотимченко Ю. С. // Биология моря. 2021. Т. 47. № 1. С. 3–12.
  11. Andersen Th. // Carbohydrate Chemistry. 2012. V. 37. P. 227–258.
  12. Smetana K. Jr. // Biomaterials. 1993. V. 14. P. 1046–1050.
  13. Быканова О. Н., Максимова С. Н., Тарасенко Г. А. // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2009. № 1. С. 34–36.
  14. Malgras V., Ji Q., Kamachi Y., Mori T., Shieh F. K., Wu K. C.W., Yamauchi Y. // Bulletin of the Chemical So-ciety of Japan. 2015. V. 88. P. 1171–1200.
  15. Trushina D. B., Bukreeva T. V., Kovalchuk M. V., Antipina M. N. // Mater. Sci. Eng: C. 2014. V. 45. P. 644–658.
  16. Trushina D. B., Borodina T. N., Belyakov S., Antipina M. N. // Materials Today Advances. 2022. V. 14. № 100214. https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2022.100214
  17. Марковчин А. А. // Современные проблемы науки и образования. 2014. Т. 6. С. 1437–1437.
  18. Lengert E. V., Trushina D. B., Soldatov M., Ermakov A. V. // Pharmaceutics. 2022. V. 14. P. 139–146.
  19. Wang X., Zhu K. X., Zhou H. M. // Int. J. Mol. Sci. 2011. V. 12. P. 3042–3054.
  20. Wani S. U. D., Ali M., Mehdi S., Masoodi M. H., Zargar M. I., Shakeel F. // Int. J. Biol. Macromol. 2023. V. 22. № 125875. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125875
  21. Arpornmaeklong P., Jaiman N., Apinyauppatham K., Fuongfuchat A., Boonyuen S. // Polymers. 2023. V. 15. P. 416–425.
  22. Sergeeva A., Vikulina A. S., Volodkin D. // Micromachines. 2019. V. 10. P. 357–362.
  23. Pogodina N. V., Pavlov G. M., Bushin S. V., Mel’nikov A.B., Lysenko Y. B., Nud’ga L.A., Tsvetkov V. N. // Polymer Science USSR. 1986. V. 28. P. 251–259.
  24. Holme H. K., Davidsen L., Kristiansen A., Smidsrod O. // Carbohydrate Polymer. 2008. V. 73. P. 656–664.
  25. Raymond L., Morin F. G., Marchessault R. H. // Carbohydrate Research. 1993. V. 246. № 1. P. 331–336.
  26. Nischwitz S.P., de Mattos I. B., Hofmann E., Groeber-Becker F., Funk M., Mohr G. J., Kamolz L. P. // Burns. 2019. V. 45. P. 1336–1341.
  27. Семина Н. А., Сидоренко С. В., Резван С. П., Грудинина С. А., Страчунский Л. С., Стецюк О. У., Сере-да З. С. // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2004. Т. 6. № 4. С. 306–359.
  28. Fadia P., Tyagi S., Bhagat S., Nair A., Panchal P., Dave, H., Singh S. // Biotech. 2021. V. 11. P. 1–30.
  29. Rieger J. // Faraday Discuss. 2007. V. 136. P. 265–272.
  30. Yan F. W., Zhang S. F., Guo C. Y., Zhang X. H., Chen G. C., Yan F., Yuan G. Q. // Crystal Research and Tech-nology: Journal of Experimental and Industrial Crystallography. 20090. V. 44. P. 725–728.
  31. Linnikov O.D. // Russian Chemical Reviews. 2014. V. 83. P. 343–349.
  32. Lu H., Jiang X., Wang J., Hu R. // Frontiers in Materials. 2022. V. 9. № 1093164.
  33. Cai J., Chen X. // RSC advances. 2018. V. 8. № 69. P. 39463–39469.
  34. Studzinska-Sroka E., Galanty A., Bylka W. // Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 2017. V. 17. P. 1633–1645.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The effect of mixing speed of CaCl2 and Na2CO3 salts on the shape and size of CaCO3 particles: a — 400, b — 600, c — 800, d — 1000 rpm.

Download (373KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Kinetics of distilled water absorption by a composite aerogel based on PEC ALG-HTZ with the inclusion of CaCO3 microparticles synthesized at a mixing speed of CaCl2 and Na2CO3 salts of 400 rpm.

Download (66KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Release of AT from a composite aerogel based on PEC ALG-HTZ with the inclusion of CaCO3 microparticles synthesized at a mixing speed of CaCl2 and Na2CO3 salts of 400 rpm.

Download (63KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».