Перминов Петр Анатольевич. Закономерности взаимодействия хитозана с глутаровым альдегидом и их использование при получении ферментсодержащих полимерных материалов

brief description

Перминов Петр Анатольевич. Закономерности взаимодействия хитозана с глутаровым альдегидом и их использование при получении ферментсодержащих полимерных материалов : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.06 Москва, 2007 152 с., Библиогр.: с. 143-152 РГБ ОД, 61:07-2/755

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ’ ИМЕНИ А.Н. КОСЫГИНА
На правах рукописи
Перминов Петр Анатольевич
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХИТОЗАНА С ГЛУТАРОВЫМ АЛЬДЕГИДОМ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ФЕРМЕНТСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Специальность 02.00.06 - Высокомолекулярные соединения
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата химических наук
Научный руководитель: доктор химических наук Кильдеева Н. Р.
Москва - 2007 г.
Содержание
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 8
X. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1 Хитозан и его производные в процессах иммобилизации ферментов 9
1.2 Взаимодействие глутарового альдегида с аминосодержащими
полимерами 34
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 59
2Л Объекты исследования 59
2.2 Реактивы 59
2.3 Методы исследования 61
3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 67
3.1 Закономерности процесса сшивки хитозана ГА 67
3.1.1 Влияние pH на равновесие в растворах хитозана и глутарового
альдегида 67
3.1.2 Квантовохимическое моделирование реакции взаимодействия
аминогрупп хитозана с глутаровым альдегидом 79
3.1.3 Изучение кинетики взаимодействия хитозана с глутаровым
альдегидом 87
3.1.4 Обсузвдение механизма взаимодействия хитозана с глутаровым
альдегидом . 97
3.1.5 Изучение свойств гелей хитозана, сшитого глутаровым
альдегидом 102
ЗЛ.6 Изучение процесса сшивки хитозана глутаровым альдегидом в
присутствии белка 107
3.2 Получение ферментсодержащих полимерных материалов на
основе хитозана с использованием реакции сшивки ГА 112
3.2.1 Получение микрокапсул на основе хитозана, сшитого ГА И2
3.2.2 Иммобилизация ферментов на тканевом носителе с
использованием гелеобразующих систем на основе хитозана
3.2.2.1 Изучение иммобилизации органофосфатгидролазы
волокнистом материале с использованием полимерных композиций на основе хитозана 117
3.2.2.2 Использование гелеобразующих систем на основе хитозана и сульфата хитозана для получения волокнистого биокатализатора,
содержащего трипсин 128
3.2.3 Использование гелеобразования в системе хитозан-ГА для модификации фермента при получении пленок на основе
полигидроксибутирата 139
ВЫВОДЫ 142
ЛИТЕРАТУРА 143

bibliography

ВЫВОДЫ
1. Установлены закономерности процесса сшивки хитозана ГА; показано, что основным фактором, влияющим на механизм реакции взаимодействия аминогрупп хитозана с ГА и характер гелеобразования в растворах хитозана в присутствии ГА, является концентрация ионов водорода.
2. Установлено соотношение между равновесными молекулярными формами в растворах ГА при различных pH, соответствующих pH растворов хитозана, при этом не обнаружено значимых концентраций продуктов альдольной и кротоновой конденсации диальдегида.
3-. С использованием квантово-химических расчетов показано, что наиболее вероятным процессом при взаимодействии хитозана с ГА является образование оснований Шиффа депротонированными аминогруппами хитозана с сопряженными с С=С-связью карбонильными группами олигомерной формы ГА. Из мономерных форм наиболее реакционноспособная форма - линейный гидрат ГА.
4. Предложен механизм сшивки хитозана ГА. Установлено, что увеличение реакционной способности ГА в реакции с аминогруппами хитозана, скорости гелеобразования в растворах хитозана и модуля упругости геля при увеличении pH и соотношения ГА - аминогруппа связаны как с уменьшением степени протонирования аминогрупп, так и с изменением механизма сшивки хитозана ГА.
5. Получены гидрогели хитозана, способные удерживать до 10000% воды,
удаление которой при высушивании приводит к релаксационным процессам и резкому снижению способности к набуханию. .
6. Показана возможность использования реакции сшивки хитозана или сульфата хитозана ГА для получения ферментсодержащих микрокапсул, гелей, пленок и волокнистых биокатализаторов. Получены образцы с высокой стабильностью, сохраняющие до 70-100% активности нативного фермента. Показана эффективность применения биокатализатора, содержащего органофосфатгидролазу для детоксикации фосфорорганических нейротоксинов.