


Том 60, № 2 (2024)
Статьи
Хитозан и его производные в агробиотехнологии, медицине и промышленности (РосХит 2023)



Функциональные покрытия на основе хитозана для послеуборочной обработки томатов
Аннотация
Обзорная статья включает информацию об использовании покрытий как из самого хитозана, так и в сочетании с другими полисахаридами и функциональными соединениями, для послеуборочной обработки, главным образом томатов, с целью продления срока хранения собранной продукции. При сборе урожая фруктов и овощей потери от грибковой инфекции могут достигать 50%. Для предотвращения потерь урожая и сохранения качества плодов применяют различные способы послеуборочной обработки. В настоящее время наиболее эффективными средствами, используемыми для борьбы с послеуборочными болезнями, являются синтетические фунгициды, но их не контролируемое применение отрицательно воздействуют на здоровье человека и окружающую среду. В последнее время сохраняется тенденция к расширению использования природных противомикробных препаратов. Такими природными соединениями могут быть хитин и хитозан. Они возобновляемы, биоразлагаемы, малотоксичны и безопасны для потребителей и окружающей среды. Способность хитозана к пленкообразованию и его антимикробные и антиоксидантные свойства важны для получения функциональных покрытий для послеуборочной обработки плодов.



Создание антибактериального композиционного аэрогеля биомедицинского назначения на основе комплекса альгинат–хитозан и карбоната кальция
Аннотация
На основе полиэлектролитного комплекса альгинат натрия–хитозан с включением микрочастиц карбоната кальция синтезированы аэрогельные композиты. Показано, что текстурные характеристики материалов не зависели от морфологии частиц карбоната кальция: площадь удельной поверхности аэрогелей составляла 380–400 м2/г. Развитая пористая структура композитов наряду с полиэлектролитной природой определяла их высокое влагопоглощение — до 110 г/г. Для придания антимикробных свойств материалы импрегнировали атранорином, выделенным из лишайника Hypogymnia physodes, обладающим выраженным ингибирующим действием относительно бактерии Proteus mirabilis, являющейся основным возбудителем раневых инфекций. Минимальная подавляющая концентрация атранорина составляла 1 мг/мл. Высвобождение основного количества атранорина (до 50%), включенного в матрицу аэрогельного материала, происходило в течение 4 ч.



Выделение хитозан-меланинового комплекса из подмора мухи черная львинка и получение на его основе нановолокнистых материалов
Аннотация
В статье приводятся результаты изучения вязкости растворов хитозан-меланинового комплекса из насекомого Hermetia illucens и процесса гелеобразования его в растворах в присутствии сшивающих реагентов. Из растворов хитозан-меланинового комплекса в разбавленных растворах уксусной кислоты методом бесфильерного электроформования были получены химически сшитые нановолокна. Наличие 14% меланина обеспечило возможность снижения концентрации уксусной кислоты в формовочной композиции.



Функциональные производные хитозана, растворимые в нейтральных средах — средство доставки лекарственных веществ и генетического материала: получение и свойства
Аннотация
Предложен двухстадийный метод проведения модификации хитозана, обеспечивающий контролируемое присоединение кватернизованного блока. Структура полученных продуктов изучена методами ИК-Фурье- и ЯМР-спектроскопии; растворимость охарактеризована методом турбодиметрии; кислотно-основные свойства определены методом потенциометрии. Показано, что для получения растворимых продуктов необходимо наличие ~50% кватернизованных аминогрупп. Разница в рН-чувствительности модифицированных производных с разным типом присоединения кватернизованного блока выявлена на примере их комплексов с модельным полистиролсульфонатным анионом. Продемонстрирована возможность получения на основе синтезированных производных комплексов с ДНК — полиплексов, размеры которых определялись структурой производных, стабильных в условиях близких к физиологическим. Полученные результаты могут составить основу для разработки систем доставки лекарственных средств и генетического материала.



Влияние хитозана на способность липополисахарида взаимодействовать с клетками иммунной системы
Аннотация
Получены комплексы липополисахарида (ЛПС) бактерии Escherichia coli с хитозаном (ХН) с молекулярной массой 5 кДа и изучена их надмолекулярная организация. Методом атомно-силовой микроскопии показано, что в процессе образования комплексов происходит переход от мицеллярной структуры исходного ЛПС к линейным сетчатым структурам, равномерно распределенным по поверхности слюды. Изучена стабильность комплексов ЛПС-ХН различной стехиометрии в биологических средах в присутствии белков сыворотки. Показано, что комплексы с соотношением ЛПС-ХН 1 : 1 в присутствии сывороточных белков теряли свой поверхностный заряд и имели склонность к агрегации, комплексы с максимальным насыщением ХН (1 : 5) в данных условиях не агрегировали и сохраняли свой поверхностный заряд. Исследовано влияние ХН различной молекулярной массы на способность ЛПС взаимодействовать с нейтрофилами цельной крови человека. Показано, что комплексы ЛПС-ХН связывались с нейтрофилами и поступили внутрь клетки, причем эта способность усиливалась в присутствии белков сыворотки. Хитозан обладал способностью подавлять синтез провоспалительного цитокина ФНО-α, индуцированного ЛПС, не только в составе комплекса, но и при предварительной обработке клеток поликатионом.



Получение хитозана из хитинсодержащего сырья Узбекистана и исследование антимикробных свойств
Аннотация
Из отходов производства шелка выделен хитозан Bombyx mori, охарактеризован его химический состав, определена молекулярная масса и степень деацетилирования хитозана, исследованы антибактериальные и иммунологические свойства. Выявлено, что хитин и хитозан обладали антибактериальной активностью по отношению к Staphylococcus aureus, S. epidermidis, S. saprophyticus, Bacillus subtilis. Хитозан B. mori обладал также способностью увеличивать иммунный отклик живой системы: повышал число клеток как в центральных (тимус, костный мозг), так и в периферических (лимфатические узлы) органах иммунитета у мышей. Впервые получен хитозан из гидробионтов Аральского моря — цист Artemia parthenogenetica, исследован его состав и основные физико-химические характеристики. ИК-спектроскопические и рентгенологические исследования хитозана из цист Artemia parthenogenetia показали его чистоту. Определена молекулярная масса — 89 кДа и растворимость — 81.62%.



Биологическая активность дисперсий наночастиц хитозана, полученных методом дробного осаждения
Аннотация
Проведена оценка антигрибной и иммуномодулирующей активности дисперсий наночастиц хитозана, полученных методом дробного осаждения при рН 5.0 и рН 7.5 с использованием хитозана разной молекулярной массы. Дисперсия наночастиц, полученная при рН 5.0, обладала повышенной фунгистатической активностью в отношении Cohliobolus sativus и Alternaria solani за счет высокой доступности аминогрупп в рыхлых наночастицах. Такая дисперсия показала иммуностимулирующую активность, обеспечивающую повышение устойчивости пшеницы к темно-бурой пятнистости. Установлено также, что элиситорная активность дисперсий нанохитозана значительно выше активности растворов исходного полимера.



Влияние конъюгатов хитозана с оксикоричными кислотами и бактерий Bacillus subtilis на активность защитных белков и устойчивость растений картофеля к Phytophthora infestans
Аннотация
Исследовали влияние конъюгатов хитозана с кофейной (ХКК) и феруловой (ХФК) кислотами в сочетании с бактериями Bacillus subtilis на транскрипционную активность генов PR-белков и изменение протеома у растений картофеля при инфицировании Phytophthora infestans (Mont.) de Bary. Показано, что опрыскивание растений, выращенных из мини-клубней сорта Удача, растворами композитов ХКК и ХФК и суспензией B. subtilis штаммов 26Д и 11 ВМ приводило к снижению степени развития возбудителя фитофтороза на листьях картофеля при всех вариантах обработки. Максимальный защитный эффект проявлялся при обработке растений бактериями B. subtilis штамм 26Д в сочетании c конъюгатами хитозана и оксикоричных кислот. Механизмы повышения устойчивости растений картофеля к P. infestans были связаны с активацией транскрипционной активности генов, кодирующих основной защитный белок (PR‑1), хитиназы (PR‑3), тауматинподобного белка (PR‑5), ингибитора протеаз (РR‑6), пероксидазы (PR‑9) и рибонуклеазы (PR‑10). Активация экспрессии маркерных генов системной приобретенной устойчивости и индуцированной системной устойчивости под влиянием совместной обработки свидетельствовала о синергетическом развитии защитных реакций в растениях картофеля в данном варианте. Методом двумерного электрофореза белков листьев S. tuberosum с последующим MALDI-TOF-анализом идентифицировано 12 белков, состав которых в листьях различался в зависимости от варианта опыта. Во всех вариантах наблюдали подавление активности серин-треониновой протеин-фосфатазы, отражающее развитие реакции сверхчувствительности (СВЧ-реакции). Различные варианты опыта формировали слабо выраженные кластеры, что свидетельствовало о множественных механизмах регуляции синтеза защитных белков, вовлеченных в реакцию, на обработку бактериями, конъюгатами хитозана и заражение P. infestans.



Влияние штаммов Bacillus subtilis в сочетании с салицилатом хитозана на активность пероксидазы и каталазы в листьях пшеницы при инфицировании возбудителем темно-бурой пятнистости B. sorokiniana
Аннотация
Изучено влияние штаммов Bacillus subtilis ВКМ В‑2604D и ВКМ В‑2605D, составляющих основу биопрепарата Витаплан, и их сочетаний с салицилатом хитозана на ферменты антиоксидантной защиты в процессе формирования устойчивости растений пшеницы, инфицированной возбудителем темнобурой пятнистости Bipolaris sorokiniana. В растениях пшеницы, обработанных штаммами B. subtilis и их сочетаниями с салицилатом хитозана, при последующем заражении происходила активация каталазы и пероксидазы, регулирующих интенсивность окислительного стресса, индуцированного внедрением патогена. При этом также происходило включение защитных реакций, ведущих к развитию индуцированной устойчивости в растениях пшеницы к темнобурой пятнистости, что проявлялось в снижении развития болезни на 25–45% по отношению к зараженному контролю в обработанных растениях. Полученные результаты свидетельствовали о перспективности сочетания активных штаммов микроорганизмовантагонистов возбудителей болезней растений и салицилата хитозана для повышения биологической эффективности и расширения спектра действия разрабатываемых рецептурных форм биопрепаратов.



Биологическая эффективность полифункциональных комплексов на основе штаммов Bacillus subtilis и салицилата хитозана при возделывании пшеницы
Аннотация
Показано, что применение при возделывании пшеницы полифункциональных комплексов на основе бактериальных штаммов Bacillus subtilis и 0.1%ного салицилата хитозана приводило к существенному снижению поражаемости растений болезнями: желтой и бурой ржавчиной, мучнистой росой, корневой гнилью и обусловливало рост морфометрических показателей продуктивности. Такая тенденции была связана со значительным влиянием полифункциональных комплексов на увеличение числа первичных и узловых корней; длину узловых корней; продуктивную кустистость; число колосков в колосе, массу зерен одного колоса. Однако эффективность защитных и стимулирующих обработок пшеницы зависела также от комплекса природноклиматических факторов сезонов вегетации пшеницы.


