Том 25, № 1 (2025)
Химия
Количественный химический анализ воды при применении мембранной фильтрации
Аннотация
Загрязнение воды представляет опасность для здоровья человека и, как следствие, возникает необходимость определения путей ее очистки. В данном исследовании проведен количественный химический анализ воды, отобранной из скважины и после ее прохождения через мембранную очистку (метод обратного осмоса) в период с 2019 по 2023 гг. Район исследования – г. Москва, пос. Московский. Определялись следующие физико-химические характеристики: запах, цветность, мутность, рН, жесткость общая, перманганатная окисляемость, массовая концентрация ионов аммония, железа общего (Fe2+ и Fe3+), нитратов, нитритов, марганца, фторидов, хлоридов, сухого остатка, сульфатов, анионных поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов. Полученные результаты показали эффективность применения мембранной очистки воды. Снизился градус цветности. Мутность, которая превышала нормативные показатели (7,7 ед. по формазину), стала в пределах нормы – 2,1 (ед. по формазину). Значения сухого остатка и перманганатной окисляемости существенно не изменились, данные показатели были в пределах допустимых значений в исходных пробах воды. Высокое содержание железа, превышающее ПДК, снизилось до допустимых значений (от 0,882 до 0,188 мг/дм3 в среднем за период исследований при ПДК 0,3 мг/дм3 ). Метод позволяет снизить повышенное содержание марганца (с 0,19 до 0,03 мг/дм3 при ПДК 0,1 мг/дм3 ) и нефтепродуктов (с 0,16 до 0,06 мг/дм3 при ПДК 0,1 мг/дм3 ), а также ионов NH4 + , NO3 - , NO2 - , F- , Cl- , SO4 2- и ПАВ.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):4-13
4-13
Синтез новых гибридных молекул на основе производных 7-гидрокси-2,2,4-триметилгидрохинолинов
Аннотация
Среди конденсированных азагетероциклов хинолины давно привлекают внимание химиков. В первую очередь это связано с их широким спектром практически полезных свойств. Хинолины и их производные демонстрируют широкий спектр биологической активности, включая противомалярийную, противораковую, противовирусную, противогрибковую и противовоспалительную активность. Эти соединения также используются в качестве флуоресцентных зондов, люминесцентных меток и в производстве красителей. В ходе данной работы была получена серия пиридокумариновых систем, которая была протестирована в качестве ингибиторов фактора свертываемости крови Xа и XIa. Метод синтеза предложенных соединений включает в себя конденсацию 7-гидрокси-2,2,4-триметил1,2-дигидрохинолинов и 7-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолинов с малононитрилом и арил(гетарил)альдегидами. Было установлено, что в результате данного взаимодействия образуются новые 4Н-пирано[3,2-g]хинолин-3-карбонитрилы. Помимо этого, были получены новые производные 7-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина, имеющие в своей структуре арильный фрагмент в 4-положении, которые также использовались в качестве исходных соединений реакции аннелирования пиранового цикла. Пиридокумариновые системы, полученные в ходе исследования, продемонстрировали многообещающую ингибирующую активность в отношении этих факторов свертывания, что делает их перспективными кандидатами для дальнейшего изучения в качестве потенциальных антикоагулянтных препаратов.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):14-22
14-22
Окислительная деструкция тетрациклинов
Аннотация
Загрязнение окружающей среды – одна из наиболее остро стоящих проблем перед человечеством. Постоянный поиск ее решения – важный аспект современной химии. В работе изучалась окислительная деструкция двух антибиотиков одной фармацевтической группы, со сходным строением, но разными свойствами. Целью данной работы являлось исследование процесса окисления действующих веществ двух антибиотиков: тетрациклина и доксициклина различными окислительными и комбинированными системами (система Фентона, система Раффа, ихсовместное действие, их действие в присутствии ЭДТА, а также под действием УФ-облучения). Проведённые исследования показали, что в условиях комнатной температуры и нормального атмосферного давления пероксид водорода в сочетании с ионами железа (II) и (III) способен окислять активные компоненты тетрациклина и доксициклина. Определены оптимальные условия окисления тетрациклиновой группы антибиотиков: концентрация субстрата, пероксида водорода, ионов железа (II), ионов железа (III), рН протекания реакции. Показано, что совместное присутствие ионов железа (II) и ионов железа (III) в системе снижает расход пероксида водорода при окислении действующих веществ тетрациклинов. Показано, что замена гидратированных ионов железа на комплексы железа с ЭДТА незначительно влияет на эффективность окисления тетрациклина и доксицикина. Выявлено, что комплексы железа (III) с ЭДТА более эффективны в деструктивном процессе тетрациклина. Установлено, что действующее вещество препаратов тетрациклинов подвергается деструкции под действием УФ-облучения. Показано, что реакции фотодеструкции действующих веществ тетрациклинов являются реакциями первого порядка. Определены константы скорости данных процессов. Выявлено, что деструкция доксициклина протекает наиболее полно под действием системы Раффа, а также под действием УФ-облучения в присутствии пероксида водорода. Показано, что изученные окислительные системы являются эффективными для деструкции и инактивации фармацевтических загрязнителей, относящихся к тетрациклиновой группе.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):23-33
23-33
Неразрушающий контроль таблетированных форм цефуроксима методами ближней ИК-спектроскопии и цифровой цветометрии
Аннотация
Предложен неразрушающий контроль цефуроксима в таблетированных лекарственных средствах без вскрытия блистерной упаковки по измерению интенсивности диффузного отражения ИК-излучения. Применяли методы ближней ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье и цифровой цветометрии с использованием смартфона и напечатанного на 3D-принтере устройства. Обработку массива данных проводили методами главных компонент, иерархического кластерного анализа и частичной регрессии наименьших квадратов. Рассмотрено применение хемометрических алгоритмов для определения концентрации действующего вещества цефуроксима в лекарственном препарате Зиннат. Методы ИК-спектроскопии и цветометрии показали сравнимые по точности результаты по установлению концентрации действующего вещества в таблетках без вскрытия блистерной упаковки.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):34-41
34-41
Модифицированные планарные сенсоры для раздельного определения некоторых цефалоспориновых антибиотиков
Аннотация
Разработаны модифицированные screen-printed потенциометрические сенсоры, чувствительные к цефалоспориновым антибиотикам – цефуроксиму (Cefur), цефотаксиму (Ceftx), цефазолину (Cef). В качестве электродноактивных компонентов использованы ассоциаты тетрадециламмония с комплексными соединениями серебро (I) – цефуроксим (цефотаксим). Показана роль магнитных наночастиц Fe3 O4 и хлорида цетилпиридиния в улучшении электроаналитических свойств сенсоров в растворах исследуемых антибиотиков. Найдены оптимальные соотношения модификаторов в углеродсодержащих чернилах (Fe3 O4 : ЦПХ = 1 : 2,5). Определены основные электроаналитические характеристики модифицированных сенсоров. Введение в углеродсодержащие чернила бинарной смеси магнитных наночастиц и хлорида цетилпиридиния приводит к улучшению электроаналитических свойств планарных сенсоров, чувствительных к цефуроксиму, цефотаксиму, цефазолину: при этом снижается предел обнаружения 1 · 10-6 (1 · 10-7 М), увеличиваются угловые коэффициенты (55 ± 3 мВ/рС) и интервалы линейности электродных функций (1 · 10-6 – 1 · 10-2 М), снижается время отклика – 26–30 с. Адсорбция ПАВ на границе раздела обеспечивает стабильность суспензии наночастиц и позволяет провести концентрирование молекул аналита. Показана возможность раздельного определения цефалоспориновых антибиотиков в двух- и трехкомпонентных смесях проекционными методами многомерной обработки данных ПЛС-1 и ПЛС-2. Оценены среднеквадратичные ошибки градуировки и прогноза, на основании которых подобрано оптимальное количество латентных переменных для данных методов. Установлено, что все исследованные модели дают высокие значения коэффициентов корреляции и тангенсы угла наклона зависимостей «измерено–предсказано» близкие к единице, что позволяет рекомендовать эти методы для практического использования.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):42-55
42-55
Повышение эффективности использования песков в качестве искусственных геохимических барьеров
Аннотация
Исследовано взаимодействие песков как искусственных геохимических барьеров с растворами хлорида никеля, имитирующими технологические стоки. С помощью эксперимента рассмотрено влияние предварительной кислотной обработки песков на их способность к поглощению ионов никеля (II). В экспериментах исследованы пески с различным содержанием кварца, в которых единственным примесным элементом был оксид алюминия в количестве от 1 до 10% (мас.). Предварительную обработку песков 0,1 М раствором соляной кислоты проводили в течение 0,5 ч перемешиванием водно-песочной суспензии на магнитной мешалке. Использованы традиционные методы коллоидно-химических исследований. В статических условиях колбу с навеской песка (3 г) и раствором помещали в специальный встряхиватель, в динамических – через слой песка (3 г) в колонке пропускали раствор. Содержание никеля (II) в растворах определяли фотометрическим методом с диметилглиоксимом. По результатам адсорбционных исследований достигнуто увеличение предельной адсорбции от 15–20 до 50–56% в зависимости от типа песка и содержания в нем кварца. При фильтровании растворов через слой песка степень удерживания ионов никеля (II) на активированной поверхности зерен повышается. При скорости фильтрования 1×10-3 дм3 /мин и одинаковой высоте засыпки (2,7 ± 0,1 см) эффективность удаления ионов никеля из раствора возрастает. При этом повышение эффективности на 1–1,5% характерно для песков с высокими природными показателями в 95–98%. На песках, природная способность которых изначально не превышает 65–70%, рост эффективности более значителен и составляет до 5% и более. В целом повышение эффективности пропорционально содержанию кварца, т. е. обработка зерен песка соляной кислотой активирует преимущественно те участки поверхности, на которых локализуются связи кремния, т. е. силоксановые и силанольные группировки, которые выступают как центры адсорбции.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):56-65
56-65
Биология
Дополнение по сосудистым споровым и голосеменным растениям к сводке «Флора Нижнего Поволжья» (по материалам гербария СГУ (SARAT))
Аннотация
Приводятся результаты сравнительного анализа распространения сосудистых споровых и голосеменных растений на территории Нижнего Поволжья по материалам гербария Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (SARAT). Растения отделов плауновидные (Lycopodiophyta), хвощевидные (Equisetophyta), папоротниковидные (Polyрodiophyta) и голосеменные (Pinophyta) являются одними из древних представителей флоры земного шара. Редкость и повышенная уязвимость видов данных отделов вызвана как естественными, так и антропогенными причинами. За все время существования гербария Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (SARAT) было собрано значительное число ценного материала по сосудистым споровым и голосеменным растениям, который в настоящее время обрабатывается и систематизируется. Для уточнения распространения видов были проанализированы данные сводки «Флоры Нижнего Поволжья» и гербария СГУ (SARAT), поскольку при написании первого тома данные гербария были использованы лишь частично. В гербарии СГУ (SARAT) зарегистрировано 33 вида споровых сосудистых растений: плауновидных – четыре, хвощевидных – шесть, папоротниковидных – 19 и голосеменных – четыре из 41 вида, указанного в литературе для территории Нижнего Поволжья. В фонде на сегодняшний день имеется 1539 гербарный лист, относящийся к исследованным отделам, сборы которых проводились с 1902 по 2017 г. Самым многочисленным является отдел папоротниковидные, далее в порядке убывания следуют хвощевидные, голосеменные и плауновидные. Наибольшее число экземпляров было за гербаризировано на территории Саратовской области, на втором месте стоит Астраханская область, на третьем – Волгоградская. В результате сравнительного анализа для 23 видов расширено представление об их распространении на исследованной территории.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):66-75
66-75
Ex vivo модель использования метода оптического просветления кожи при антимикробном фотодинамическом воздействии
Аннотация
Оценивалась эффективность чрескожного фотодинамического воздействия с использованием синего (428 нм) светодиодного облучения на Staphylococcus aureus 11 в сочетании с водорастворимым катионным пиридилпорфирином и оптическими просветляющими агентами (OПA) в модели ex vivo. Результаты показали, что при прохождении излучения сквозь кожный лоскут наличие OПA значительно усиливает фотодинамическую инактивацию бактериальных клеток (на 61% после 15 мин воздействия света), что сопоставимо с прямым облучением. Анализ оптических параметров выявил снижение коэффициентов рассеяния и поглощения и увеличение глубины проникновения света (до 121,6%) в образцах кожи, обработанных OПA. Результаты подтверждают, что оптическое просветление повышает эффективность антимикробного фотодинамического воздействия за счет усиления проникновения света в более глубокие слои тканей, снижения потребности в высокой интенсивности лазера и минимизации повреждения поверхностных тканей. Этот подход является перспективным для лечения инфекций кожи, слизистых оболочек и мягких тканей у людей и животных, предлагая ценную информацию о взаимодействии света и тканей и оптимизируя фотодинамическую терапию, одновременно снижая риски, связанные с использованием светодиодов и лазеров.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):76-88
76-88
Экология
Мицетофильные жесткокрылые (Coleoptera) Саратовской области: итоги пятилетних исследований
Аннотация
За пять лет исследований (2017–2020 и 2022 гг.) в разных районах Саратовской области было собрано 257 плодовых тел 34 видов Basidiomycetes из порядков Agaricales и Polyporales, Hymenochaetales, Boletaceae, Russulales и Gloeophyllales. Выявлено 108 видов жесткокрылых из 24 семейств, напрямую и/или опосредованно связанных с плодовыми телами грибов. Наибольшее видовое разнообразие отмечено для семейств Staphylinidae – 37 видов, Tenebrionidae – 11, Ciidae – 10, Erotylidae и Mycetophagidae – по 6 видов. По частоте встреч преобладают Diaperis boleti – встречен на 16 (из 34) видах базидиальных грибов, Dacne bipustulata (на 13), Mycetophagus quadripustulatus (12) Gyrophaena joyi (11). Эти же виды мицетобионтов доминируют в сборах по численности Diaperis boleti (30.6%), Dacne bipustulata (17.7%), Mycetophagus quadripustulatus (10.2%) и Gyrophaena joyi (7.9%). Для четырех видов грибов (с многолетними и однолетними циклами развития плодовых тел) удалось проследить сукцессию мицетофильных жесткокрылых. Трофические группы жесткокрылых на грибах представлены преимущественно мицетофагами в широком смысле (72.5%), хищниками (14.1%), сапронекрофагами и детритофагами (13.4%).
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):89-99
89-99
Эколого-гигиенические исследования надземной части полыни горькой синантропной флоры Центральной России
Аннотация
Центральная Россия традиционно является важнейшим районом растениеводства и земледелия. Цель настоящего исследования – эколого-гигиеническое изучение накопления тяжелых металлов и мышьяка, а также биологически активных веществ в надземной части полыни горькой (Artemisia absinthium L.), заготовленных в урбоценозах Центральной России. В условиях эксперимента было проанализировано свыше 50 образцов надземной части полыни горькой, заготовленных на различных в плане антропогенного воздействия территориях Воронежской области, как типичного региона средней полосы России, на предмет содержания тяжелых металлов и мышьяка, а также флавоноидов, экстрактивных веществ и эфирных масел. Выявлено наличие физиологических барьеров, препятствующих аккумуляции избытка ряда токсичных элементов (свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, кобальт, никель, хром) в растении. Надземная часть полыни горькой в значительных количествах аккумулирует медь и цинк. Особенности аккумуляции тяжелых металлов необходимо учитывать при планировании мест заготовки полыни горькой и оценке качества сырья. Выявлено, что на накопление в надземной части полыни горькой флавоноидов и экстрактивных веществ, извлекаемых 70% спиртом этиловым, определяемые токсичные элементы оказывают слабое влияние; для всех тяжелых металлов и мышьяка отмечено отрицательное влияние на содержание эфирных масел.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):100-113
100-113
Разнообразие и изменения в сообществах цианобактерий Волго-Каспия
Аннотация
Исследование развития такой важной группы, как цианобактерии является неотъемлемой частью экологического мониторинга Волго-Каспийского региона. Основываясь на многолетних данных, указана сравнительная характеристика современного состояния группы цианобактерий Волго-Каспия. Определена степень сходства морских и речных видов группы цианобактерий для участков реки Волги, Северного и Среднего Каспия. Расчет процентного вклада цианобактерий в общий состав фитопланктона исследуемых акваторий позволил оценить их значение. Выявлен доминирующий вид среди изучаемой группы микроводорослей и его количественные характеристики на рассмотренных акваториях. В периоды роста биомассы цианобактерий большую ее долю составляют крупные колонии клеток (виды рода Microcystis, Gomphosphaeria), которые становятся доступными в виде детрита в качестве пищи для организмов большинства звеньев трофической сети после отмирания, что положительно сказывается на развитии этих организмов. Изменение показателей группы цианобактерий за ряд лет и относительно многолетних данных указывает на их количественное снижение, однако видовое разнообразие группы остается на достаточно высоком уровне. Цель работы – установить качественное разнообразие цианобактерий в реке и море и выяснить их роль в фитопланктоне Северного, Среднего Каспия и нижней части реки Волги.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):114-117
114-117
Субстратный спектр аборигенных углеводородокисляющих бактерий, выделенных из почв с различным уровнем антропогенного воздействия
Аннотация
Исследован субстратный спектр углеводородокисляющих бактерий, выделенных из почв Саратовской области: почв г. Балаково (хроническое антропогенное загрязнение) и почв сельскохозяйственного назначения с. Новокривовка (однократное углеводородное загрязнение). Установлено, что микроорганизмы, выделенные из урбопочв г. Балаково, находящихся в условиях постоянного антропогенного воздействия, обладали более широким субстратным спектром. Выявлено, что наибольшее количество углеводородных субстратов, включая сырую нефть и индивидуальные углеводороды, были способны разлагать 4 микроорганизма, выделенные из урбопочв г. Балаково: Acinetobacter lwoffi i R44, Bacillus circulans E75, B. horikoshii P22, Ochrobactrum gallinifaecis I59 и один – Paenibacillus polymyxa S31, выделенный из почвы с. Новокривовка. 100 % штаммов бактерий, выделенных из почв с. Новокривовка, использовали сырую нефть в качестве единственного источника углерода и 75% микроорганизмов, выделенных из почв г. Балаково. Число бактерий, способных использовать для роста ароматические углеводороды, было в 2–3 раза выше среди изолятов почв г. Балаково. Аборигенные углеводородокисляющие бактерии с широким субстратным спектром могут быть использованы для конструирования биопрепарата, направленного на проведение восстановительных мероприятий контаминированных почвенных экосистем.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(1):118-123
118-123