Захарова Н.Г. Полифункциональные биосовместимые материалы на основе магнетита и пектина (1006298), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Магнитная жидкостьпо сравнению с таким широко распространённым при рентгеноскопиижелудочно-кишечного тракта препаратом, как BaSO4, может длительноудерживаться магнитным полем в изучаемом отделе желудка, тонкой итолстой кишок, что позволяет более отчётливо выявить мелкий рельефслизистыхоболочек.Внастоящеевремядлямагнитоуправляемогорентгеноконтрастирования полых органов используется магнитная жидкостьна основе вазелинового масла с добавкой олеиновой кислоты в качествестабилизаторачастицрентгеноконтрастныймагнетита.препарат,Известенкоторыйтакжепредставляетмагнитныйсобойсмесьверографина и магнетитовой магнитной жидкости, стабилизированнойдекстраном Т-40, в соотношении 1:1.Другое направление использования высокодисперсных магнитомягкихматериалов–разработкамагнитосорбентов,позволяющихповыситьэффективность разделения смесей за счёт магнитной сепарации.
В работе[150] проведены исследования по разделению смесей клеток за счётмагнитного сродства клеток определённого типа. Так, в качестве магнитныхсорбентов для эффективного разделения клеток были использованымикрокапсулы с частицами Fe3O4. На полимерной поверхности микрокапсулиммобилизировали ферменты, белки и антитела. Была создана специальнаямагнитная ловушка и магнитный гемосорбент на основе магнетита,позволяющие осуществлять экстракорпоральную детоксикацию организма.В работе [151] описаны магнитные сорбенты на основе углерода в видепористых микрогранул размером 2–5 мкм и включённых в них частицамижелеза (общее название «феррокарбон»).
За счёт магнитных включениймагнитные сорбенты выполняли одновременно две функции – сорбционнуюитранспортную.Использованиеводныхвзвесей«феррокарбона»,стабилизированных желатином, позволило проводить сорбционную и38механическую очистку гнойной полости, создавать высокую концентрациюантибактериальных средств в очаге гнойного поражения и улучшатьмикроциркуляцию в тканях раны за счёт воздействия магнитного поля.В таблице 1.2 суммированы данные по использованию различныхматериаловвкачествестабилизаторовнаночастицмагнетитаибиомедицинскому применению.Таблица 1.2. Материалы, используемые в функционализации наночастицмагнетита, и их применение в биомедицинеМатериалРазмерчастиц, нм20-300КремнеземПрименениеЛитератураСепарация ДНК клеток, доставкалекарств, сепарация ионов металловв сточных водахДоставка лекарств, ЯМР анализЯМР, генная доставкаЯМР, доставка лекарствДоставка лекарствТканевая инженерия, клеточнаяинженерия[152]ДекстранПолиэтиленгликольПоливиниловый спиртПоливинилпирролидонСополимерыполимолочной игликолевой кислотыПолипирролХитозан10-20010-5010-5010-20250ЖелатинКрахмалГуминовые кислотыПектинОлеиновая кислотаЛимонная кислота50-10010-2014-2077±57-199-12Лауриновая кислотаПАК2-гидроксиэтилметакрилата исшивающий агент N,N’метиленбисакриламидАрабиногалактанАскорбиновая кислота91060±20Биомедицинское использованиеСупермагнетизм, люменсценцияАнтибактериальная эффективностьпротив кишечной палочки[167][119,120][168]190-210Биологически активные агентыТканевая иженерия[47][169]10-2020-100сепарацияКлеточная мишень, тканеваяинженерия, доставка лекарствДНК сепарация, доставка лекарствКлеточная сепарацияСорбенты, детоксикантыСорбенты, доставка лекарствСорбентыГипертермия[92, 153, 154][155][155, 156][157][158-159][160][161-162][163][114, 118][164][93, 94][165][166]Как видно из данных Таблицы 1.2, для функционализации наночастицмагнетитасцельюпримененияихвбиомедицинскихпрепаратахиспользуется большое количество биосовместимых материалов, однако39работ по использованию пектина для получения композитов имеетсянезначительное количество.1.5.5.
Библиометрический анализ периодической литературы по методамполучения и применения магнетита в биомедицинских целяхБиблиометрический анализ периодической литературы по методамполучения и применения магнетита в биомедицинских целях, проведенный сиспользованием реферативной базы данных научного цитирования ScienceCitation Index Expanded Journal Citation Reports®, Thomson Reuters [170] посочетанию ключевых слов “magnetite” OR “iron oxides*” AND “medicine” втематике исследований показал, что в период с 1974 по 2013 г былоопубликовано 2624 работы в 488 журналах. Наличие значительногоколичества журналов, публикующих результаты исследований по проблемамиспользования магнетита в биомедицине, в том числе в качествепротивоопухолевых препаратов, свидетельствует о значимости направления.При этом, как видно из рисунка 1.3, начиная с 1990 г.
количество публикацийнеуклонно растет. Значимость проблемы подчеркивает также наличиепубликаций в таких престижных журналах как Science [171] и Nature [172].Рисунок 1.3. Число публикаций по использованию магнетита в биомедицинев период с 1975 по 2014 гг.40Дляростапубликацийвобласти«медицина»(рисунок1.4)наблюдается динамика, сходная с установленной для общего количествапубликаций по использованию магнетита в биомедицине (рисунок 1.3).Рисунок 1.4. Число публикаций по использованию магнетита в медицине впериод с 1975 по 2014 гг.Методологической основой анализа роста числа публикаций в потокахНТИ является выявление их закономерностей, проведение моделирования наоснове указателей научной литературы и библиографии, а также разработкаметодов прогнозирования объемов потоков НТИ.Решение задачи моделирования и прогнозирования числа публикаций впотоках НТИ осуществляли на основе линейной, логарифмической и другихзависимостей согласно [173].
Результаты моделирования приведены втаблице 1.3.Таблица 1.3. Рост количества публикаций по использованию магнетита вбиомедицине к 2015 г по результатам моделированияВид функцииУравнениеКоэффициентдетерминации R2ЛинейнаяЭкспоненциальнаяЛогарифмическаяПолиномиальнаяy=3,46x–6870y=9–139e0.16xy=69ln(x)–52398y=0,11x2–432x+4267790,870,850,870,93Ожидаемоеколичествопубликаций в 2015 г.11057310915341Как видно из таблицы 1.3, линейная и логарифмическая модели далисходные прогностические результаты: 110 и 109 публикаций в 2015 г.соответственно, что отражает устойчивый рост интереса к изучаемойпроблеме.
Для сравнения можно привести данные, что в 2000–2008 гг.среднее количество аналогичных публикаций составляло 7514 (P=95 %).Наибольшее количество ожидаемых публикаций (573) было получено прииспользованиидляпрогнозаэкспоненциальноймодели,однакоустановленный наименьший коэффициент детерминации (R2=0,85) позволяетсделать вывод о незначительной прогностической силе полученногорезультата.Число публикаций в год180160140120Количество публикаций100Модель80604020Год0197519801985199019952000200520102015Рисунок 1.5. Прогноз увеличения потока НТИ по проблемам использованиямагнетита в биомедицине по результатам моделированияС другой стороны, наилучшее совпадение модели с исходнымиданнымибылополученовслучаеиспользованиядляпрогнозаполиномиальной модели (R2=0.93), согласно которой ожидаемое числопубликаций в 2015 г.
составит 153 (рис. 1.5). Таким образом, можно ожидать,42что к 2015 г. будет наблюдаться рост НТИ по проблемам использованиямагнетита в биомедицине, а количество публикаций составит 109-153. Этосвидетельствуетзначимостипредлагаемогонаправлениянаучно-исследовательских работ.При оценке по странам выявлена значительная асимметричность этогораспределения (рис. 1.6): в рейтинге стран ведущее место принадлежитСША, в которых было опубликовано около 14 % всех документов (154работы); около 9 % (101 работа) представлены Испанией, 8 % (88 работ) –Индией, 7 % (79 работ) – Германией и по 6 % Бразилией (70 работ) и Канадой(63 работы).
Доля остальных стран не превышает 5 % от общего количествапубликаций. Таким образом, среди стран, занимающих лидирующеенаправление в области использования магнетита в биомедицине, следуетуказать США, Испанию, Индию, Германию и Бразилию.Число публикаций в 1975-2009 гг.180160140120100806040ИзраильАвстралияАргентинаАвстрияМексикаНидерландыБельгияШвецияЮжная КореяЧилиТурцияФранцияКитайФинляндияАнглияЧехияИталияЯпонияКанадаБразилияИндияГерманияИспанияСША0Португалия20Рисунок 1.6.
Число публикаций по использованию магнетита в биомедицинев различных странах в период с 1975 по 2013 гг.Как видно из рисунка 1.6, РФ не попадает в число первых 25 стран,наиболеепродуктивныхвразработкенаучногонаправленияпоиспользованию магнетита и композитов на его основе в биомедицине, чтоопределяет актуальность и перспективность таких исследований.43__________В качестве заключения следует отметить, что имеющееся значительноеколичество исследований по получению и применению пектина и магнетитасоответственно указывает на перспективность выбранных объектов длясоздания композитов на их основе и применения их в биомедицинских целях.Несомненным преимуществом создаваемых композитов будет являтьсясинергизм свойств неорганической компоненты - наночастиц магнетита иприродной полимерной матрицы - пектина, выполняющего комплексныефункции в композите по стабилизации наночастиц в растворе, их защите отбиологической среды и, напротив, обеспечения биосовместимости такихмодифицированных наночастиц.Однако,имеющиесятехнологиипополучениюпектинанеоптимизированы по показателям содержания уронидных компонентов,определяющих чистоту пектина (что является основным требованием длябиомедицины), а направлены на увеличение выхода пектиновых фракций (сдопустимым содержанием до 40 % балластных веществ) пищевогоназначения, что создает препятствия на пути его биомедицинскогоприменения.Вобластиполучениякомпозиционныхматериаловнаосновенаночастиц магнетита и макромолекул пектина найдено ограниченное числоработ, которые систематизировать не представляется возможным из-заиспользования в исследованиях образцов пектина различного генезиса, сразличной степенью этерификации и чистотой препаратов, с одной стороны,и наночастиц магнетита с различной морфологией, с другой.При изучении композиционных материалов на основе металлоксидов иполимеров,включаяхарактеристикойпредставленияпектины,структурыоавторыработнеорганическойкомпозиционныхограничиваютсякомпоненты.материалахстроятсялишьИмеющиесянаосновеколичественных характеристик степени связывания металла полимером, приэтом не обсуждаются типы связей между атомами композитов.
Однако,44возникающие взаимодействия и связи между полимерными органическимимакромолекуламиинеорганическиминаноструктурамиопределяюткомплекс свойств органо-неорганических гибридных материалов [90].В вопросах прогнозируемости свойств композитов следует отметитьтакже отсутствие данных по токсичности синтезируемых композитов.ДобавлениеионовСа2+вкомпозитпозволитдополнительноструктурировать нанокомпозит за счет сшивания остаточных карбоксильныхгрупп пектина, что в перспективе позволит получать целевые материалы сконтролируемым,пролонгированнымосвобождениемлекарственныхпрепаратов. Кроме того, в экспериментах по сорбции ионов Pb2+ кальцийсодержащим композитом ионы Са2+ выполняют роль эссенциальныхэлементов.Всвязисвышесказанным,актуальнымявляетсявыполнениеэкспериментальных задач, поставленных в настоящей работе по выявлениюособенностей создания и структуры биосовместимых композиционныхматериалов на основе наночастиц магнетита и макромолекулы пектина иоценка их функциональных (сорбционных и противоопухолевых) свойств.45ГЛАВА 2.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯВЫСОКООЧИЩЕННОГО СВЕКЛОВИЧНОГО ПЕКТИНАВ настоящее время в России нет ни одного завода или предприятия,вырабатывающего пектин, как для пищевых целей, так и для предприятиймногоотраслевого народного хозяйства, фармацевтики и медицины [17].Растущий спрос на пектин полностью обеспечивается иностраннымипроизводителями. Кроме того, направленное применение затрудняетсяотсутствием технологий по производству пектинов, оптимизированных подлябиомедицинскогоприменения.Всесуществующиетехнологиинаправлены на выпуск пектинов для пищевой промышленности.В настоящем исследовании в качестве сырья для получения пектинаиспользовансвекловичныйжом,таккакникакойдругойвидпектиносодержащего сырья не может конкурировать со свекловичнымжомом по своей низкой стоимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
