ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ ИНТЕРПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ КОМПЛЕКСОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВА
Creators: name: Вохидова Н.Р
name: Худойбердиев Ш.Ш
Publisher: name: Zenodo
Year: 2025

description: Образование полиэлектролитных комплексов (ПЭК) происходит в присутствии двух или более противоположно заряженных поликатионов, полианионов или полиамфолитов, в которых взаимокомпенсируются внутренние и внешние заряды [1].


Анализ литературы показывает, что трехкомпонентные комплексы, в основном, используются в медицинской практике. Например, биоразлагаемые полимерные мембраны КМХЗ/КМЦ/коллаген (40/40/20÷25/25/50) были предложены в качестве физических барьеров для предотвращения спаек брюшины [2], получены биоматериалы для инженерии и регенерации костной ткани - ХЗ/коллаген/ГА [3], т.е. актуальность и востребованность ИПЭК несомненно.  


Исходя из этого, нами были получены трехкомпонентные стехиометрические интерполиэлектролитные комплексы (ИПЭК) XЗ/коллаген/Na-КМЦ на основе нестехиометрических бинарных ИПЭК XЗ/коллаген (Q(+)). Следовательно, по мере увеличения количества коллагена в системе увеличивалось и количество Na-KMЦ. Количество Na-КМЦ составляло 0,54, 0,65 и 0,75 массовых отношений соответственно. Этот факт подтвержден физико-химическими методами исследований макромолекул. 


Электрокинетический потенциал на поверхности частиц ИПЭК определяли методом динамического квазиупругого светорассеяния растворов полимеров на приборе Zetasizer Nano ZS. Выявлены гидродинамические параметры полученных трехкомпонентных ИПЭК ХЗ/коллаген/Na-КМЦ (табл.1).  


Таблица 1


Зависимость некоторых гидродинамических параметров и электрокинетического потенциала растворов от состава ИПЭК: растворитель - ацетатный буфер, рН=6,3





	
		
			
			
№
			
			
			
Образцы, масс.соотн.
			
			
			
d, нм
			
			
			
D, см2/сек
			
			
			
ζ потенциал, мВ
			
		
		
			
			
1
			
			
			
ХЗ
			
			
			
2380
			
			
			
0,20
			
			
			
+15,2
			
		
		
			
			
2
			
			
			
Коллаген
			
			
			
505
			
			
			
0,74
			
			
			
-1,88
			
		
		
			
			
3
			
			
			
Na-КМЦ
			
			
			
203
			
			
			
2,41 
			
			
			
-2,50
			
		
		
			
			
4
			
			
			
ХЗ/коллаген=1:0,1 (Q(+))
			
			
			
383
			
			
			
0,09
			
			
			
+11,7
			
		
		
			
			
5
			
			
			
ХЗ/коллаген=1:0,2 (Q(+))
			
			
			
803
			
			
			
0,04
			
			
			
+8,47
			
		
		
			
			
6
			
			
			
ХЗ/коллаген=1:0,3 (Q(+))
			
			
			
250
			
			
			
0,15
			
			
			
+5,67
			
		
		
			
			
7
			
			
			
ХЗ/коллаген/Na-КМЦ=1:0,1:0,54 (Q(0))
			
			
			
136
			
			
			
0,27
			
			
			
0
			
		
		
			
			
8
			
			
			
ХЗ/коллаген/Na-КМЦ=1:0,2:0,65 (Q(0))
			
			
			
180
			
			
			
0,21
			
			
			
0
			
		
		
			
			
9
			
			
			
ХЗ/коллаген/Na-КМЦ=1:0,3:0,75 (Q(0))
			
			
			
243
			
			
			
0,16
			
			
			
0
			
		
	




 


Определение заряда дзета-потенциала хитозана показало, что при рН=6,3 ζ-потенциал раствора поликатиона является положительно (+15,2 мВ), растворы Na-КМЦ (-2,5 мВ) и коллагена (-1,88 мВ, изоэлектролитическая точка равна 6) имеют отрицательное значение. 


При добавлении в раствор ХЗ 0,1-0,3 масс.% коллагена, содержащего отрицательно заряженные -СООН-группы, дзета-потенциал раствора ХЗ уменьшается от +15,2 до +5,67 мВ. Ссылаясь на результаты титрования и значения дзета-потенциала, можно резюмировать, что варьированием соотношении ХЗ/коллаген/Na-КМЦ получены стехиометрические трехкомпонентные ИПЭК (Q0). 


Как сообщалось ранее, одним из важнейших параметров ИПЭК является коэффициент диффузии его частиц, значение которого обратно пропорционально его гидродинамическому радиусу. Результаты измерений гидродинамических параметров исходных полиэлектролитов и полученных ИПЭК на их основе показывают, что при формировании бинарных и трехкомпонентных полиэлектролитных комплексов гидродинамические диаметры частиц уменьшаются в 2 и 10 раз соответственно, по сравнению с исходными макромолекулами. Согласно уравнению Эйнштейна-Стокса молекулярная диффузия характеризуется коэффициентом молекулярной диффузии – D, которую определяют из уравнения:


D=k∙T/6πηr        (1)


где: Т - абсолютная температура; η - вязкость раствора; r - радиус диффундирующих частиц; к - постоянная Больцмана. Данные показывают, что диаметр частиц обратно пропорционален коэффициенту диффузии. При стехиометрических соотношениях комплексов диаметр частиц увеличивается, что соответственно затрудняет их диффузию и приводит к фазовому разделению раствора (см. примеры №5 и №9).  


Таким образом, нами получены трехкомпонентные ИПЭК ХЗ/коллаген/Na-КМЦ варьированием массового соотношения компонентов при рН=6,3. Установлено, что при массовом соотношении ХЗ/коллаген/Na-КМЦ=1:0,3:0,75 функциональные группы макромолекул коллагена максимально взаимодействуют с положительно заряженными функциональными группами Na-КМЦ посредством электростатического взаимодействия и Н-Н связями.


Полученные трехкомпонентные интерполиэлектролитные комплексы могут быть использованы в медицинской практике для адресной доставки лекарственных веществ.


Литература


1. Худойбердиев Ш.Ш., Вохидова Н.Р., Рашидова С.Ш. Синтез и свойства трехкомпонентных интерполиэлектролитных комплексов. Узбекский химический журнал. 2022. №2. С. 61-67.


2. Cai X., Hu Sh., Yu B., Cai Y., Yang J., Li F., Zheng Y., Shi X. Transglutaminase-catalyzed preparation of crosslinked carboxymethyl chitosan/carboxymethyl cellulose/collagen composite membrane for postsurgical peritoneal adhesion prevention // Carbohydrate Polymers. 2018. (201) pp. 201-210. DOI:10.1016/j.carbpol.2018.08.065


3. Roffi A., Kon E., Perdisa F., Fini M., Di Martino A., Parrilli A., Filardo G. A Composite Chitosan-Reinforced Scaffold Fails to Provide Osteochondral Regeneration // International Journal of Molecular Sciences. 2019. 20(9). 2227. pp.1-14. DOI:10.3390/ijms20092227.


4. N.R. Vokhidova, Sh.Sh. Khudoyberdiyev, I.N. Nurgaliev, S.Sh. Rashidova. On obtaining binary polyelectrolyte complexes of chitosan Bombyx mori with collagen. Progress on Chemistry and Application of Chitin and its Derivatives, Volume XXVIII, 2023, P. 188-203. https://doi.org/10.15259/PCACD.28.017.