Синтез, реологические свойства и гемосовместимость альгиновой кислоты, модифицированной фрагментами этилендиамина

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Производное альгиновой кислоты, содержащее амидные и аминогруппы, синтезировано присоединением этилендиамина к активированным карбодиимидом карбоксильным группам полисахарида. Анализ его структуры с использованием ЯМР-спектроскопии подтверждает, что присоединение этилендиамина осуществляется с образованием амидной связи и появлением свободных первичных аминогрупп в эквимолярном соотношении. Методами ротационной и капиллярной вискозиметрии в комбинации с динамическим рассеянием света и потенциометрическим титрованием показано, что критическая концентрация перехода к режиму раствора с зацеплениями Сe коррелирует со степенью замещения и изменением дзета-потенциала модифицированных полисахаридов. Последние характеризуются более низкой концентрацией Сe и в среднем более низкой энергией активации вязкого течения растворов, чем альгинат натрия. В интервале рН 6.5‒6.0 для полуразбавленных растворов модифицированного полисахарида и альгината натрия наблюдается противоположно направленное изменение размера агрегатов макромолекул. Гемосовместимость модифицированного полисахарида исследована in vitro в тестах времени рекальцификации крови, активированного частичного тромбопластинового времени и агрегации тромбоцитов. Показано, что модифицированный полисахарид не влияет на коагуляцию крови (в концентрациях 0.033 и 2.22 мг/мл), коагуляцию плазмы (в концентрации до 0.0465 мг/мл) и агрегацию тромбоцитов (в концентрации до 0.182 мг/мл).

Full Text

Restricted Access

About the authors

М. А. Торлопов

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Russian Federation, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

Н. Н. Дрозд

Национальный медицинский исследовательский центр гематологии Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Russian Federation, 125167, Москва, Новый Зыковский проезд, 4

П. А. Ситников

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Russian Federation, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

В. И. Михайлов

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Russian Federation, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

Е. В. Удоратина

Институт химии Федерального исследовательского центра “Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук”

Author for correspondence.
Email: udoratina-ev@chemi.komisc.ru
Russian Federation, 16700, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 48

References

  1. Birajdar M.S., Joo H., Koh W.G., Park H. // Biomater. Res. 2021. V. 25. № 1. P. 1.
  2. Biswas M.C., Jony B., Nandy P.K., Chowdhury R.A., Halder S., Kumar D., Imam M.A. // J. Polym. Environ. 2022. V. 30. № 1. P. 51.
  3. Косарева Д.Н., Ананьева Е.П., Иозеп А.А. // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019. Т. 8. № 3. С. 30.
  4. Raus R.A., Nawawi W.M.F.W., Nasaruddin R.R. // Asian J. Pharmaceut. Sci. 2021. V. 16. № 3. P. 280.
  5. Usov A.I. //Russ. Chem. Revs. 1999. V. 68. № 11. P. 957.
  6. Fernando I.P.S, Kim D., Nah J.W., Jeon Y.J. // Chem. Eng. J. 2019. V. 355. P. 33.
  7. Pawar S.N., Edgar K.J. // Biomaterials. 2012. V. 33. № 11. P. 3279.
  8. Park H., Lee H.J., An H., Lee K.Y. // Carbohydr. Polym. 2017. V. 162. P. 100.
  9. Biomaterials in Clinical Practice: Advances in Clinical Research and Medical Devices / Ed. by F. Zivic, S. Affatato, M. Trajanovic, M. Schnabelrauch, N. Grujovic, K.L. Choy. Cham,Switzerland: Springer, 2018.
  10. Biomaterials Science: an Introduction to Materials in Medicine / Ed. by. W.R. Wagner, S.E Sakiyama-Elbert, G. Zhang, M.J. Yaszemski. London: Elsevier/ Acad. Press, 2020.
  11. Advances in Biomaterials for Biomedical Applica tions / Ed. by A. Tripathi, J.S. Melo. Singapore: Springer, 2017.
  12. Ryazanov M.A., Dudkin B.N. // Rus. J. Phys. Chem. A. 2009. V. 83. № 13. P. 231
  13. Gulliani G.L, Hyun B.H, Litten M.B. // Am. J. Clin. Pathol. 1976. V. 65. № 3. P. 390.
  14. Stuart R., Michel A. // Can. Med. Association J. 1971. V. 104. № 5. P. 385.
  15. Макаров В.А., Спасов А.А., Плотников М.Б., Белозераская Г.Г., Васильева Т.М., Дрозд Н.Н., Свистунов А.А., Кучерявенко А.Ф., Малыхина Л.С., Науменко Л.В., Неведрова О.Е., Петрухина Г.Н., Алиев О.И., Плотникова Т.М. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Минздравсоцразвития России. М.: Гриф и К, 2012. Т. 1.
  16. Born G. // Nature. 1962. V. 194. № 4. P. 927.
  17. Larsen B., Salem D.M., Sallam M.A., Mishrikey M.M., Beltagy A.I. // Carbohydr. Res. 2003. V. 338. № 22. P. 2325.
  18. Davis T.A, Llanes F., Volesky B., Diaz-Pulido G., McCook L., Mucci A. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2003. V. 110. № 2. P. 75.
  19. Belattmania Z., Kaidi S., El Atouani S., Katif C., Bentiss F., Jama C., Reani A., Sabour B., Vasconcelos V. // Molecules. 2020. V. 25. № 18. P.4335.
  20. Papageorgiou S.K., Kouvelos E.P., Favvas E.P., Sapalidis A., Romanos G.E., Katsaros F. // Carbohydr. Res. 2010. V. 345. P. 469.
  21. Leal D., Matsuhiro B., Rossi M., Caruso F. // Carbohydr. Res. 2008. V. 343. № 2. P. 308.
  22. Chandía N.P., Matsuhiro B., Mejías E., Moenne A. // J. Appl. Phycol. 2004. V. 16. P. 127.
  23. Silverstein R.M., Clayton Bassier G., Morril T.C. // Spectrometric Identification of Organic Compounds. New York: Wiley, 1991.
  24. Lapasin R., Pricl S. Rheology of Industrial Polysaccharides: Theory and Applications. New York: Springer, 1995.
  25. Dobrynin A.V., Rubinshtein M., Colby R.H. // Macromolecules. 1995. V. 28. № 6. P. 1859.
  26. Litmanovich E.A., Orleneva A.P., Korolev B.A., Kasaikin V.A., Kulichikhin V.G. // Polymer Science A. 2000. V.42. № 6. P. 689.
  27. Rabin Y., Cohen J., Priel Z. // J. Polym. Sci., Polym. Lett. Ed. 1988. V. 26. №. 9. P. 397.
  28. Dobrynin A. V., Rubinstein M. // Prog. Polym. Sci. 2005. V. 30. №. 11. С. 1049.
  29. Roger S., Sang Y.Y.C., Bee A., Perzynski R., Di Meglio J. M., Ponton A. // Eur. Phys. J. E. 2015. V. 38. P. 1.
  30. Colby R. // Rheol. Acta. 2010. V. 49. P. 425.
  31. Ray J., Manning G.S. // Macromolecules. 1997. V. 30. № 19. P. 5739.
  32. Rey-Castro C., Herrero R., De Vicente M.E.S. // J. Electroanal. Chem. 2004. V. 564. P. 223.
  33. Barbosa J.A.C., Abdelsadig M.S.E., Conway B.R., Merchant H.A. // Int. J. Pharm. X. 2019. V. 1. P. 100024.
  34. Shinde U.A., Nagarsenker M.S. // Indian J. Pharm. Sci. 2009. V. 71. №. 3. P. 313.
  35. Vleugels L.F.W., Ricois S., Voets I.K., Tuinier R. // Food Hydrocolloids. 2018. V. 81. P. 273.
  36. Chuang J.J., Huang Y.Y., Lo S.H., Hsu T.F., Huang W.Y., Huang S.L., Lin Y.S. // Int. J. Polym. Sci. 2017. V. 2017. P. 1.
  37. Schiewer S., Volesky B. // Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. №. 9. P. 2478.
  38. Fukushima M., Tatsumi K., Wada S. // Anal. Sci. 1999. V. 15. №. 11. P. 1153.
  39. De Vasconcelos C.L., Pereira M.R., Fonseca J.L.C. // J. Dispersion Sci. Technol. 2005. V. 26. № 1. P. 59.
  40. Haug A. // Acta Chem. Scand. 1961. V. 15. №. 4. P. 950.
  41. Gåserød O., Smidsrød O., Skjåk-Bræk G. // Biomaterials. 1998. V. 19. № 20. P. 1815.
  42. dos Santos de Macedo B., de Almeida T., da Costa Cruz R., Netto A.D.P., da Silva L., Berret J.F., Vito razi L. // Langmuir. 2020. V. 36. № 10. P. 2510.
  43. Kulig D., Zimoch-Korzycka A., Jarmoluk A., Marycz K. // Polymers. 2016. V. 8. № 5. P. 167.
  44. Simsek‐Ege F.A., Bond G.M., Stringer J. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 88. № 2. P. 346.
  45. Patel D.K., Jung E., Priya S., Won S.Y., Han S.S. // Carbohydr. Polym. 2023. P. 121408.
  46. Conzatti G., Faucon D., Castel M., Ayadi F., Cava lie S., Tourrette A. //Carbohydr. Polym. 2017. V. 172. P. 142.
  47. Baysal K., Aroguz A.Z., Adiguzel Z., Baysal B.M. // Int. J. Biol. Macromol. 2013. V. 59. P. 342.
  48. Sharma A., Kaur I., Dheer D., Nagpal M., Kumar P., Venkatesh D.N., Puri V., Singh I. // Carbohydr. Polym. 2023. V. 15. № 308. P. 120448.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. NMR 1H spectrum of Alg-DEA-0.14 (degree of substitution 0.14) (a) and IR Fourier spectrum of the initial sodium alginate (1) and Alg-DEA-0.2 (2) (b). The inset shows the spectrum of the initial sodium alginate. Colored figures can be viewed in the electronic version.

Download (175KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Viscosity curves of aqueous solutions of the initial sodium alginate (a, b) and Alg-DEA-0.14 (c, d) at 20 (a, c) and 37 °C (b, d). Polymer concentration 1.5 (1), 1.2 (2), 0.8 (3) and 0.5 g/dl (4).

Download (503KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Specific viscosity ηsp, (1) and aggregate size in an aqueous solution Dh (2) depending on the concentration of sodium alginate (a) and Alg-DEA-0.14 (c), as well as reduced viscosity depending on the concentration of sodium alginate (b) and Alg-DEA-0.05 (1) and Alg-DEA-0.14 (2) (d). Salt-free solution, 25 ºC. Explanations in the text.

Download (458KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Activation energy of viscous flow of aqueous solutions of the initial sodium alginate (a) and Alg-DEA-0.14 (b) depending on the shear rate at a polymer concentration of 1.5 (1), 1.2 (2), 0.8 (3) and 0.5 g/dl (4).

Download (293KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The value of proton adsorption nb depending on pH for aqueous solutions of sodium alginate (1, 2) and Alg-DEA-0.14 (3, 4). The concentration of the background electrolyte (NaCl) is 0 (1, 3) and 0.1 N (2, 4).

Download (124KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Zeta potential (a, c) and the size of the formed particles (b, d) depending on the pH of the medium (a, b) and the concentration of NaCl (c, d) for the initial sodium alginate (solid line) and Alg-DEA-0.14 (dashed line). C = 0.18 g/dl.

Download (350KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Blood recalcification time with the addition of sodium alginate (1), Alg-DEA-0.3 (2) and Alg-DEA-0.1 (3). The number of independent measurements n = 6. Asterisks indicate the significance of differences (p ˂ 0.05) with the readings in the control with buffer (concentration 0 mg/ml).

Download (376KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Activated partial thromboplastin time upon addition of sodium alginate (1), Alg-DEA-0.3 (2) and Alg-DEA-0.1 (3) to plasma. Number of independent measurements n = 6. Asterisks indicate the significance of differences (p ˂ 0.05) with control readings.

Download (147KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Independent effect of alginates on platelet aggregation. Number of independent measurements n = 4. Asterisks indicate the significance of differences (p ˂ 0.05) with the readings in the buffer control.

Download (85KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Effect of alginates on ADP-induced platelet aggregation. Number of independent measurements n = 4–9.

Download (249KB)
Indexing metadata
12. Fig. P1. Adsorption of nb protons depending on pH for aqueous solutions of sodium alginate (1, 3) and its modified derivative Alg-DEA-0.14 (2, 4) during titration with alkali. Concentration of background electrolyte (NaCl) 0 (1, 2) and 0.1 N (3, 4).

Download (94KB)
Indexing metadata
13. Fig. P2. Dependence of pH on the concentration of the background electrolyte for the initial sodium alginate (solid line) and Alg-DEA (dashed line). C = 0.18 g/dl.

Download (86KB)
Indexing metadata
14. Scheme

Download (104KB)
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».