Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2023(14))

субстанций на основе биосовместимых матриц для адресной доставки фармакофорных оксидов требуемых металлов в органы-мишени. Ранее показано, что железо можно ввести в организм в виде производного арабиногалактана (АГ), взаимодействующего с асиалогликопротеиновыми рецепторами клетки с высвобождением терапевтического средства внутри данной клетки [7]. Мы предположили, что и другие необходимые биогенные металлы аналогичным образом можно доставить в организм, поэтому нами создан ряд нанобиокомпозитов (НК) с оксидами переходных металлов (МеО) с использованием структурных фрагментов матрицы арабиногалактана. О бщая концепции создания наноструктурированны х биокомпозитов. Разработанная нами общая стратегия наноразмерного синтеза [8] была реализована при поиске и оптимизации экспериментальных условий создания многофункциональных водорастворимых нанобиокомпозитов с металлоксидными наночастицами. Нанобиокомпозиты оксидов кобальта (CoO-АГ) [9], никеля (NiO- АГ) [10], меди (CuO-АГ) [11], цинка (ZnO-АГ) [12], марганца (MnO-АГ) [13] и висмута (BІ 2 Oз-АГ) [14] синтезировали методом химической конденсации частиц новой фазы на наноразмерном уровне путем щелочного гидролиза соответствующих солей в водных растворах [15]. Реакция синтеза нанокомпозитов оксидов переходных металлов гидролитическим способом в водном растворе арабиногалактана запускается сдвигом рН в более высокую область при добавлении раствора щелочи NaOH и ускоряется подъемом температуры реакционной смеси до 90 °С. В качестве матрицы, обеспечивающей процесс самоорганизации системы, при котором происходит самосборка наночастиц в упорядоченные наноструктурированные нанокомпозиты, использовали полисахарид арабиногалактан. Протекающие процессы можно описать схемой, которая включает водный гидролиз солей и образование гидратированных оксидов металлов Мe(II, III) вследствие увеличения рН: М e2+ + 2 OH- + AГ ^ МeO-AГ + H 2 O. Роль биосовместимой матрицы в нанокомпозитах. Осаждение гидратированных оксидов металлов должно происходить при рН 8 для Co(II) и Ni(II) и 9 для Mn(II), при рН 5 для Bi(III), однако в присутствии в растворе арабиногалактана этого не происходит даже в щелочной области при рН 10­ 11. В водном растворе полисахарида происходит ограниченная агрегация образующихся дисперсных молекул оксидов, а также их рост до наноразмерного состояния, прекращаемый взаимодействием их увеличивающейся поверхности с арабиногалактановой матрицей. Очевидно, АГ проявляет способность к стабилизации зародышей кристаллической фазы оксидов на ранней стадии ее возникновения в состоянии наноразмерной дисперсности. Арабиногалактан представляет собой природный полисахаридный полимер, главная цепь которого состоит преимущественно из 1^-3 связанных P-D-галактопиранозных остатков, с боковыми ответвлениями при С-6, с различной длиной цепи и разветвленностью [7]. Многочисленные гидроксильные группы полисахарида взаимодействуют с формирующимися НЧ МеО, АГ гидрофилизует их поверхность, тем самым за счет своей гидротропной способности придавая водорастворимость связанным с макромолекулой НЧ и увеличивая их биосовместимость. Полимерная природа матрицы с молекулярной массой Мw, составляющей 45,3 кДа, обеспечивает равномерную заданную локализацию НЧ в замкнутой пространственной разветвленной структуре [14]. По вышеописанной общей методике с использованием матрицы природного полисахарида АГ была получена большая серия водорастворимых агрегативно устойчивых НК оксидов металлов МеO-АГ, охарактеризованных комплексом современных физико­ химических методов анализа. Элем ентный анализ НК . Энергодисперсионный анализ фиксирует наличие в составе НК оксидов металлов и органического полимерного углеводного стабилизатора (рис. 1). Концентрация металлов в НК была определена с помощью РСЭДМА и атомно-абсорбционной спектрометрии, она варьировалась в интервале 0 ,5 -4 ,9 % — для N i, 3 ,0 -5 ,8 % — для Co, 1 ,0-2 ,4 % для Mn, — 3 ,2 -5 ,4 % для Zn, 1 ,2 -2 ,9 % — для Cu. Количество B i в НК составляло 12 ,5 -17 ,9 %. Содержание оксидов в нанокомпозитах, пересчитанное с учетом доли кислорода, варьировалось в пределах 0 ,6 -7 ,4 % (за исключением висмута, где она достигало 40 %). Во всех исследованных случаях реакции протекают с высоким выходом (8 0 -9 7 %), а полученные продукты хорошо растворимы в воде, что важно в плане их практического применения. Путем высаживания растворов НК в этанол они могут быть переведены в порошкообразное состояние, что весьма удобно для хранения и транспортировки. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 3. С. 15-20. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 15-20. © Александрова Г. П., 2023 16