Химия и химические технологии/ 5.Фундаментальные проблемы

создания новых материалов и технологий.

 

Горбунова М.Н.1, Лемкина Л.М.2, Кисельков Д.М.1, Чеканова Л.Г.1

1Институт технической химии УрО РАН, Пермь, Россия

2Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, Пермь, Россия

 

НОВЫЕ ГУАНИДИНСОДЕРЖАЩИЕ СОПОЛИМЕРЫ

И НАНОКОМПОЗИТЫ НА ИХ ОСНОВЕ

 

Нанокомпозиты, содержащие частицы металлов в полимерной матрице, представляют интерес для медицины, электроники, нанофотоники и катализа [1-3]. Наночастицы серебра обладают антимикробной активностью, что позволяет использовать их для получения  антибактериальных препаратов [2]. Одной из проблем при получении нанокомпозитов является стабильность частиц  серебра в наноразмерном состоянии. Из литературы известно, что на стабильность частиц значительное влияние оказывает природа наностабилизирующей матрицы [4].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2,2-Диаллил-1,1,3,3-тетраэтилгуанидиний хлорид (АГХ) получали по методике [5]. Винилацетат  фирмы “Lancaster” перегоняли в вакууме, использовали фракцию с т.кип. 72ºС, n = 1.3951. Сополимеризацию АГХ с ВА проводили в массе в присутствии ДАК [6]. Сополимеры очищали  двукратным переосаждением из раствора в метаноле в диэтиловый эфир и сушили в вакууме при 40-50ºС до постоянной массы. Состав сополимеров рассчитывали по результатам элементного анализа.

Синтез нанокомпозитов серебра и сополимера АГХ с ВА получали боргидридным методом.

Спектры ЯМР 13С регистрировали на спектрометре “Bruker AM-300”. Спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре СФ 2000. Содержание Ag в водных растворах определяли на атомно-абсорбционном спектрометре iCE 3500 («Thermo Fisher Scientific», США).

Определение противомикробной активности проводили методом двукратных серийных разведений [7] на музейных тест-культурах Staphylococcus aureus ATCC 25923, Micrococcus luteus NCIMB 196 и Escherichia coli ATCC 25922. Все препараты в концентрации 1000 мкг/мл H2O  раститрованы в 96-луночных иммунологических планшетах  в среде LB.  После внесения индикаторных культур в объеме 10 µl/ лунку,  содержащих 106 КоЕ/мл, планшеты инкубировали при 30° или 37° в течение 18 часов, затем окрашивали смесью тетразолия и феназинметосульфата. Контролем служили среда LB с соответствующей индикаторной культурой. Учет результатов проводили по наличию и характеру роста культур на питательной  среде.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Синтез нанокомпозитов серебра с сополимером АГХ проводили восстановлением нитрата серебра боргидридом натрия в водном растворе сополимера. Реакция протекает с образованием устойчивых коричневых золей, из которых были выделены нанокомпозиты, растворимые в спирте и воде. В зависимости от способа выделения образуются нанокомпозиты с содержанием серебра от  8   до 17 %. Соотношение нитрата серебра, восстановителя и сополимера также влияет на концентрацию серебра в нанокомпозитах.

В ИК-спектрах полученных нанокомпозитов кроме сигналов исходных сополимеров  других сигналов не обнаружено, что указывает на неизменность структуры сополимера.

В УФ-спектрах водных растворов полученных нанокомпозитов наблюдается характерная полоса плазмонного поглощения с максимумом в области 400-408 нм (рис. 1). Вид спектров поглощения и полуширина максимума свидетельствуют об образовании золей с изолированными наночастицами серебра [8].

Рисунок 1. Характерный спектр поглощения водных растворов нанокомпозитов серебра с винилацетатом, С = 10-4 моль/л.

 

Результаты атомно-силовой и сканирующей микроскопии подтверждают получение нанокомпозитов с равномерным узкодисперсным распределением наночастиц серебра в полимерной матрице. Установлено, что в результате  образуются наночастицы сферической и эллиптической форм со средним диаметром 51 нм. Распределение наночастиц по размерам представлено на рис. 2.

Рисунок 2. Распределение наночастиц серебра по размерам в нанокомпозите на основе АГХ-ВА, полученного методом осаждения.

 

Исследования противомикробной активности показали, что нанокомпозиты  обладают  антибактериальной активностью как в отношении грам-позитивных, так и грам-негативных  микроорганизмов. Причем бактерицидная активность нанокомпозитов выше по сравнению с сополимером. Такая универсальность противомикробного  действия нанокомпозитов на основе сополимеров 2,2-диаллил-1,1,3,3-тетраэтилгуанидинийхлорида делает их  перспективными для  разработки новых водорастворимых антисептиков, в производстве лекарственных  препаратов и биотехнологии.

Таким образом, были получены новые водорастворимые устойчивые нанокомпозиты серебра и сополимеров 2,2-диаллил-1,1,3,3-тетраэтилгуанидинийхлорида с винилацетатом.  Установлено, что полученные нанокомпозиты обладают высокой бактерицидной активностью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.                 Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. 672 с.

2.                 Благитко Е.М., Бурмистров В.А., Колесников А.П. и др. Серебро в медицине. Новосибирск: Наука-Центр, 2004. 256 с.

3.                 Крутяков Ю.А., Кудринский А.А., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В. // Успехи химии. 2008. Т. 77. № 3. С. 242-269.

4.                 Вегера А.В., Зимон А.Д. // ЖПХ. 2006. Т. 79. № 9. С. 1419-1422.

5.                 Воробьева А.И., Сагитова Д.Р., Горбунова М.Н. и др. // Высокомолекуляр. соединения. 2007. Т. 49Б. № 7. С. 1293-1298.

6.                 Горбунова М.Н.,Ощепкова Т.Е. // Высокомолек. соединения. Б. 2009. Т. 51. № 10. С. 1830-1835.

7.                 Методы экспериментальной химиотерапии, под ред. Г.Н.Першина. Москва, 1971.

8.                 Карпов С.В., Слабко В.В. Оптические и фотофизические свойства фрактально-структурированных золей металлов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 265 с.

 

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 14-03-00081-а) и программой Президиума РАН (№ 12-П-3-1009) «Фундаментальные науки-медицине».