Способ получения бионанокомпозитов селена



Владельцы патента RU 2700267:

Бородулина Екатерина Владимировна (RU)

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения бионанокомпозита селена. Способ получения бионанокомпозита селена, заключающийся в выращивании мицелия гриба-базиодиомицета Canoderma applanatum на водном растворе, содержащем источник углерода, источник азота и диатофенонилселенид, фильтровании полученной в результате выращивания культуральной жидкости, упаривании фильтрата, добавлении этанола к остаточному фильтрату, осаждении селеносодержащего красно-оранжевого осадка биокомпозита, отделении осадка от надосадочной жидкости, промывании отделенного остатка этанолом, растворении осадка в дистиллированной воде или хранении его под слоем этанола, при определенных условиях. Вышеописанный способ позволяет получить бионанокомпазит селена с низким удельным содержанием селена без снижения уровня проявления биологической активности. 1 пр.

 

Изобретение относится к областям микологии, бионанотехнологии и технологии получения новых наноструктурированных материалов и может быть использовано для получения биологическим путем субмикроразмерных композитов селена на основе внеклеточных метаболитов из жидких сред культивирования лекарственных грибов-базидиомицетов. Полученные биокомпозиты могут быть использованы при проведении научных и прикладных исследований в области биохимии, медицины и пищевой промышленности, а также в технологии производства антимикробных средств, лечебных препаратов, препаратов сельскохозяйственного назначения.

Созданию материалов из наночастиц препятствует агрегация последних, что приводит к потере большинства уникальных характеристик. Одним из эффективных способов противодействия этому является закрепление частиц на поверхности матрицы. В результате частицы утрачивают способность к легкой агрегации, сохраняют основной комплекс свойств и остаются доступными для взаимодействия с внешними реагентами. Биологические матрицы на основе полисахаридов ксилотрофных базидиомицетов (дереворазрушающих грибов с макроскопическими размерами плодовых тел) обладают преимуществами как получаемые из съедобных биологических объектов, доступных в лабораторных (не полевых) условиях, с использованием "зеленых" технологий (Не X., Wang X., Fang J., Chang Y., Ning N., Guo H., Huang L. (Linhong), Huang X. (Xiaoqiang), Zhao Z. Structures, biological activities, and industrial applications of the polysaccharides from Hericium erinaceus (Lion’s Mane) mushroom: A review // International Journal of Biological Macromolecules. 2017. V. 97. P. 228-237).

Известен способ получения нанокомпозита селена на основе природного гетерополисахарида арабиногалактана (Папкина А.В., Перфильева А.И., Живетьев М.А., Боровский Г.Б., Граскова И.А., Лесничая М.В., Клименков И.В., Сухов Б.Г., Трофимов Б.А. Влияние нанокомпозита селена и арабиногалактана на жизнеспособность фитопатогена Clavibacter michiganensis subsp.sepedonicus // Доклады академии наук. 2015. Т. 461, №2. С. 239-241), заключающийся в том, что восстановлением диоксида селена борогидридом натрия в воде в присутствии арабиногалактана в качестве стабилизатора образующихся наночастиц элементного селена получают водорастворимый нанокомпозит селена. К водному раствору арабиногалактана добавляют водный раствор оксида селена(IV) SeO2. По истечении 30 мин к полученной смеси добавляют водный раствор NaBH4 и перемешивают в течение 15 мин. Выделение нанокомпозита проводят осаждением реакционной смеси в 4-кратном избытке этилового спирта с последующей многократной промывкой на фильтре тем же растворителем.

Однако изготовленный по данной технологии нанокомпозит получен не экологически чистым химическим путем, характеризуется относительно высоким удельным содержанием селена (1,23%) как необходимым условием проявления биологической активности (в указанной работе тестировали антибактериальную активность против фитопатогена), что повышает токсичность нанокомпозита и расход селенсодержащего реактива. Данный способ предполагает использование для получения искомого композита селена химических реагентов - оксида селена, борогидрида натрия, наряду с выделенным из древесины лиственницы сибирской Larix sibirica арабиногалактаном (Дубровина В.И., Медведева С.А., Витязева С.А., Колесникова О.Б., Александрова Г.П., Гуцол Л.О., Грищенко Л.А., Четверикова Т.Д. Структура и иммуномодулирующее действие арабиногалактана лиственницы сибирской и его металлопроизводных. Иркутск: Аспринт, 2007. 145 с.), что существенно удорожает технологию и снижает экологическую безопасность получения композита селена.

Известен способ получения нанокомпозита элементного селена и гетерополисахарида арабиногалактана (Родионова Л.В., Шурыгина И.А., Сухов Б.Г., Попова Л.Г., Шурыгин М.Г., Артемьев А.в., Погодаева Н.Н., Кузнецов С.В., Гусарова Н.К., Трофимов Б.А. Нанобиокомпозит селена и арабиногалактана: синтез, строение и применение // Журнал общей химии. 2015. Т. 85, вып. 2. С. 314-316), заключающийся в том, что синтез нанокомпозита элементного селена и гетерополисахарида арабиногалактана проводится окислением в водном растворе бис(2-фенилэтил)диселенофосфината натрия пероксидом водорода в присутствии арабиногалактана в качестве стабилизирующей матрицы. Арабиногалактан растворяют в дистиллированной воде, добавляют бис(2-фенилэтил)диселенофосфинат натрия. Полученную реакционную смесь перемешивают 3 ч при 35°C, после чего добавляют 30%-ный водный раствор пероксида водорода. Реакционную смесь перемешивают при той же температуре в течение 1 ч, затем выливают в этанол. Полученный порошок нанокомпозита многократно промывают декантацией, отфильтровывают и сушат в вакууме до постоянной массы.

Однако следует отметить, что в данном источнике информации технология получения нанокомпозита селена основана на использовании токсичных химических реагентов, фосфорорганических соединений, пероксида водорода как обязательных компонентов смеси для выделения композита, наряду с выделенным из древесины лиственницы сибирской арабиногалактаном, что существенно удорожает технологию и снижает экологическую безопасность получения композита селена. Полученный по данной технологии композит селена характеризуется относительно высоким удельным содержанием селена (0,54%) как необходимым условием проявления биологической активности (в указанной работе изучали модификацию репаративного процесса в условиях костной травмы), что повышает токсичность нанокомпозита и расход селенсодержащего реактива.

Все известные способы получения нанокомпозитов элементного селена таким образом являются химическими, предполагают использование для получения искомого композита селена химических реагентов, что существенно удорожает технологию и снижает экологическую безопасность получения композита селена; характеризуются относительно высоким удельным содержанием селена как необходимым условием проявления биологической активности, что повышает токсичность нанокомпозита и расход селенсодержащего реактива.

Не известно способов получения нанокомпозитов селена с использованием грибов-базидиомицетов. Задачей изобретения является получение бионанокомпозита селена с высокой биологической активностью, используя процесс выделения из культуральной жидкости гриба-базидиомицета, характеризующегося отсутствием токсичности исходного сырья и низкой себестоимостью его получения.

Поставленная задача решается тем, что на первоначальной стадии культивирования гриба-базидиомицета на питательной среде с целью получения грибной субстанции как источника биокомпозита и дальнейшего выделения биокомпозита из грибной субстанции в виде разбавленного раствора, содержащего композит селена грибного происхождения (полученного с использованием гриба-базидиомицета), согласно предложенному способу, в качестве гриба-базидиомицета выбрана Ganoderma applanation, в качестве питательной среды выбран водный раствор с растворенными веществами, представляющими собой источник углерода, источник азота и 1,5-дифенил-3-селенпентандиона-1,5 (диацетофенонилселенид, бис(бензоилметил)селенид, препарат ДАФС-25 (Пат. 2171110, Российская Федерация), в качестве грибной субстанции выбрана культуральная жидкость гриба, а в качестве разбавленного раствора, содержащего композит селена грибного происхождения, выбран растворенный в воде селенсодержащий осадок грибного биополимера, полученный в результате добавления этанола к упаренному фильтрату культуральной жидкости.

Наиболее близким по существу к заявляемой технологии является содержание источника информации «Growth behavior of phytopathogen Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus treated with selenium biocomposites of mushroom origin», Journal of Stress Physiology and Biochemistry, 2016, V. 12, No. 1, P. 13-20, под авторством Цивилевой O.M., Перфильевой А.И., Кофтина О.В. Однако следует отметить, что в данном источнике информации не раскрыт способ получения бионанокомпозитов селена, а лишь рассмотрены совокупные, результирующие свойства растворов композитов в отношении бактериального фитопатогена, кольцевой гнили картофеля. А именно: способность этих растворов подавлять рост и снижать численность Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus. О способе выделения и о характеристике бионанокомпозитов селена речь в данном источнике информации не идет.

Заявленный способ получения биокомпозита является новым, поскольку из уровня техники не известен способ получения селенсодержащего препарата, полученного с использованием внеклеточных метаболитов грибов-базидиомицетов. Заявляемая технология получения селенсодержащих субстанций с помощью глубинных культур высших грибов предлагает способ биологического синтеза субмикроструктурированных композитов элементного селена. Поэтому по заявляемой технологии выделен новый биокомпозит.

Технический результат заключается в получении нового биологически активного препарата, устойчивого при хранении, по одностадийной, "one-pot", экологически чистой технологии.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводят глубинное культивирование гриба-базидиомицета (например, гриба рода Armillariella, или Flammulina, или Ganoderma, или Grifola, или Laetiporus, или Lentinula, или Pleurotus, или Tomophagus), в качестве питательной среды используют водный раствор, содержащий источник углерода (например, D-глюкозу, или L-арабинозу, или D-галактозу, или D-лактозу), источник азота (например, дрожжевой экстракт, или глицин, или аспарагин) и диацетофенонилселенид в следующих концентрациях: источник углерода 18-22 г/л, источник азота - 1,3-1,7 г/л, диаетофенонилселенид - 0,1-0,2 мМ. При использовании концентраций источников углерода и азота, не достигающих нижнего предела диапазона, рост гриба и синтез внеклеточных метаболитов, необходимых для получения целевого биокомпозита, существенно замедляется. Использование концентраций источников углерода и азота, превышающих верхний предел диапазона, нецелесообразен, так как не приводит к увеличению выхода целевого биокомпозита. Использование концентраций диацетофенонилселенида, не достигающих нижнего предела диапазона, приводит к снижению выхода целевого биокомпозита. При использовании концентраций диацетофенонилселенида, превышающих верхний предел диапазона, рост гриба и синтез внеклеточных метаболитов, необходимых для получения целевого биокомпозита, существенно замедляется. Культивирование гриба-базидиомицета проводят при температуре +24 - +28°C в течение 14-21 суток. Использование температурных условий или продолжительности культивирования, характеристики которых не укладываются в указанные диапазоны, приводит к снижению выхода целевого биокомпозита.

Таким образом, получают культуральную жидкость - источник нанокомпозита селена грибного происхождения. Культуральную жидкость отделяют от глубинного мицелия фильтрованием. Фильтрат культуральной жидкости упаривают до остаточного количества 0,03-0,10 первоначального объема при температуре 35-37°C, добавляют 96%-ный этанол в качестве осаждающего агента при соотношении этанола к остаточному количеству фильтрата (2,5-3,5):1 и выдерживают упаренный фильтрат с этанолом до визуально полного выпадения красно-оранжевого осадка биокомпозита. Осадок промывают этанолом и хранят под слоем этанола. Для получения водного раствора селенового биокомпозита осадок отделяют от надосадочной жидкости (супернатанта) и растворяют в дистиллированной воде. Выход нанокомпозита не менее 80%, массовая доля Se 0,004%.

Использование препарата ДАФС-25 в качестве добавки к питательной среде - источнику бионанокомпозита позволило оптимизировать процессы культивирования гриба-базидиомицета на питательной среде с целью получения грибной субстанции и выделения биокомпозита из грибной субстанции в виде разбавленного водного раствора, содержащего биокомпозит грибного происхождения. При этом эффективность процессов была достигнута при использовании в качестве компонентов жидкой питательной среды, наряду с источником углерода и источником азота, диацетофенонилселенида в определенных, экспериментально подобранных, интервалах концентраций.

Предлагаемый способ позволил выделить бионанокомпозит селена, являющийся гибридным органо-неорганическим композитом, синтез которого основан на эффекте самоорганизации частиц элементного селена "в момент образования" (формирующихся в водном растворе из селенорганического прекурсора) и органических полимерных структур. Происходит регуляция размеров гибридных фрагментов на наноразмерном уровне за счет специфической адсорбции макромолекул биополимеров на растущем в результате агрегации наноядре элементного селена. В качестве биополимерных компонентов композита используются образовавшиеся в глубинных культурах съедобных грибов внеклеточные полисахариды, при этом происходящее инкапсулирование в них наночастиц селена препятствует дальнейшей их агрегации на наноуровне. Способ обеспечивает мягкое воздействие на стабилизирующую биополимерную матрицу, не нарушающее структуру биологически активных селенсодержащих композитов.

Пример. Выращивали культуру Ganoderma applanation (трутовик плоский) на чашках Петри с агаризованным пивным суслом (3-4 градуса по Баллингу), рН 6-6,5. Температура 26°C. После полного зарастания чашек Петри блоки агаризованной среды с культурой ганодермы использовали в качестве инокулята жидкой питательной среды - водного раствора с растворенными веществами, представляющими собой источник углерода, источник азота и диацетофенонилселенид. Источником углерода служила D-глюкоза в концентрации 20 г/л, источником азота дрожжевой экстракт в концентрации 1,5 г/л, концентрация препарата ДАФС-25 составляла 0,15 мМ. Инкубировали в термостате при 27°C в течение 14 суток. Культуральную жидкость Ganoderma applanatum, полученную таким образом, отделяли от глубинного мицелия фильтрованием, фильтрат упаривали до остаточного количества 0,05 первоначального объема при температуре 35°C. К выпаренному фильтрату добавляли 96%-ный этанол, соблюдая соотношение объемов 1:3 соответственно, и выдерживали при комнатной температуре в течение нескольких часов (до визуально полного выпадения красно-оранжевого осадка). Осадок либо отделяли от супернатанта и растворяли в дистиллированной воде, либо хранили под слоем этанола, в зависимости от целей дальнейшего использования (изучение свойств биокомпозита или длительное хранение соответственно). Полученный нанокомпозит содержит массовую долю Se 0,004%.

Как видно из описания и примера, предложенный способ получения нанокомпозитов селена является биологическим, характеризуется отсутствием токсичности исходного сырья, не предполагает использование для получения искомого композита селена токсичных химических реагентов, что существенно удешевляет технологию и повышает экологическую безопасность получения композита селена. Получаемый по предложенной технологии нанокомпозит характеризуется относительно низким удельным содержанием селена без снижения уровня проявления биологической активности, что снижает токсичность нанокомпозита, расход селенсодержащего реактива и себестоимость получения целевого продукта.

Способ получения бионанокомпозита селена, заключающийся в выращивании мицелия гриба-базиодиомицета Canoderma applanatum при температуре +24 - +28°C в течение 14-21 суток на водном растворе, содержащем в качестве источника углерода Д-глюкозу в концентрации 18-22 г/л, в качестве источника азота дрожжевой экстракт в концентрации 1,3-1,7 г/л и диатофенонилселенид в концентрации 0,1-0,2 мМ, фильтровании полученной в результате выращивания культуральной жидкости, упаривании фильтрата при температуре 35-37°C до достаточного объема 0,03-0,10 от первоначального объема, добавлении 96%-ного этанола при соотношении этанола к остаточному объему фильтрата 2,5-3,5:1, осаждении селеносодержащего красно-оранжевого осадка биокомпозита, отделении осадка от надосадочной жидкости, промывании отделенного остатка этанолом, растворении осадка в дистиллированной воде или хранении его под слоем этанола.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения соединений сложных оксидов со структурой граната, солегированных редкоземельными элементами, которые могут быть применены в технологии синтеза оптических керамических материалов лазерного качества при создании активных тел твердотельных лазеров различной геометрии.

Изобретение относится к области получения наноструктурированных порошков твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого граната, легированных редкоземельными элементами для производства керамики, используемой в качестве активной среды твердотельного лазера, термостойкого высокотемпературного электроизоляционного материала, окон или линз в оптических приборах, оптических элементах в ИК области спектра.

Изобретение предназначено для химической и металлургической промышленности и может быть использовано при изготовлении подшипников, уплотнений и облицовочных плит.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам ионно-лучевого синтеза нановключений нитрида галлия в кремнии, и может быть использовано при изготовлении устройств опто- и микроэлектроники нового поколения.

Изобретение относится к композиционным материалам (КМ) на основе высокомолекулярных соединений и к способу его получения. Предложен способ получения КМ на основе СВМПЭ полимеризацией этилена на поверхности частиц наполнителя в присутствии иммобилизованного на них катализатора, состоящего из соединения переходного металла VCl4 и алюминийорганического соединения Al(i-Bu)3.

Изобретение относится к области химии, биотехнологии, медицины и химико-фармацевтической промышленности. Предложен полиэтиленгликольсодержащий глицеролипид формулы (1): , где PEG - цепь полиэтиленгликоля с молекулярной массой от 750 Да до 2000 Да.
Изобретение относится к области нанотехнологии, конкретно к способу получения нанокапсул тринитротолуола. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют каппа-каррагинан, а в качестве ядра - тринитротолуол, при этом тринитротолуол медленно добавляют в суспензию каппа-каррагинана в гексане в присутствии 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 650 об/мин.

Изобретения относятся к нанотехнологии и могут быть использованы при изготовлении легковесных и хорошо проводящих материалов. Углеродные нанотрубки диспергируют в растворителе при температуре 80-140 °С.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала с противомикробными свойствами на основе оксида графена и наночастиц оксида меди и может найти применение главным образом в области нанобиотехнологий и наномедицины для изготовления препаратов, подавляющих жизнедеятельность патогенных микроорганизмов.

Изобретение относится к бионанотехнологии, в частности к способу получения наночастиц оксида церия, и может быть использовано в медицинской и косметической промышленности, бытовой химии, производстве биосенсоров, а также в электронной промышленности.

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии и лучевой радионуклидной диагностике, и может быть использовано для радионуклидной диагностики вторичной отечно-инфильтративной формы рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu с использованием рекомбинантных адресных молекул DARPin9_29.

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для оценки эффективности химиотерапии злокачественных лимфом.

Изобретение относится к биотехнологии. Описана комбинация обинутузумаба с конъюгатом CD22 антитело - лекарственное средство, который представляет собой анти-CD22-MC-vc-PAB-MMAE, для лечения CD20 экспрессирующего рака, где анти-CD22 антитело в указанном конъюгате содержит вариабельный домен легкой цепи SEQ ID NO: 50 и вариабельный домен тяжелой цепи SEQ ID NO: 51.

Изобретение относится к генной инженерии. Описано применение патогенного вируса кори (MV) из живого ослабленного штамма вируса кори (MV), в котором нокаутирован ген, кодирующий вирусный акцессорный белок С (MV-deltaC), в лечении агрессивной злокачественной опухоли или агрессивного рака при введении индивидууму, у которого диагностирована такая злокачественная опухоль или раковое заболевание.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к ветеринарной гинекологии. Предложен препарат для профилактики и лечения эндометрита у коров в виде растительного экстракта сырья из отходов переработки древесины березы в воднодисперсном состоянии при следующем соотношении компонентов: сырье из отходов переработки древесины березы - 18-22 мас.%, вода - остальное.
Группа изобретений касается композиции для ухода за полостью рта с высоким содержанием воды и способа ее использования. Предлагается композиция для ухода за полостью рта, содержащая по меньшей мере 45 вес.% воды в общем составе; по меньшей мере 20 вес.% по весу композиции 70%-ного раствора сорбита по весу композиции; систему для загущения, представляющую собой комбинацию карбоксиметилцеллюлозы и ксантана.

Изобретение относится к биологически активным соединениям, используемым в медицине и фармацевтической промышленности. Объектом изобретения является применение L-рамнопиранозил-6-О-метил-D-галактуронана в качестве гиполипидемического и гипохолестеринемического средства.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта бадана характеризуется тем, что сухой экстракт бадана добавляют в суспензию каппа-каррагинана в петролейном эфире в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 800 об/мин, далее приливают 7 мл фторбензола, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта муира пуамы характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют альгинат натрия, в качестве ядра - сухой экстракт муиры пуамы, при этом сухой экстракт муиры пуамы добавляют в суспензию альгината натрия в этаноле в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 900 об/мин, далее приливают хладон-112, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта муира пуамы характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют гуаровую камедь, в качестве ядра - сухой экстракт муиры пуамы, при этом сухой экстракт муиры пуамы добавляют в суспензию гуаровой камеди в этаноле в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 900 об/мин, далее приливают фторбензол, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро : оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Группа изобретений относится к области ветеринарии и представляет собой препарат для лечения гипофункции яичников у коров, включающий в качестве компонентов Apis mellifelica, Pulsatilla pratensis, Sulfur, Sepia, Lachesis, Creazotum, отличающийся тем, что дополнительно содержит Aristolochia, причем компоненты в препарате находятся в определенном соотношении, в мас.%, а также к способу лечения гипофункции яичников у коров, включающему введение вышеуказанного препарата подкожно или внутримышечно в количестве 5 мл 3-5 раз с интервалом в 3-5 дней.
Наверх