Твердофазная модификация полисахаридов - арабиногалактана, хитозана, пектина малорастворимыми пестицидами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Коптяева, Екатерина Игоревна

• Коптяева, Екатерина Игоревна
• кандидат химических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат химических наук Коптяева, Екатерина Игоревна

Содержание

Список используемых сокращений

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Полисахариды: структура, свойства, применение

1.1.1. Арабиногалактан

1.1.2. Хитозан

1.1.3. Пектин

1.2. Модификация природных полисахаридов биологически активными 21 веществами

1.3. Способы модификации пестицидов

1.4. Общие закономерности механохимической модификации полимеров 28 и низкомолекулярных веществ

1.4.1. Изменение свойств соединений под действием механических 30 напряжений

1.4.1.1. Высокомолекулярные соединения

1.4.1.2. Низкомолекулярные вещества

1.4.2. Совместная активация высокомолекулярных и низкомолекулярных 37 веществ

Заключение по литературному обзору

2. Экспериментальная часть

2.1. Характеристика исходных веществ и реагентов

2.2. Методика эксперимента

2.2.1. Методика твердофазного получения композиций

2.2.2. Определение времени установления равновесной концентрации 44 пестицидов в водном растворе

2.3. Методы анализа 45 2.3.1. Определение характеристической вязкости растворов

полисахаридов

2.3.2. Определение молекулярной массы АГ

2.3.3. Определение Архимедова множителя

2.3.4. Определение молекулярных масс образцов хитозана и пектина 47 методом сочетания скоростной седиментации и вязкости

2.3.5. Определение содержания карбоксильных групп

2.3.6. Определение размеров частиц

2.3.7. Определение удельного угла вращения

2.3.8. Спектральное определение полученных композиций

2.3.9. Термический анализ

2.3.10. Определение содержания пестицидов в растворе

2.3.11. Определение стабильности

2.3.12. Определение гербицидной активности

2.3.13. Определение фитотоксичности

2.3.14. Определение фунгицидной активности

2.3.15. Статистическая обработка результатов 53 3. Обсуждение результатов 55 3.1. Механохимические превращения исходных полисахаридов и 55 пестицидов

3.1.1. Механохимические превращения арабиногалактана

3.1.2. Механохимические превращения хитозана

3.1.3. Механохимические превращения пектина

3.1.4. Механохимические превращения пестицидов

3.2. Механохимическая модификация полисахаридов малорастворимыми 76 пестицидами

3.2.1. Механохимическая модификация арабиногалактана 76 малорастворимыми пестицидами (ХСТ, ТМТД и БМК)

3.2.1.1. Механохимическая модификация арабиногалактана ХСТ

3.2.1.2. Механохимическая модификация арабиногалактана ТМТД

3.2.1.3. Механохимическая модификация арабиногалактана БМК

3.2.1.4. Заключение по главе 3.2.1

3.2.2. Механохимическая модификация хитозана ХСТ

3.2.3. Механохимическая модификация пектина ХСТ

3.2.4. Влияние структуры полисахаридов на особенности 108 механохимического получения композиций полисахарид - ХСТ 3.3. Биологическая активность и стабильность композиций полисахарид 110 - малорастворимых пестицидов

Заключение

Выводы

Список литературы

Приложение

Список используемых сокращений

АГ - арабиногалактан ХТЗ - хитозан ХТ - хитин П - пектин

ХСТ - хлорсульфурон БМК - карбендазим ТМТД - тирам ДА - деацетилирование ММ - молекулярная масса ММР - молекулярно-массовое распределение БАВ - биологически активное вещество АСК - ацетилсалициловая кислота ЛВ - лекарственное вещество ХСЗР - химические средства защиты растений ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография М2 - молекулярная масса, определенная методом седиментационного равновесия

М5м - молекулярная масса, определенная методом сочетания скоростной седиментации и вязкости

Обр - обработанный образец, подвергшийся механохимическому воздействию

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Твердофазная модификация полисахаридов - арабиногалактана, хитозана, пектина малорастворимыми пестицидами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последние годы полисахариды находят все более широкое применение для получения биологически активных систем, в том числе как добавка к пестицидным препаратам. В композициях с пестицидами полисахариды улучшают их растворимость, понижают токсичность, повышают биодоступность и биодеградируемость в объектах окружающей среды [1-3]. Среди природных полимеров, которые могут быть использованы в композициях с пестицидами, значительный интерес представляют арабиногалактан, пектин и хитозан, обладающие разнообразной биологической активностью, нетоксичностью, способностью к биодеградации [4-6]. Для приготовления композиций полисахарид-пестицид обычно применяется смешивание компонентов в жидкой фазе [7], в то же время твердофазная обработка имеет значительное преимущество, так как этот метод позволяет получать продукты в одну технологическую стадию, без участия растворителей и активирует химическое взаимодействие компонентов системы [8]. В этой связи актуальным является изучение процесса механохимической модификации арабиногалактана, пектина и хитозана широко применяющимися в сельском хозяйстве гербицидом хлорсульфуроном, фунгицидами карбендазимом и тирамом, которые являются малорастворимыми в воде соединениями.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ИОХ УНЦ РАН по теме: «Высокоэффективные каталитические и инициирующие системы на основе металлокомплексных соединений для модификации синтетических и биогенных полимеров» на 2011-2013 г.г. (№ ГР 0120.1152188), а также при поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (проект по госконтракту №02.740.1 1.0648 на 2010-2012 г.г. и проект по заявке 20121.1-12-000-1015-027 (соглашение 8444, утв. 31.08.12 г.) на 2012-2012г.г.).

Цель работы. Механохимическая модификация полисахаридов (арабиногалактана, хитозана, пектина) малорастворимыми пестицидами.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: исследование превращений макромолекул полисахаридов и пестицидов при механохимическом воздействии; определение закономерностей твердофазных механохимических взаимодействий биополимеров с малорастворимыми пестицидами; оптимизация условий получения твердофазных композиций на основе полисахаридов и малорастворимых пестицидов и исследование их свойств;

оценка биологической эффективности модифицированных форм пестицидов.

Научная новизна. Показано, что при ударно-сдвиговых воздействиях на полисахариды и пестициды протекают процессы конформационных и конфигурационных превращений макромолекул, обусловленные разрывом цепей (арабиногалактан, хитозан, пектин), отщеплением боковых цепей (арабиногалактан) и появления новых функциональных групп (карбоксильных). В случае арабиногалактана показано необычное изменение характеристической вязкости после ударно-сдвиговых воздействий.

Установлено, что ударно-сдвиговое воздействие на систему полисахарид - пестицид обеспечивает возможность образования комплексных соединений, следствием чего является увеличение содержания пестицида в растворе (в 2 - 5 раз). Выявлена взаимосвязь между химическим строением полимера и степенью перевода пестицидов в раствор.

Показано влияние условий процесса механохимического воздействия и природы компонентов системы на свойства полученных композиций: термические характеристики, характеристическую вязкость, содержание пестицидов в растворе и время установления их равновесной концентрации, способствующие повышению биологической активности композиций.

В работе впервые продемонстрированы возможности создания твердофазных композиций на основе природных полимеров и пестицидов, обладающих комплексом комбинированного биологического действия, направленного на одновременное увеличение пестицидной активности (в 1.2 - 2.8 раза) и повышения урожайности (на 1.1 - 1.5 ц/га). Полученные композиции обеспечивают увеличение стабильности (в 1.6 раза), уменьшение дозы действующего вещества (в 10 раз), при отсутствии токсичности для культурных растений.

Практическая значимость. Полученные в работе результаты позволили обосновать возможность практического использования твердофазных композиций на основе полисахаридов с пестицидами (решение о выдаче патента от 08.04.2011 № 24531 13). Выявлена высокая стабильность и биологическая активность предложенных композиций с одновременной возможностью снижения нормы расхода пестицидов до 10 раз, что приводит к значительному уменьшению токсичности. Разработанные подходы и установленные в работе закономерности твердофазного получения композиций полисахаридов с пестицидами рекомендованы для создания модифицированных пестицидных препаратов, обладающих повышенной биологической активностью, малой токсичностью и высокой избирательностью (селективностью).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на XVII и XIX Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010», «Ломоносов - 2012», Москва, 2010, 2011; Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы химии. Теория и практика», Уфа, 2010; VI и VII Санкт-Петербургских конференциях молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах», Санкт-Петербург 2010, 2011; Всероссийской конференции с элементами научной школы «Проведение научных исследований в области синтеза, свойств и переработки высокомолекулярных соединений, а также

воздействия физических полей на протекание химических реакций», Казань 2010; VII Международной конференции Иж^^т 2011 «Фитогормоны, гуминовые вещества и другие биорациональные пестициды в сельском хозяйстве», Минск 2011; XII Международной научной конференции «Экологически безопасные нанотехнологии в промышленности» (НАНОТЕХ 2011), Казань, 2011; VI Всероссийской научной 1п1егпеЬконференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии», Уфа 2011; VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев-2012», Санкт-Петербург 2012; Всероссийской научной конференции «Современные проблемы и инновационные перспективы развития химии высокомолекулярных соединений», Уфа 2012.

Публикации. По материалам работы опубликовано 3 статьи в рецензируемых журналах, тезисы 12 докладов на Международных и Всероссийских конференциях, получен один патент РФ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Полисахариды находят практическое применение благодаря своим уникальным свойствам - способности к биодеградации, водорастворимости, разнообразной биологической активности, нетоксичности. Полисахариды являются возобновляемым сырьевым ресурсом и могут использоваться в качестве полимерной матрицы для иммобилизации биологически активных веществ, в частности, пестицидных препаратов. В настоящее время химический метод борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками является основным мероприятием защиты и сохранения продовольственной и кормовой продукции [9]. Однако опыт применения пестицидов выявил ряд экологических проблем, поэтому продолжается разработка новых препаратов, обладающих наряду с высокой избирательной активностью, низкой токсичностью для животных и культурных растений, высокой растворимостью и биоразлагаемостью.

1.1. Полисахариды: структура, свойства, применение 1.1.1. Арабиногалактан

Природные полисахариды арабиногалактаны - сравнительно новый объект в химии природных полимеров. Они широко распространены в хвойных видах древесины. В наибольшем количестве арабиногалактаны содержатся в древесине таких лиственниц как западная (Larix occidental is) [10], сибирская (Larix sibirica) [11], даурская (Larix daurica) [12], европейская, горная, японская [13,14]. Очищенный AL представляет собой белоснежный порошок, нерастворимый в ацетоне, спиртах и эфирах, хорошо растворимый в воде. По распространенности в природе среди полисахаридов арабиногалактаны уступают только целлюлозе и хитину. Интерес к этому биополимеру и продуктам его химических превращений как к объектам исследования и практического применения обусловлен его уникальными свойствами, характерными для природных полимеров. АГ является

доступным сырьем, так как представляет собой отход деревоперерабатывающей промышленности. Арабиногалактанам хвойных видов древесины уделялось достаточно много внимания: изучено их строение, некоторые химические и биологические свойства [15-17].

АГ извлекают из опилок (0.25-1.0 мм) древесины лиственницы сибирской (содержание водорастворимых веществ 23.5%) путем экстракции водой (модуль 1:10) при температуре 95-98°С в течение 1ч. Большинство способов выделения и очистки АГ основаны на использовании твердофазных носителей, сорбирующих фенольные и другие примеси -оксид магния и оксид алюминия [18-20]. Для процесса выделения и очистки АГ используются также хроматография на полиамидном (капроновом) сорбенте. АГ, имея углеводную природу, легко элюируется водой с полиамида. Источником АГ служит водный элюат, из которого может быть получен распылительной сушкой с предварительным концентрированием (выпариванием) элюата.

Типы связей моносахаридных звеньев в АГ лиственницы сибирской были установлены путем идентификации методом хроматомасс -спектрометрии, а структура - методом ЬС ЯМР спектроскопии [21,22].

АГ лиственницы сибирской по строению сходен с аналогичными полисахаридами других видов лиственниц. Он имеет высокоразветвленную молекулу с главной цепью, построенной преимущественно из 1—>3 связанных р-О-галактопиранозных остатков, большинство из которых содержит боковые ответвления при С(6). Боковые цепи содержат 3,6-ди-О- и 6-0- замещенные остатки [З-О-галактопиранозы и З-О-замещенные остатки р-/,-арабинофуранозы, а концевыми невосстанавливающими остатками являются Р-О-галактопираноза, Р-О-арабинофураноза и Р-£-арабинопираноза. Соотношение галактозы и арабинозы обычно составляет 7.5:1, две трети остатков арабинозы присутствует в фуранозной форме, одна треть - в пиранозной.

АГ, выделенный из древесины лиственницы сибирской, произрастающей в Иркутской области, имеет подобный ЬС ЯМР спектр, однако отличается более высоким содержанием галактозы, соотношение звеньев галактозы и арабинозы - 9:1, причем концевые звенья полимера содержат не только p-арабинофуранозу, но и а-арабинофуранозу [23, 24].

Биологическая активность арабиногалактанов совсем недавно стала предметом исследования, и эти результаты обобщены в обзорных работах [5, 25].

Японскими авторами показано, что полисахариды данного типа обладают высокой и разнообразной физиологической активностью [26-29]. Все изученные арабино-3,6-галактаны оказывают регулирующее влияние на иммунную систему, выступая в роли иммуномодуляторов. К иммуномодуляторам относятся иммуностимуляторы, усиливающие иммунный ответ организма и иммуноадъюванты, способные усиливать действие других веществ на иммунную систему. Стимуляция иммунной системы очень важна в профилактике и лечении различных заболеваний [30].

Мембранотропные свойства и иммуномодуляторная активность найдены у арабиногалактанов лиственницы американской [31, 32] и лиственницы сибирской [33]. АГ лиственницы сибирской оказывает также антимикробное действие в отношении некоторых бактерий и проявляет гастропротекторное действие in vivo в условиях этаноловой и индометациновой моделей [34].

Установлена противоопухолевая активность АГ лиственницы западной [35]. АГ ингибирует рост и способствует разрушению клеток некоторых видов злокачественных опухолей [36-38]. Считается, что в основе антиметастатической активности АГ лежит процесс рецепторного промежуточного эндоцитоза, имеющего место при взаимодействии асиалогликопротеинового рецептора печени с углеводным звеном АГ. Блокируя рецепторы печени, АГ препятствует агрегации клеток опухоли.

Предполагается, что с рецепторами печени взаимодействует только О-галактоза, причем в химическом связывании с рецептором важную роль играет 4-ОН группа галактозы [37].

Благодаря своим свойствам - хорошей растворимости в воде, способности образовывать концентрированные растворы с низкой вязкостью и высокой клеящей способностью, АГ имеет широкий спектр рекомендаций для практического использования в различных областях промышленности: целлюлозно-бумажной, пищевой, текстильной, полиграфической и др. Исследования в этом направлении представлены в ряде публикаций [39,40].

В целлюлозно-бумажной и деревоперерабатывающей промышленности АГ рекомендуют использовать для проклейки, формования бумаги и картона, так как поверхностная обработка бумаги растворами АГ способствует увеличению ее прочности. АГ может найти применение как загуститель для крашения и аппретирования тканей в текстильной промышленности, как связующее вещество при производстве гуашевых и акварельных красок, в качестве стабилизатора белка, масляных эмульсий, в качестве связующего вещества при изготовлении пилюль и таблеток.

АГ способен стабилизировать пену, удерживать влагу и связывать жир. Эти свойства позволили рекомендовать его для использования в качестве полифункциональной добавки в производстве мучных кондитерских изделий. АГ можно использовать в качестве пищевого волокна - добавки с низкой сладостью, улучшающей пищеварение и оказывающей защитное действие на организм.

1.1.2. Хитозан

Хитозан получают реакцией деацетилирования (ДА) хитина (ХТ) концентрированными растворами щелочей при высоких температурах (до 180°С). Полученый таким способом продукт имеет степень деацетилирования 95%, но значительно деструктированный. Предложен

способ "холодного" ДА хитина [41] при комнатной температуре (не ниже 2022 °С) с использованием емкостей из нержавеющей стали или полимерных материалов и концентрацией раствора гидроксида натрия 35-40% при массовом соотношении хитин:раствор щелочи 1:10 - 1:15. Такие мягкие условия реакции обеспечивают получение хитозана с высокой вязкостью и степенью ДА.

ХТЗ представляет собой линейный полисахарид, полимерная цепь которого построена из /?-1.4-связанных остатков глюкозамина и небольшого количества А^-ацетилглюкозаминовых (хитиновых) звеньев. ХТ - поли [(1—>4)-2-ацетоамидо-2-дезокси-(3-0-глюкоза], линейный гомополисахарид, построенный из остатков /У-ацетилглюкозамина, соединенных 1—>4-/?-гликозидными связями. В хитозане (поли [(1—>4)-2-амино-2-дезокси-В-глюкоза]) ацетамидные группировки гидролизованы до аминогрупп.

Потенциальные источники ХТЗ многообразны и широко распространены в природе. Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения ХТ являются панцири промысловых ракообразных. В России массовым источником хитинсодержащего сырья является камчатский краб и краб-стригун, а также углохвостая креветка в Баренцевом море. В панцирях морских ракообразных содержание ХТ составляет 13-20%, а в клеточных стенках некоторых грибов достигает 40%. В России выпуск ХТЗ из отходов переработки морских ракообразных осуществляется в опытно - промышленном масштабе на предприятиях Мурманска, Махачкалы, Москвы [42].

ХТЗ обладает разнообразной физиологической активностью при отсутствии токсичности. Благодаря этому он с успехом используется для получения материалов медицинского назначения. Показаны противомикробные, ранозаживляющие и регенеративные свойства биополимера [43]. Было обнаружено, что производные ХТЗ обладают антикоагулянтной активностью [44]. Предложены водорастворимые

олигомеры ХТЗ, обладающие противоопухолевым действием, что обусловлено иммунологической активацией организма и прямым разрушающим действием на опухолевые клетки [45].

К достоинствам ХТЗ относится его безопасность для человека и окружающей среды. В природных условиях он распадается полностью.

ХТЗ обладает уникальным сочетанием ряда полезных свойств:

1) превосходной способностью сорбировать переходные и, особенно, тяжелые металлы - медь, цинк, никель, кобальт, ванадий, титан, сурьму. Он очень хорошо сорбирует токсичные металлы: ртуть, кадмий, свинец. Первичные аминогруппы ХТЗ обеспечивают связывание ионов тяжелых металлов и радионуклидов, в десятки раз превосходя по эффективности ионообменные смолы;

2) высокой реакционной способностью: вступает в реакцию алкилирования, ацилирования, сульфатирования, карбоксиметилирования и др., что дает возможность использовать его в виде производных с новыми свойствами;

3) устойчивостью к гамма-излучению;

4) способностью разделять ионы некоторых металлов: железа и меди, никеля и железа, кадмия и никеля;

5) биосовместимостью с живыми тканями (не вызывает аллергических реакций и отторжения);

6) биодеградируемостью (разлагается под действием ферментов);

7) не токсичностью, легко выводится из организма; не вызывает в живых организмах побочных реакций или функций;

8) бактериостатичностью (тормозит рост и размножение бактерий, подавляет рост плесени);

9) хорошей адгезией к полярным поверхностям;

10) в качестве БАД способен выводить из организма холестерин низкой плотности;

11) способностью коагулировать белки (останавливать кровотечения)[44-46].

ХТЗ и его производные обладают волокно- и пленкообразующими свойствами. Важным фактором является способность гидролизованного полисахарида полностью выводиться из организма через почки и тем быстрее, чем меньше молекулярная масса. ХТЗ и его производные малотоксичны, биоразрушаемы, хорошо биологически совместимы с организмом. Этим обусловлено применение хитозана и его производных в биотехнологии для иммобилизации ферментов методами ковалентного и нековалентного связывания [43].

В фармацевтической практике ХТЗ нашел применение в технологии лекарств в качестве пролонгатора при получении таблеток, гелей, мазей и в других лекарственных формах. В настоящее время ХТЗ используют для создания новых типов лекарств - лекарственных полимеров (ЛП), которые представляют собой физиологически активные вещества полимерного характера, нашедшие применение в медицине или потенциально пригодные для этой цели [47]. За последнее десятилетие получили широкое развитие работы по пролонгированию действия лекарственных препаратов [3, 33]. Применение лекарственных соединений пролонгированного действия не только создает возможность уменьшить за счет лучшего использования общее количество лекарственного препарата, вводимого в организм в течение всего курса лечения, и число приемов и инъекций, но имеет и ряд других существенных преимуществ. Применение лекарственных соединений пролонгированного действия уменьшает вероятность нежелательных последствий, если больной пропустит назначенное время приема лекарства. Лекарственные соединения пролонгированного действия должны быстро создавать в крови и тканях необходимую концентрацию активного вещества; в противном случае в начале курса лечения придется применить обычный лекарственный препарат, обеспечивающий быстрое увеличение активного

вещества в крови и тканях.

Эффективен хитозан как противогрибковый и противовирусный препарат, часто используется в виде водорастворимых олигомеров для лечения заболеваний, вызванных грибками и различными микроорганизмами. С бактериостатическим действием хитозана связано его применение при различных кожных болезнях в виде бактериостатических повязок, присыпок, мазей, аэрозолей [47].

Хитозан применяют в рыбном хозяйстве и рыбоконсервной промышленности - для изготовления рыбных кормов; для препаратов, очищающих воду при контейнерной перевозке больших количеств живой рыбы; для увеличения сроков хранения рыбы в холодильниках; для продления сроков хранения консервов; для снижения содержания липидов в рыбном фарше. Значительная доля рынка потребления ХТЗ формируется в направлении его использования в здравоохранении и поддержания здорового образа жизни. ХТЗ также используется как осветлитель соков и экстрактов; для снижения кислотности овощных и фруктовых соков и экстрактов, после чего их можно добавлять в молоко, не опасаясь свертывания. Столь широкое использование ХТЗ в пищевой промышленности объясняется тем, что хитозан является экологически безопасным продуктом, не проявляет токсичность, способен к биологическому распаду, исключая возможность его накопления в организме человека и окружающей среде [48]. Хитозан может применяться в парфюмерии и косметике - для производства увлажняющих кремов, лосьонов, антистатиков, эмульгаторов, средств ухода за кожей и волосами, мыла. ХТЗ также используют для очистки питьевой воды. В состав очищающего реагента входит ХТЗ и примерно 10 частей специальной активированной глины - бентонита, как минерального адсорбента пахучих и окрашенных загрязнителей. ХТЗ можно применять в повышенных концентрациях, когда на входе очистных сооружений появляется сильно загрязнённая вода [43].

ХТЗ является природным элиситором, то есть индуцирует в растениях устойчивость к вирусным инфекциям [49, 50]. Механизм действия заключается в индуцировании усиленного синтеза собственных глюканаз, хитиназ и хитозаназ растениями после их обработки, которые способствуют лизису грибного мицелия. Для борьбы с вредителями растений разработаны пестицидные препараты, включающие хитозан. [51-53].

1.1.3. Пектин

Пектиновые вещества являются биополимерами полисахаридного типа, содержащими свободные или этерифицированные карбоксильные группы. Основой пектиновых молекул является цепь из остатков О-галактуроновой кислоты, соединенных а-(1-4) гликозидными связями в нитевидную молекулу полигалактуроновой (пектовой) кислоты. В макромолекулах П присутствуют также остатки нейтральных моносахаридов: Ь-арабинозы, О-галактозы, О-ксилозы, которые присоединены к пектиновым молекулам в виде боковых цепей. В главную цепь включается Ь-рамноза, являющаяся узлом изгиба молекул пектина [54].

Для производства пектиновых веществ можно использовать любое растительное сырье с высоким содержанием П. Перерабатывают четыре основных вида сырья: яблочные выжимки, жом сахарной свеклы, корзинки подсолнечника и корочки цитрусовых. Содержание пектина в данных материалах 10-15, 10-20, 15-25 и 20-35% соответственно. Пектины, выделенные из одного вида сырья, получили название классических. Для производства продукции с особыми свойствами разработаны процессы, основанные на переработке комбинированных видов сырья. Так, из смеси яблочных выжимок и корочек цитрусовых можно получить пектин, сочетающий достоинства яблочного и цитрусового. Современные промышленные технологии позволяют производить классические и комбинированные пектины с заданными свойствами [55].

Для экстракции П в установках непрерывного действия используют минеральные кислоты. Максимальный выход пектина с одновременным сохранением его желирующих свойств достигается при оптимальной сбалансированности основных экстракционных параметров: рН гидролизующего агента, температуры и длительности экстракции.

Яблочный пектин обладает высокой степенью этерификации - 75-78%. Для производства низкоэтерифицированных пектинов концентрированный жидкий экстракт на следующем этапе подвергают деэтерификации или омылению. При этом происходит контролируемое снижение степени этерификации до требуемой величины, а также гидролиз боковых цепочек пектина, состоящих из нейтральных полисахаридов.

Пектин нерастворим в спирте. Это свойство используют для его осаждения из жидкого концентрата. Процесс протекает в установках непрерывного действия. Концентрация используемого спирта влияет на режим осаждения и тем самым на выход и чистоту пектина [55].

Разветвленная область и главная углеводная цепь пектиновых полисахаридов отвечают за их иммуностимулирующее и противовоспалительное действие соответственно [56].

Экзогенные пектины увеличивают всхожесть, скорость прорастания семян и рост проростков зерновых культур [7]. Препараты на основе олигосахаридов тыквы обладают иммуномодулирующей активностью, онкостатическим действием [57]. Пектины амаранта оказывают влияние на гладкую мускулатуру коронарных сосудов изолированного сердца лабораторных крыс. Обнаружено влияние пектинов на сократительную активность гладкой мускулатуры матки и кровеносных сосудов, что может представлять практический интерес для медицины [58].

Биологической активностью обладают, как правило, углеводные структуры средней и малой степени полимеризации - олигосахариды. Был исследован процесс образования биологически активных олигосахаридов из

полисахаридных молекул пектиновой природы при ограниченном ферментолизе. Образование олигосахаридов в этом процессе детерминируется моносахаридным составом полимеров, а также структурой и конформацией молекулы пектина [59]. Разработаны биотехнологические подходы с использованием клеточных культур для получения физиологически активных пектиновых веществ с определенной структурой и свойствами [60].

Яблочные пектины высоко ценятся производителями кондитерской продукции в мире. Для молочной и консервной промышленности (производство фруктовых соков) используют цитрусовые пектины. Пектины из жома сахарной свеклы применяют для выработки диетических и фармацевтических продуктов, а также для производства изделий технического назначения. Пектин из корзинок подсолнечника успешно применяют при выпуске высококачественных косметических изделий.

Широкое применение пектин нашел в медицине [56] для приготовления заменителя плазмы крови, как кровеостанавливающее средство, при лечении ран. Полимер, по-видимому, адсорбирует разложившиеся ткани: рана перестает гноиться, очищается и быстро заживает. Также считается, что пектин стимулирует образование здоровых грануляций. Были получены удовлетворительные результаты при лечении ран пролежней.

Пектин и пектиновые вещества широко применяются за рубежом для лечения поносов и дизентерий у детей, для лечения желудочно-кишечного тракта. Для этих целей применяются комбинации: пектин - агар, каолин -пектин, пектинат никеля - сухая яблочная пульпа. Эффективность последнего средства обусловлена, кроме того, бактерицидным действием никеля [61].

Пектины являются вспомогательным средством при приготовлении многих лекарственных форм, служат основой для получения пастилок,

суппозиториев, являются исходным сырьем в приготовлении гидрогелей, таблеток, мягких желатиновых и ректальных капсул, свечей. Используется их пролонгированное действие в таблетках, микстурах с разными лекарственными препаратами.

1.2. Модификация природных полисахаридов биологически

активными веществами

К настоящему времени наиболее подробно изучено комплексообразование полисахаридов с металлами и большим количеством лекарственных препаратов. Носители лекарственных веществ, как известно, способствуют более эффективному введению биологически активных веществ (БАВ) в организм и пролонгированному высвобождению. Кроме того, включение некоторых лекарственных веществ в различные композиции с полисахаридами приводит к повышению растворимости БАВ в организме.

Широко представлена информация о модификации декстрана и его производных, крахмала, альгиновой кислоты [62-65].

Изучено взаимодействие арабиногалактана лиственницы сибирской с антибиотиком канамицином в водных растворах. Показано, что АГ образует стабильный комплекс с канамицином в разбавленном водном растворе состава 2:1. Установлено, что комплекс относится к слаботоксичным соединениям 4 группы. Предварительные испытания показали, что комплексы обладают высокой противотуберкулезной активностью [66].

Изучены процессы взаимодействия арабиногалактана с метил(1Я-бензимидазол-2-ил)карбаматом - субстанцией антигельминтика медамина, и метил [6-(пропилтио)-1#-бензимидазол-2-ил]карбаматом - субстанцией антигельминтика альбендазола в валковой шаровой мельнице ВМ-1 [67]. Обнаружено повышение биологической активности используемых лекарственных препаратов.

Проведены исследования по взаимодействию хитозана с щавелевой, малоновой, янтарной, стеариновой кислотами и малеиновым, янтарным, фталевым ангидридами в условиях сдвиговых деформаций в смесителе Брабендера. Показано, что при образовании соответствующих солей или же ковалентных продуктов присоединения, степень превращения увеличивается с ростом химической активности кислот и не зависит ни от температуры проведения реакции, ни от температуры плавления кислот. Выход продуктов УУ- и О-ацилирования хитозана твердыми ангидридами дикарбоновых кислот определяется соотношением реагентов и температурой и слабо зависит от химической активности ангидрида [68].

В работе [69] авторы исследовали взаимодействие хитозана с антибиотиком цефалоспоринового ряда цефотаксимом с целью уменьшения его токсичности. Методом изомолярных серий и мольных отношений было установлено, что соотношение стехиометрических коэффициентов для этого комплекса составляет 1:1. Константа устойчивости комплекса составила 2.2-105 л-моль"1. Изменение мольного соотношения компонентов комплекса от 1:0.25 до 1:3 приводит к повышению содержания цефотаксима в продукте реакции, а в то же время увеличение времени и температуры реакции комплексообразования существенного влияния на содержание лекарственного соединения в конечных продуктах не оказывает. Повышение концентрации уксусной кислоты в растворе, т.е. уменьшение рН среды, сопровождается значительным уменьшением содержания цефотаксима в комплексе.

В работе [70] авторы изучили комплексообразование хитозана с антибиотиком левомицетином. На основе этого комплекса были получены пленки с контролируемым высвобождением действующего лекарственного вещества. Стехиометрический состав комплекса составил 1:1.Константу устойчивости рассчитывали по методу мольных отношений, ее величина составляет 2.4-104 л-моль"1.

Были получены конъюгаты хитозана с природными антиоксидантами: кверцетином и дигидрокверцетином [71]. Авторы синтезировали новые водорастворимые конъюгаты на основе низкомолекулярного хитозана (30 кДа). Отсутствие в синтезированных конъюгатах примесей «несвязанных» антиоксидантов было подтверждено с использованием гель - хроматографии. Наличие ковалентной связи было доказано данными ИК-Фурье-спектроскопии. Конъюгаты проявляли высокую антирадикальную активность.

Проведены испытания хитозана и его модифицированных композиций на фунгицидную активность. Высокую эффективность показали препараты нарцисс, включающий в себя 50% хитозана, 20% глютаминовой и 30% янтарной кислот, и фитохит, состоящий из хитозана, индолилуксусной кислоты, флороксана в соотношении 80:1.2:0.2 соответственно. Препараты проявляют высокую активность против корневых гнилей на сорте озимой пшеницы Югтина [72], против наиболее вредоносного заболевания подсолнечника - фомопсиса [73]. Для защиты риса от пирикуляриоза испытана композиция, состоящая из хитозана с ММ 80-50000 Д, молочной и янтарной кислот, калия кремнекислого мета и диметилсульфоксида [74].

Изучена иммобилизация изониазида на пектиновых веществах, показано, что продукт обладает более высокой туберкулостатической активностью по сравнению с чистыми изониазидом. Перспективно также использование химически модифицированных пектинов в качестве носителей лекарственных препаратов для лечения заболевания кишечника. В рамках этого направления проведена реакция инсулина с пектином, предварительно модифицированным эпихлоргидрином [75].

Пектиновые вещества способны сорбировать и прочно удерживать различные соединения. Это свойство пектина наряду с биоактивными возможностями обусловливает применение пектина в комбинации со многими лекарственными препаратами в качестве вспомогательного,

гелеобразующего и стабилизирующего вещества. Это послужило основанием для применения пектина в качестве носителя для лекарственных форм с пролонгированным действием.

Авторами [76] разработан лечебно-профилактический препарат на основе высокоочищенного медицинского пектина и ацетилсалициловой кислоты (АСК), в котором полностью сохраняется жаропонижающий, обезболивающий и противовоспалительный эффект и устраняется ульцерогенное действие АСК. Межмолекулярные взаимодействия, происходящие в процессе растворения аспирина с пектином в воде, были изучены путем исследования комплексообразующей способности пектина, зависимости растворимости АСК от концентрации с применением ИК-спектроскопии. Было показано, что растворимость АСК с пектином максимальна при соотношении АСК и пектина, равном 2:1, 1:1, 1:2. Кроме этого, было показано, что с увеличением содержания аспирина комплексообразующая способность пектина уменьшается. Таким образом, на основании изучения ИК-спектров авторы предположили, что солюбилизация АСК обусловлена образованием водородных связей, кроме этого, в разбавленных водных растворах происходит межмолекулярное взаимодействие биополимера пектина с лекарственным веществом (АСК), которое осуществляется по гидрофобному типу. Основным фактором, обусловливающим гидрофобное взаимодействие, является снижение термодинамической активности растворителя за счет преимущественной сольватации вводимого гидрофильного полисахарида (пектина) [68].

Для получения новых лекарственных форм известных антипаразитарных (азидин, диамидин) и антигельминтных (медамин, тетрамизол) препаратов проведена их модификация пектином [77]. Установлено, что происходит образование полимерных комплексов, посредством взаимодействия карбоксильных групп пектина с

электроположительными центрами лекарственных веществ, стабилизированных водородными связями.

Показано [77], что при взаимодействии пектина с медамином, тетрамизолом происходит изменение конформации макромолекулы, и как следствие, структура становится более компактной. Добавление возрастающих количеств исследуемых лекарственных веществ в раствор пектина сопровождается понижением рН среды, что является следствием ионообменной реакции, в результате которой происходит выделение низкомолекулярной кислоты. Установлено, что процесс связывания сопровождается поглощением тепла, что, по-видимому, обусловлено большим вкладом гидрофобных и слабо электростатических взаимодействий.

Таким образом, природные полисахариды занимают важное место среди высокомолекулярных соединений, используемых в технологии новых лекарственных форм или в составе пестицидных композиций.

1.3. Способы модификации пестицидов

В настоящее время при создании новых пестицидных соединений существует три основных направления: поиск новых действующих веществ, создание препаративных форм и модификация уже известных пестицидов.

Первым направлением развития пестицидной промышленности является разработка новых действующих веществ. Поиск соединений с гербицидной активностью продолжается как в традиционных гербицидных структурах, так и в новых классах химических веществ. Запатентованы Ы-замещенные бициклическим радикалом диамино-1,3,5-триазины и композиции на их основе, которые применены в качестве гербицидов и регуляторов роста растений [78]. Изучено влияние заместителей в молекулах сульфонилмочевин, показано, что наибольшей активностью обладают соединения, содержащие бензольное кольцо, замещенное в орто-положении, незамещенный сульфонилмочевинный мостик и пиримидиновый или

триазиновый гетероцикл с метальными и метоксигруппами [79]. Достаточно большое число публикаций отражает поиск пестицидоактивных соединений в новых химических группах. Однако вышеописанный метод требует все более крупных затрат и занимает продолжительное время. Западногерманской фирмой "Байер" для создания и выпуска на международный рынок одного препарата в 1950—1954 гг. требовалось 4— 5 лет при сумме затрат 3 млн. марок. В настоящее время срок возрос до 8—10 лет, а стоимость — до 150—190 млн. марок. Обычно из 10 тыс. полученных соединений только одно выдерживает предъявляемые к ним требования [80].

Эффективность действия пестицидов и их безопасность зависят не только от химической структуры активного ингредиента, хотя это основной фактор, но и в значительной степени от качества препаративной формы. Поэтому вторым направлением в химии и технологии пестицидов является разработка и совершенствование их препаративных форм, обеспечивающих более эффективное использование потенциала действующего вещества [9]. Использование оптимальных форм позволяет вносить на единицу площади минимальные количества вещества, равномерно распределять их по обрабатываемой поверхности, в наибольшей мере реализовывать эффективность активного компонента, продлевать сроки применения препарата, уменьшать его побочное действие, снижать токсичность для человека и животных [81]. На основе гербицида ХСТ разработаны препараты различной препаративной формы: эмульгирующийся концентрат вигосурон, вододиспергируемые гранулы, водный раствор и смачивающийся порошок метиген, эмульгирующийся концентрат октиген, смачивающийся порошок, вододиспергируемые гранулы и водорастворимый концентрат тулиген, смачивающиеся порошки тулирон, утрон, ферон [9]. Фунгицид тирам в качестве действующего вещества содержится в препаратах батыр, актамыр, витарос.

Все большие усилия исследователей направлены на модификацию уже известных пестицидных препаратов. В последнее время наиболее перспективным является их модификация биогенными полимерами, обладающими ценными свойствами. Привлекательность данного способа состоит в том, что используются композиции известных, апробированных препаратов с нетоксичными природными веществами. Последние, обычно не обладая базовой активностью, служат для того, чтобы, связываясь в комплекс с пестицидом, обеспечить ему защиту от метаболизма, более совершенный транспорт и повышенное сродство к рецепторам. В частности, применяется их совместная механоактивация в твердой фазе. Проведена модификация гербицида «розалина» и комовой серы как основы фунгицидных препаратов и кормовых добавок для животных путем их механической обработки с полимерами в измельчителях-активаторах различной энергонапряженности. Полученные продукты оценены по показателям водорастворимости и дисперсности, показано, что эти характеристики зависят как от типа активации, так и состава композиции, а также природы полимера [82]. Изучены процессы механохимической обработки БМК в различных типах измельчителей. Показана перспективность совместной механохимической обработки БМК и его структурных аналогов с полимерами растительного (пектин, МКЦ, ПЦ) и синтетического (ПМАК, ПВП) происхождения для получения препаратов с лучшей биодоступностью, низкой токсичностью и более широким спектром действия [83].

Таким образом, наибольший интерес в плане создания новых высокоэффективных пестицидных соединений широкого спектра действия, представляет модификация уже известных пестицидов природными полимерами, например, такими как арабиногалактан, хитозан и пектин. Твердофазный путь получения таких соединений обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционными жидкофазными

процессами, так как он протекает в одну технологическую стадию и без участия растворителей.

1.4. Общие закономерности механохимической модификации полимеров

и низкомолекулярных веществ.

Механохимия изучает изменение физических и химических свойств веществ при действии на них механических сил в процессах измельчения, прессования, ультразвуковой обработки [84], криолиза и т. п. Механохимические превращения - это сложный многостадийный процесс, который включает в себя стадии механического деформирования вещества (подвод и поглощение механической энергии), первичную, собственно химическую реакцию и различные вторичные процессы [85]. Механическое воздействие на твердое вещество обычно представляет собой комбинацию давления и сдвига. Высокое давление влияет на межгранулярные взаимодействия в смеси твердых веществ, вступающих в твердофазную реакцию. Другим результатом действия давления являются изменения внутри частиц твердых веществ. Они могут проявляться как изменение концентрации различного рода дефектов, изменение межатомных расстояний, углов связей и изменения, происходящие в атомах или ионах.

Для проведения механохимических процессов применяется самая разнообразная аппаратура, различающаяся по механическому воздействию на полимер. Так на вальцах, в смесителях, улитках, червячных пластикаторах, экструдерах и т. п. полимер подвергается раздавливанию и перетиранию. В дезинтеграторах, вибромельницах, вихревых мельницах и т. п. - удару, в полумассных ролах, на гильотинах и прочих - резанию. В шаровых мельницах происходит комбинированное действие на полимер -ударное и сдвиговое [86]. Шаровые мельницы могут быть как стальными, так и фарфоровыми. Измельчение шарами с наложением вибрации называется виброизмельчением. Вибрационное воздействие приводит к возникновению

усталостных напряжений, приводящих к разрушению полимера. В вибромельнице трение незначительно, и главный эффект достигается от соударения шаров, тогда как в стандартных шаровых мельницах разрушение обусловлено трением [87].

Если вещество, подвергаемое механической обработке, однофазное, то релаксация поля напряжений может происходить по разным каналам и сопровождаться разными процессами: выделением тепла, образованием новой поверхности, появлением дефектов в кристаллах и метастабильных полиморфных форм, аморфизацией твердого вещества и химическими превращениями. Доля каждого канала зависит от условий механического нагружения (подведенной энергии, скорости нагружения), физических свойств твердого вещества, температуры обработки и т. д. [88].

Активацию проводят с целью накопления энергии в виде дефектов или других изменений в твердом веществе, которые позволяют снизить энергию активации его последующего химического превращения [89] или улучшить стерические условия для протекания процесса. Механические воздействия вызывают разрушение не только слабых межмолекулярных связей, но и относительно прочных валентных. Наиболее лабильны валентные связи в ВМС, поскольку в длинных макромолекулах концентрируются механические напряжения, вызывающие деформацию валентных углов и связей [90]. В предразрывном состоянии валентные связи основных полимерных цепей находятся в напряженном или механически активированном состоянии и обладают поэтому повышенной реакционной способностью по отношению к молекулам окружающей среды (в первую очередь кислорода воздуха, воды).

Различают два случая механической активации. В первом, время механического воздействия и формирования поля напряжений и его релаксации больше времени химической реакции - такие процессы принято называть механохимическими. Во втором, наоборот, время механического воздействия и формирования поля напряжений меньше времени химической

реакции, или вообще эти процессы разделены во времени. В последнем случае речь идет о механической активации [80].

Механохимический метод оказался весьма перспективным для получения катализаторов, функциональной керамики, материалов аккумуляторов водорода [91], различного рода лигатур для металлургии. Достижения механохимии оказались полезными в фармацевтической промышленности как один из эффективных методов получения лекарственных препаратов и как средство оценки возможной потери стабильности лекарственных препаратов при операциях измельчения, смешения и таблетирования, сопровождающих получение из субстанции лекарственных форм [92]. Механическая активация была использована для получения пигментов и косметических средств. Ее применение открыло новые возможности в препаративной химии, в неорганическом и органическом синтезе [93].

1.4.1.Изменение свойств соединений под действием механических

напряжений 1.4.1.1. Высокомолекулярные соединения

В сложном механохимическом процессе одной из основных является стадия разрыва полимерной цепи. Механохимический разрыв цепи при измельчении протекает в основном на поверхности полимера, на участках, в которых образуются трещины, причем разрыв макромолекул происходит главным образом на проходных цепях в кристаллических полимерах. Разрыв макромолекул при измельчении вызывается локализацией механической энергии в точках полимерной цепи, в которых внутренние напряжения превышают прочность связей. Интенсивные столкновения шаров в процессе измельчения полимера вызывают выделения значительного количества теплоты, что приводит к возникновению локальных точек перегрева. Как следствие макромолекулы в процессе измельчения могут быть разорваны

различными способами - либо путем пластических деформаций на холоду, либо вследствие теплового воздействия, в зависимости от восприимчивости полимера к тому или иному виду воздействия [94].

Постоянные механические нагрузки создают подготовленные к разрыву перенапряженные связи, являющиеся теми слабыми местами полимерной цепи, которые прежде всего распадаются под действием механических сил или термических флуктуаций, что приводит к образованию макрорадикалов. Распад химических связей может происходить как с образованием нейтральных радикалов, так и заряженных частиц. В первом случае требуется затрата энергии, равной энергии связи С - С. Во втором случае необходимо затратить еще дополнительную энергию, равную разности между потенциалом ионизации одного фрагмента и сродством к электрону второго образующегося фрагмента. Поэтому при механическом разрушении полимеров более энергетически выгоден разрыв связей с образованием нейтральных макрорадикалов, а не заряженных частиц [95]. Этим общим соображениям соответствуют и все накопленные на сегодняшний день опытные данные: при механическом разрушении различных карбо- и гетероцепных органических полимеров образуются свободные радикалы. Сначала они были найдены методом акцепторов [96, 97], затем началось интенсивное исследование свободно-радикальных продуктов механической деструкции полимеров методом ЭПР [85]. Радикальный механизм разрушения целлюлозы был подтвержден реакцией акцепторов радикалов (йода, N0, кислорода) [98] с помощью метода ЭПР [98, 99] и масс-спектрометрических измерений [100]. Семионеску и Василиу-Опреа сообщили о разрыве 1,4-(3-гликозидных связей. Это - реакция первого порядка. Сопоставимые опыты показывают, что в случае нитроцеллюлозы этот процесс также инициируется путем раскрытия 1.4-(3-гликозидных связей.

Основным следствием механодеструкции является уменьшение молекулярной массы [101], происходящее по определенному закону. Только в некоторых случаях, при сдвиге каучуков и полиолефинов в определенных условиях, могут доминировать реакции образования поперечных связей и разветвлений, приводящие к увеличению молекулярной массы [87]. Существует зависимость между значением молекулярной массы полимеров и временем и режимом механического воздействия, особенностями химического строения полимеров, окружающей средой и т. п. В результате обработки молекулярная масса уменьшается до определенного предела (предела деструкции), характерного для каждого исследуемого полимера. Предел деструкции определяют как минимальный молекулярный вес, которого могут достигнуть фрагменты деструкции в условиях применяемого режима механического воздействия. Он зависит от структурных особенностей исследуемого материала, его физического состояния, природы среды, рабочей температуры и т. д. [96]. В работах П.Ю. Бутягина молекулярный вес (вискозиметрический метод) исследованных линейных полимеров (ПММА, ПС, ПНАК) после механической обработки снижался в 10-100 раз, предел деструкции достигался за 10-20 мин [102]. В работе Т.А. Акоповой, С.З. Роговиной наблюдался немонотонный характер падения ММ хитозана; при размоле в двухшнековом экструдере ММ полимера сначала снижается, а при увеличении продолжительности размола несколько возрастает [103].

Изменение средней молекулярной массы обычно сопровождается изменением ММР. Пластикация полимеров с широким ММР (Ми,/Мп>2) приводит к его сужению. Наоборот, узкое ММР после деструкции становится более широким. Считается, что у полимеров с узким исходным ММР (Ми,/Мп<2) его расширение не зависит от механизма деструкции. Разрыв молекул монодисперсного полимера, независимо от механизма процесса, неизбежно расширяет ММР [87].

ММР исходного арабиногалактана, исследованное методом гельпроникающей хроматографии, является унимодальным со средней молекулярной массой 13500 Да. Гель-хроматограммы механохимически обработанного АГ в планетарной мельнице АГО-2 (60g) характеризуются наличием нескольких максимумов, соответствующих ММ в интервале от 300000 до 1200 Да со средней ММ ~ 5000 Да. Очевидно, происходит частичная деструкция макромолекул полисахарида, однако имеет место и сшивка образующихся фрагментов [104]. В работе [105] проведено сравнение образцов хитозана, полученного суспензионным и твердофазным методами. Образец, полученный суспензионным способом, характеризуется бимодальным ММР, а образец, полученный твердофазным дезацетилированием - унимодальным.

Процесс механохимической деструкции, проведенный даже в инертной среде, сопровождается структурными изменениями исследуемого полимера и стабилизацией фрагментов деструкции. На конце стабилизированного обрывка цепи образуется определенная концевая группа, которая может отличаться от концевых групп исходного полимера. Следовательно, в результате деструкции в степени, соответствующей ее глубине, происходят изменения химической природы функциональных групп макромолекул, и чем меньше их обрывки, тем в большей мере отражаются эти изменения на свойствах продуктов деструкции в целом [86, 96]. В неполярных полимерах могут возникать полярные группы [90]; полярные концевые радикалы основного характера могут превращаться в группы, обладающие кислыми свойствами, в предельных полимерах образуются кратные связи [106]. Новые гидроксильные группы, образовавшиеся при разрушении, ответственны за увеличение растворимости в воде [94].

Под действием механических напряжений в полимерах происходит разрыв внутри- и межмолекулярных связей, что приводит к разупорядочению, разрыхлению структуры вещества. Кристаллические

вещества претерпевают аморфизацию [107] и полиморфные переходы, в полимерах наблюдаются конформационные превращения [88]. Нарушение упаковки макромолекул в жестких полимерах приводит к полной дезориентации относительного расположения структурных элементов, причем кристаллические структуры аморфизируются, а плотность аморфных полимеров резко снижается. В процессе такой дезориентации отдельные цепи или их участки получают возможность принимать термодинамически более выгодные конформации, которые в дальнейшем закрепляются внутримолекулярным и межмолекулярным взаимодействием. Энергетические барьеры, препятствующие восстановлению исходной конформации, могут быть, по всей вероятности, столь велики, что позволяют сохранить возникшую конформацию и после перевода продуктов механодеструкции в раствор [86, 96]. Подтверждением данного предположения могут быть опыты по изучению вязкости раствора исходного и деструктированного желатина при добавлении этанола. Изменение конформаций макромолекулярных цепей происходит и в случае виброразмола а-кератина [86, 96].

Механическое диспергирование полиметилсилсесквиоксана в мельнице при низкой температуре 80 К0) приводит к сильному разрыхлению структуры, обусловленному разрушением межмолекулярных ван-дер-ваальсовых взаимодействий, о чем свидетельствует увеличение удельной поверхности до 400 м2 г"' [108]. При размораживании разупорядоченное состояние сохранялось при разогреве образцов вплоть до 500 К0. Авторы объясняют это тем, что в процессе механического диспергирования полимера протекают свободнорадикальные реакции и образуются поперечные валентные связи, которые и стабилизируют возникшее разупорядоченное состояние.

При измельчении частиц вещества после достижения ими определенного размера прекращается образование новой поверхности и

наступает пластическое течение материала. В некоторых случаях дальнейшее измельчение приводит к агрегации частиц. Как правило, значения удельной поверхности (SV7l) исходных органических кристаллов находятся в пределах

2 I

0.1-1 м -г" и после измельчения повышаются в несколько раз в зависимости от дозы подведенной механической энергии, структуры вещества, присутствия влаги, примесей и т.д. [109, 110]. Размер частиц при обработке может меняться не монотонно. Результаты микроскопического исследования дисперсий карбоксиметилированного крахмала показывают, что при небольших скоростях сдвига размер гранул больше в сравнении с таковым для исходной системы. Дальнейшее увеличение механических воздействий приводит к уменьшению среднего диаметра частиц [111].

Следствиями аморфизации являются увеличение скорости растворения и растворимости веществ, уменьшение температуры и теплоты плавления кристаллов, увеличение температурного интервала плавления [112].

Изменение растворимости полимеров, подвергнутых механической деструкции, объясняется в первую очередь укорачиванием цепей, т.е. уменьшением их молекулярного веса, и, во-вторых, появлением новых концевых групп [86, 88]. Увеличение растворимости, по всей вероятности, может быть объяснено возникновением полярных концевых групп и изменением строения основной цепи полимерных продуктов механодеструкции. Картофельный крахмал полностью растворяется в холодной воде после размола в течение 120-150 ч. Растворимость крахмала также изменяется после нескольких циклов замораживания -размораживания [113].

1.4.1.2. Низкомолекулярные вещества

При механохимическом воздействии на низкомолекулярные кристаллы происходит разупорядочение структуры, что можно наблюдать по уширению линий на рентгенограммах и уменьшению их величины. В некоторых

случаях происходит разрыв водородных связей, соединяющих молекулы в исходном состоянии в димеры и более сложные системы. Иногда образуются цвиттер-ионные группировки, а если механическое воздействие приводит к разрыву прочных ковалентных связей, появляются свободные радикалы

[114]. Для большинства изученных органических кристаллов разупорядочение кристаллической структуры связано с нарушением системы межмолекулярных водородных связей, что подтверждается ИК-спектрами

[115]. При механическом диспергировании сульфомонометоксина происходят спектральные изменения в области деформационных колебаний 802-групп, ЫН2-групп, атомов водорода в гетероциклах. Подобные изменения наблюдаются и у сульфалена. При диспергировании сульфаниламидов с увеличением продолжительности обработки возрастает разупорядочивание их кристаллической структуры: на дифрактограммах уменьшается интенсивность дифракционных линий и увеличивается их полуширина [116].

Повышение растворимости и скорости растворения низкомолекулярных кристаллических органических веществ объясняется уменьшением размера частиц, разупорядочиванием структуры. Эти явления используют для увеличения биодоступности и эффективности плохо растворимых биологически активных веществ [112]. Показано, что уменьшение размера частиц приводит к повышению биодоступности противогрибкового антибиотика гризеофульвина, скорость его растворения при деспергировании в вибромельнице в течение 8 мин возрастает от 0.03 до 0.5 мкг/мл мин [117]. Обработка сульфомонометоксина, сульфалена, сульфодимезина на вибрационной и струйной мельницах приводит к увеличению их растворимости в 1.4 раза [116].

1.4.2.Совместная активация полимеров и низкомолекулярных веществ

В последнее время наряду с исследованиями влияния механической активации на однокомпонентные системы получили развитие аналогичные исследования поликомпонентных смесей, одним компонентом которых является твердое вещество, а в качестве второго может использоваться газ, жидкость или твердое вещество. Особое внимание уделяется твердофазным процессам. По-видимому, это связано с перспективами использования таких реакций в технике, особенно в области создания новых, так называемых сухих, технологических процессов, которые более экологически безопасны и экономически выгодны по сравнению с существующими [88]. Кроме того, при механохимическом синтезе полученный продукт представляет собой высокодисперсную фазу, что может быть удобно для последующих технологических операций.

Перспективным представляется метод совместного механического диспергирования БАВ со вспомогательными веществами. Данный метод позволяет получать твердые дисперсии - энтропийно-замороженные системы, в которых очень мелкие частицы (в пределе отдельные молекулы) БАВ распределены в матрицы вспомогательного вещества, чаще всего полимера. Присутствие вспомогательных веществ обеспечивает более дисперсное состояние, предотвращая рекристаллизацию и увеличение размеров частиц при их хранении, т. е. стабилизирует эффекты, достигнутые механической обработкой, и способствует смачиванию и растворению плохо растворимых БАВ [112].

В качестве полимерной матрицы обычно используют природные полимеры: целлюлозу и ее производные, крахмал, циклодекстрины, белки, хитин, хитозан, пектин [118], а также некоторые синтетические полимеры (полиэтиленоксид, поливинилпирролидон). Большая часть используемых биологически активных веществ — низкомолекулярные органические соединения, содержащие в своей структуре функциональные группы,

образующие межмолекулярные водородные связи (С = О, ОН, NH и т.д.). В процессе механического диспергирования смесей ЛВ с полимерами межмолекулярные водородные связи разрушаются и возникают новые водородные связи с макромолекулами, обнаруженные ИК-спектроскопией. Так, молекулы бензойной, салициловой, ацетилсалициловой кислот, гексобарбитала и др. образуют водородные связи типа >С = 0--H0R с молекулами целлюлозы и олиго-сахаридов; производные барбитуровой кислоты образуют, кроме того, связи NH-0(H)R с гидроксильными группами полимеров. В описанных соединениях включения, полученных при измельчении циклодекстринов с ацетилсалициловой, бензойной и п-оксибензойной кислотами, образовывались водородные связи между ОН-группами циклодекстрина и ОО-группами кислот [109]. Обнаружены водородные связи в системе барбамил - метилцеллюлоза. Предполагается взаимодействие витамина К3 с поливинилпироллидоном.

После совместной механической активации с полимерами наблюдаются те же изменения физико-химических свойств, что и при измельчении чистых компонентов, но в более сильной степени: уменьшаются и исчезают пики на рентгеновских дифрактограммах, понижается температура плавления кристаллических веществ, уменьшается теплота плавления (в отдельных случаях на термограммах полностью исчезают пики плавления). Эти явления свидетельствуют об аморфизации кристаллических веществ и уменьшении размеров частиц.

Известно [112], что биодоступность плохо растворимых в воде лекарственных веществ лимитируется скоростью их растворения. Оказалось, что при совместном измельчении JIB с полимерами различной структуры происходит распределение (вплоть до молекулярного) JIB в полимерной матрице, образуются молекулярные комплексы разного типа: комплексы с переносом заряда, соединения включения, комплексы, удерживаемые кислотно-основными взаимодействиями, водородными связями и просто ван-

дер-ваальсовыми силами [109]. Как правило, такое совместное измельчение позволяет повысить растворимость и скорость растворения гидрофобных соединений в водных средах [117, 118]. Вместе с тем, при соответствующем подборе исходной пары, состоящей из полимера-носителя и JIB, можно затормозить высвобождение лекарства из молекулярного комплекса (препараты пролонгированного действия). Эти препараты, например, получены при совместном измельчении некоторых ЛВ бензимидазольного ряда с микрокристаллической целлюлозой [83].

Начальная скорость выделения JIB из твердых дисперсий, полученных совместным механическим диспергированием, повышается в десятки раз. Присутствие полимеров способствует образованию пересыщенных растворов, благодаря чему существенно (иногда в несколько раз) увеличивается растворимость. Повышенные скорости растворения и выделения J1B способствуют более быстрому и более полному всасыванию плохо растворимых ЛВ при их пероральном применении. Доступность дифенилгидантоина из твердых дисперсий, приготовленных совместным механическим измельчением с МК-целлюлозой, хитозаном, желатиной, повышается в 3-5 раз [112]. Для хлорамфеникола пальмитата (форма А) обнаружено 20-кратное увеличение количества абсорбированного препарата после приема измельченной смеси его с МК-целлюлозой. Механическое диспергирование в присутствии желатина, полиэтиленгликоля, хитина приводит к более резкому повышению скорости растворения, чем диспергирование чистого гризеофульвина. Простое смешение гризеофульвина с желатином так же вызывает повышение скорости растворения, однако эта величина существенно меньше, чем после измельчения смеси [117]. Очень важно, что повышенная скорость растворения субстанций ЛВ из твердых дисперсий, например из измельченных смесей дифенилгидантоина с хитином или хитозаном, сохраняется и после изготовления таблеток.

Комплексные соединения, полученные твердофазным способом, могут проявлять не только повышенную биологическую активность, но и обладать меньшей токсичностью по сравнению с исходными низкомолекулярными компонентами. Проведена совместная механообработка БМК и его гидрохлорида с природными и синтетическими полимерами пектины и полиметакриловая кислота) в планетарно-центробежном измельчителе-активаторе «АГО-2У». Показано, что препараты обладают более низкой токсичностью и высокой эффективностью [119].

Таким образом, совместное механическое диспергирование плохо растворимых ЛВ с полимерами является эффективным средством повышения их биодоступности.

Заключение по литературному обзору

Анализ литературных данных показывает, что в настоящее время интенсивно развивается такая область исследований как координационная химия углеводов. Полученные данные обобщены уже в ряде обзорных работ, однако эти сведения касаются преимущественно процессов комплексообразования природных полимеров с низкомолекулярными веществами в жидкой фазе. Так, имеются сведения о взаимодействии лекарственных соединений с полисахаридами. Строение большинства из них точно не установлено, но для некоторых изучены условия образования и рассчитаны константы равновесия.

Также имеются сведения о твердофазном взаимодействии полисахаридов с низкомолекулярными лекарственными препаратами и пестицидами, представленные в основном на примере пектина и хитозана. В ряде работ показано, что образуются комплексные соединения с повышенной водорастворимостью низкомолекулярного компонента. Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что присоединение к полисахаридам может рассматриваться как один из методов улучшения

биологической активности лекарственных веществ и пестицидных препаратов. Недостаточно подробно рассматриваются механизмы деструкции индивидуальных веществ и влияние механического напряжения на их свойства. В немногих работах изучен характер взаимодействия функциональных групп компонентов системы.

Информации об аналогичных соединениях природного полисахарида -арабиногалактана - немного. К настоящему времени существует достаточное количество публикаций, посвященных способам выделения и очистки арабиногалактана, подробно исследованы его строение и свойства. Однако практически отсутствуют работы по взаимодействию арабиногалактана с гербицидными препаратами. Не раскрыты возможности использования его в сельском хозяйстве в качестве полимерной матрицы для получения новых форм пестицидов с повышенной биодоступностью. Поэтому исследование комплексообразования арабиногалактана, хитозана и пектина с пестицидами представляет несомненный научный и практический интерес. Целесообразным представляется также использование механохимического метода модификации полисахаридов. Таким образом, многогранная биологическая активность арабиногалактана, хитозана и пектина позволяет рассматривать их как перспективную матрицу для синтеза новых химических структур и создания эффективных и низкотоксичных пестицидных препаратов.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1. Характеристика исходных веществ и реагентов

Арабиногалактан - поли [р—О—Са1р—(1 —6), р-0-0а1/?-(1-6)-|3-0-Са1р-(1-6) и Ага/?-(1-3)р-Ь-Ага/-(1-6)] присоединенные к атомам 0-6 (1-3) связанных О - галактопиранозильных остатков:

Молекулярная масса 40000 Да. Соотношение остатков галактозы и арабинозы составляет 5.6:1. [г|] = 0.04 дл/г, 25±1°С. содержание уроновых кислот не менее 5%, влажность 4%.

Хитозан - поли [(1—>4)-2-амино-2-дезокси - О -глюкоза]:

СИ он

сн,он

ПН,

СИ,он

N11

о ?н

\ I

» мн

Получен из краба Дальневосточного, марки «ч», молекулярная масса 80000 Да, [л] = 4.3 дл/г, 25±1°С, степень дезацетилирования 83.6%, влажность 3.2%.

Пектин цитрусово-яблочный - растительный полисахарид, в основе молекулы лежит главная цепь из 1—► 4-связанных остатков а-Э-галактуроновой кислоты:

он

он

/

о

соон

соон о

Г -О—I

ом

г- о—

о

соон

о

ом

он

¿Н соон -1 п

Молекулярная масса 79300Да, [г|] = 2.2 дл/г, 25±1°С, влажность 2.3%. Использовали без дополнительной очистки.

Хлорсульфурон - С12Н12С^5048, молекулярная масса 357 г/моль, содержание основного вещества 95.0%.

о—сн3

о

II

Э-МН—П—ын-

11 д

О О

С1

сн.

Карбендазим - СдНдЫзОг, молекулярная масса 191 г/моль, содержание основного вещества 97.0%.

н

о

^—ын—Ц—о—сн.

Тирам - С6Н|2Ы284, молекулярная масса 240 г/моль, содержание основного вещества 98.5%.

/

9нз Б

N. .5 -сн1

н,с

N

I

СН,

Метанол - СН3ОН, марки «хч», (1К11П = 64.7°С). Использовали без дополнительной очистки.

Метанол дейтерированный - С03СЮ, марки «ч», (1К11П = 64.7°С). Использовали без дополнительной очистки.

Ацетон - СН3СОСН3, марки «ч», (Х-,,,, = 56.2°С). Использовали без дополнительной очистки.

Ацетон дейтерированный - СЭзСОСОз, марки «ч», (ЧК11П = 56.2°С). Использовали без дополнительной очистки.

Натрий хлористый - №С1, марки «ч.д.а»

Едкий калий - КОН, марки «чда». Использовали без дополнительной очистки.

Соляная кислота - НС1, марки "чда" (с142о = 1.639 г/см"'). Использовали без дополнительной очистки.

Фосфатный буфер - 0,2М На2НР04+0,2М №Н2Р04, рН=7.

2.2. Методика эксперимента 2.2.1. Методика твердофазного получения композиций

Для проведения механохимических реакций использовали планетарную мельницу-активатор МАС-1-2-0.1 производства ЗАО центр прикладной механохимии «Гефест» (СПб). Режим обработки на планетарной мельнице: скорость вращения барабанов 2500, 1250, 500 об/мин; продолжительность обработки 1-10 мин, мольные соотношения пестицид:полисахарид = 1:5; 1:10; 1:20; 1:30, вместимость барабанов 40 мл, масса шаров 0.5 г.

2.2.2. Определение времени установления равновесной концентрации

пестицидов в водном растворе

Время установления равновесной концентрации пестицидов в водном растворе в свободном состоянии и в композициях определяли спектрофотометрически. Содержание ХСТ и БМК составляло 1.4 10"4 моль/л, ТМТД - 1.8-10'4 моль/л. Через определенные промежутки времени отбиралась проба, центрифугировалась, снималась оптическая плотность надосадочной жидкости в области 220 - 330 нм. Фиксировалось время, за которое достигалась максимальная концентрация пестицидов в растворе.

2.3. Методы анализа 2.3.1. Определение характеристической вязкости растворов

полисахаридов

Характеристическую вязкость растворов полисахаридов измеряли при 25±0.2°С в вискозиметре Уббелоде с висячим уровнем. Для измерения характеристической вязкости пектина использовали водные растворы с О.ЗМ ЫаС1, арабиногалактана - фосфатнобуферные растворы рН=7. Характеристическую вязкость ХТЗ определяли в О.ЗЗМ СН3СООН+О.ЗМ ЫаС1. Для определения характеристической вязкости измерения проводили для 5-7 различных концентраций полимера, полученных непосредственным разбавлением исходного раствора в вискозиметре. Значения характеристической вязкости рассчитывали методом двойной экстраполяции зависимостей г|уд/с и 1пг|0ТН/С к нулевой концентрации.

2.3.2. Определение молекулярной массы АГ

Молекулярную массу исходного и обработанного АГ определяли методом седиментационного равновесия в ультрацентрифуге при скорости вращения ротора 30000 об/мин.

Для ускорения установления седиментационного равновесия вначале разгоняли ультроцентрифугу до 50-60тыс. об/мин для седиментации всего вещества на дно, а затем тормозили до требуемого числа об/мин. Время установления равновесия было определено в специальном опыте и составляло ~7 часов, при более длительном времени ММ уже не менялась.

Опыты проводили в двух - секторной 12мм алюминиевой ячейке при 25°С, растворитель - фосфатнобуферный раствор рН=7. Термостатирование проводилось с точностью до 0.1 °С. Подготовленную, промытую и высушенную кювету заполняли при помощи шприца с затупленной иглой раствором полимера. В кювету помещали 0.4-0.8 мл раствора. Собранную

ячейку уравновешивали на аналитических весах противовесом. Затем кюветы устанавливали в ротор и термостатировали.

Подготовив раствор и заполнив кювету, включали ротор и наблюдали смещение кривых в кювете.

Шлирен снимки (угол наклона щели 25°) снимались на видеокамеру и затем оцифровывались с помощью специальной программы. Расчет молекулярной массы проводился по формуле:

Х| - расстояние от оси вращения ротора до данной точки кривой на снимке, Zj=dC/dX - высота градиентной кривой (градиент концентрации) в данной точке Х^

11=8.31 Дж/моль-К (газовая постоянная ); Т - абсолютная температура;

со = 2лп рад/сек угловая скорость вращения ротора ультрацентрифуги; п - число оборотов ротора в минуту;

(1-ур0) - Архимедов множитель, где - V удельный парциальный объем полимера;

р0- плотность растворителя.

Взвешивали пустой пикнометр, затем заполняли его раствором, тщательно термостатировали и несколько раз взвешивали, выдерживая пикнометр в термостате между взвешиваниями 10-15 мин. Точно так же взвешивали пикнометр с раствором другой концентрации и с растворителем. Брали среднее из нескольких взвешиваний значение веса т и то. Если построить зависимость плотности раствора (р) от концентрации с, то тангенс угла наклона прямой даст значение Архимедова множителя (1-ур0).

2.3.3. Определение Архимедова множителя

р = [ 1 - vp0)c

2.3.4. Определение молекулярных масс образцов хитозана и пектина методом сочетания скоростной седиментации и вязкости

М =

St]

( л ¡-у V/2

S TJ [TJ]U6N

о о_±

А (1-Рр) ГД о

MSll - молекулярная масса. Для гауссовых цепных молекул Агд = Ф|/3-Р" '= 1.26-107 или 2.71-106, если характеристическая вязкость [г|] выражена соответственно в см7г или 100 см7г, где Ф=2.84Т021 и Р=5.11 -гидродинамические параметры Флори для вращательного и поступательного трения соответственно. S0 - константа седиментации. (l-vp0) - Архимедов множитель.

Для нахождения константы седиментации были использованы 4 концентрации образцов хитозана в О.ЗЗМ СН3СООН + 0.3М NaCl и пектина в 0.3М NaCl.

Константы седиментации определялись на аналитической ультрацентрифуге MOM - 3180, оснащенной оптикой Филпота-Свенссона. Опыты проводили в двухсекторной 12 мм алюминиевой ячейке при 25°С. Термостатирование проводилось с точностью до 0.1 °С. Подготовленную, промытую и высушенную кювету заполняли при помощи шприца с затупленной иглой раствором полимера. В кювету помещалось 0.4-0.8 мл раствора. Собранную ячейку уравновешивали на аналитических весах противовесом. Затем кюветы установили в ротор и термостатировали.

Подготовив раствор и заполнив кювету, включали ротор и наблюдали смещение кривых в кювете.

С помощью видеокамеры были сняты седиментационные диаграммы вместе с индексными полосами через определенные промежутки времени.

Снимки, сделанные через каждые 10-15 мин в течение 4-5 часов, были оцифрованы специальной программой, на компьютере. Чтобы рассчитать коэффициент седиментации 8С фиксировали расстояние максимума пика от оси вращения Х,шч в см.

Время снимка рассчитывали по формуле:

1

Дгг = - г + г

где I - время разгона ротора до полного набора оборотов п = 45000 об/мин; I - разница времени между началом съемки и временем полного набора оборотов ротора.

Тангенс угла наклона прямой зависимости 1пХтач от времени снимка I деленный на угловую скорость вращения ротора со, дает значение

коэффициента седиментации 8С для одной концентрации:

_ ^ 1н ЛПа:,

где со = 2пп, п - скорость вращения ротора, об/мин.

Так как для линейных молекул в диапазоне концентраций 0.1 - 1% седиментационный коэффициент возрастает с разбавлением, ставили опыты для 4-5 концентраций в указанном диапазоне и экстраполяцией значений 1/8с на нулевую концентрацию находили значение константы седиментации 80 согласно уравнению:

ч.

Ч" = ---

1+к\с

где кь -коэффициент неидеальности раствора, величина постоянная для данной системы вещество-растворитель.

2.3.5. Определение содержания карбоксильных групп

Содержание карбоксильных групп определяли титрованием 0,1н раствором КОН. Концентрация водных растворов пектина - 0.012 М, арабиногалактана - 0.025 М, концентрация водорастворимой фракции ХТЗ -

0.012 М. В качестве индикатора использовался спиртовой раствор фенолфталеина, 3 капли на аликвоту. Конец титрования фиксировали по появлению стабильного розового окрашивания раствора. Содержание карбоксильных групп (мольные %):

^ _ 19000 х Nкон х Укон

т-\4х NК()н х VKüH

где ЫКОн - титр КОН (М/дм^), Укон ~ объем КОН, пошедший на титрование (дм"'), т - масса навески, г.

2.3.6. Определение размеров частиц

Диаметры частиц определяли в парафине методом лазерного рассеяния на приборе Said 7101 (Shimadzu). Измерения проводились в специальных кварцевых кюветах Sald-BC с механическим вертикальным перемешиванием. В кювете и камере для измерения создавалась инертная атмосфера в виде сухого очищенного аргона. Ошибка эксперимента составляет 1%.

2.3.7. Определение удельного угла вращения

Удельные углы вращения исходных веществ и полученных композиций измеряли на поляриметре Perkin-Elmer (модель 341) при комнатной температуре. В качестве растворителя использовали бидистиллированную воду, 10% уксусную кислоту, фосфатный буфер (рН=7).

2.3.8. Спектральное определение полученных композиций

Биополимеры, пестициды и композиции на их основе исследовали методами ИК, 'Н ЯМР, ljC ЯМР, УФ спектроскопии. ИК спектры порошков исходных соединений и композиций в вазелиновом масле и в таблетках с КВг записывали на спектрофотометре «Shimadzu» в области 700-3600 см-1. Спектры 'Н ЯМР регистрировали на приборе «Bruker АМ-500» (рабочая частота 500 МГц), растворитель - смесь CD3OD с D20. Измерение времени

поперечной релаксации Т2 проводили с использованием стандартной импульсной последовательности (CPMG). Время фиксированной задержки т = 4 мс, а количество циклов повторения изменялось от 0 до 2048 раз. В качестве растворителей для ЬС ЯМР-измерений использовали D20 или фосфатный буфер в D20. Измерения проводили при концентрации 50 мг-мл"1. Спектры ЯМР снимали на спектрометре «Bruker АМ-300» (рабочая частота 75.47 МГц) с широкополосным подавлением по протонам и в режиме JMODXH. Использованы 3-5% растворы АГ в D?0, внутренний стандарт ТМС. Спектры записаны при температуре 25°С, с задержкой между импульсами 15 сек. УФ спектры растворов снимали на спектрофотометре «UV-VIS SPECORD М-40» в области 220-330 нм в кварцевых кюветах толщиной 1 см Растворитель -фосфатный буфер рН=7. Для контроля рН растворов использовали рН-метр АНИОН 4100.

2.3.9. Термический анализ

Термограммы снимали на дериватографе-С фирмы «МОМ» до t=250°C со скоростью нагрева 5°С в минуту, тигель платиновый, в атмосфере воздуха.

2.3.10. Определение содержания пестицидов в растворе

Концентрация пестицидов в водных растворах определялась на хроматографической системе Shimadzu LC-20 (Shimadzu, Япония) со спектрофотометрическим диодноматричным детектором. Применялась колонка с обращенной фазой Luna С18 250 х 4.6 мм, 5 мкм (Phenomenex, США). В качестве подвижной фазы использовался элюент состава вода:ацетонитрил = 50:50. Скорость потока составляла 1 мл/мин. Детектирование проводилось при длине волны 235 нм. Объем пробы 5 мкл. Количественное содержание пестицидов в водном растворе определялось относительно их стандартных растворов в ацетонитриле.

2.3.11. Определение стабильности

Стабильность полученных композиций исследовали как в сухом состоянии, так и в фосфатнобуферном растворе с рН=7 при температуре 54°С в течение 2 недель, что соответствует году хранения при комнатной температуре в соответствии с методическими рекомендациями по контролю за качеством препаративных форм ХСЗР и исходного сырья для их приготовления [120].

2.3.12. Определение гербицидной активности

Учет действия гербицидов проводили по вегетационным опытам. Вегетационные опыты проводили на выращиваемых под люминесцентными лампами растениях сорнополевого подсолнечника, мари белой и осота розового. Интенсивность освещения 20 кЛк, фотопериод 16 часов. Растения в фазе двух настоящих листьев у подсолнечника сорнополевого, мари белой и выращенных из корневищ растений осота розового высотой 5 см обрабатывали путем равномерного опрыскивания серией водных растворов соответствующих веществ по стандартной схеме «пробит-анализа» в семи дозировках ингредиентов с концентрацией от 2.5 до 10 г/га и четырехкратной повторности по каждой дозе [121]. Эталоном служил, испытанный таким же образом, порошок хлорсульфурона без каких-либо добавок, приготовленный тем же способом механического воздействия, что и опытные образцы. После обработки растения выращивали в течение двух недель, после чего срезали на уровне почвы и взвешивали.

2.3.13. Определение фитотоксичности

Оценку степени безопасности (нефитотоксичности) для культурных растений проводили в условиях вегетационного опыта на пшенице (сорт Симбирка) и овсе (сорт Астор), выращенных и обработанных наиболее

активными составами при тех же условиях, что и сорняки. Для обработки брали предельную допустимую норму расхода, а именно 50 г/га [122].

Дополнительно проводили проверку данного вывода в полевых условиях на посеве пшеницы сорта Симбирка. Растения пшеницы с имеющимися сорняками (марь белая, подсолнечник сорнополевой, осот розовый, щирица (разные виды)) обрабатывали тремя вариантами предлагаемого состава. В качестве эталона использовали ХСТ с механической обработкой в отсутствие полимера. Обработку проводили в фазу полного кущения культуры при норме расхода препарата 5 г/га и воды 300 л/га. Площадь участка 100 м , повторность трехкратная. Учитывали урожай зерна в пересчете на 1 га. Контролем служили участки, на которых гербицид не применяют.

2.3.14. Определение фунгицидной активности

В круглодонную колбу объемом 100 мл помещали Юг зерен, вносили расчетную на данное количество зерна дозу исследуемого образца и добавляли 0,1 мл воды. Колбу с семенами встряхивали в течение 2-3 минут до полного распределения препарата на поверхности семян. Лабораторные испытания проводили на пшенице сорта «Воронежская». Семена выдерживали три дня до проращивания, раскладывали в чашки Петри на смоченную (6 - 7 мл воды) фильтровальную бумагу и инкубировали в термостате при температуре 24°С. Повторность опытов трехкратная. Всхожесть семян и пораженность их болезнями определяли через 7 дней от начала проращивания. Фунгицидную активность определяли по известной формуле Эббота [123].

2.3.15. Статистическая обработка результатов

Проведена оценка допущенной при измерении погрешности. За наиболее вероятное значение величины а принимается среднее арифметическое значение результатов измерений

\ а, + аэ +... + а„ 1 Л, а) = -1-а- = - Хя,- •

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Коптяева, Екатерина Игоревна

выводы

1. Спектральными, термическими и вискозиметрическими методами исследования доказано, что при механохимической модификации полисахаридов - арабиногалактана, хитозана и пектина малорастворимыми пестицидами - хлорсульфуроном, карбендазимом и тирамом происходит образование комплексов полисахарид - пестицид, стабилизированных водородными связями, обеспечивающих большую степень перехода пестицидов в раствор (в 1.5-5 раз) и сокращение времени установления равновесной концентрации пестицидов в растворе (в 1.3 - 46 раз).

2. Выявлена принципиальная возможность регулирования времени установления равновесной концентрации пестицидов в жидкой фазе и степени их перевода в раствор путем варьирования условий твердофазной модификации и природы полисахарида. Модифицированные композиции, обеспечивающие наибольшую степень перевода пестицида в раствор, образуются при мольном соотношении полисахарид:пестицид - 20:1, времени ударно-сдвигового воздействия не менее 10 минут и интенсивности механохимического воздействия, соответствующего скорости вращения барабана планетарно-шаровой мельницы 1250 об/мин. Установлено, что из всех исследованных полисахаридов хитозан обладает наибольшей комплексообразующей способностью.

3. Спектральными методами показано, что при комплексообразовании компонентов композиции взаимодействие преимущественно происходит по гидроксильным и эфирным группам пиранозных и фуранозных колец биополимеров и азотсодержащим группам пестицидов. Обоснована предпочтительная координация хитозана по триазиновому кольцу хлорсульфурона вследствие большей донорной способности аминогрупп хитозана по сравнению с карбоксильными группами арабиногалактана и пектина.

4. Обнаружено, что ударно-сдвиговое воздействие на полисахариды сопровождается деструкцией и окислением. Спектральными методами исследования показано, что деструкция линейных полимеров хитозана и пектина протекает в основном по гликозидным связям. В отличие от хитозана и пектина, высокоразветвленный арабиногалактан претерпевает наибольшую механохимическую деструкцию, связанную с отщеплением боковых заместителей - молекулярная масса снижается в 1.6 раз. Установлено, что аномальное повышение вязкости арабиногалактана при ударно-сдвиговых воздействиях обусловлено изменением его макромолекулярной структуры.

5. Показана высокая стабильность и гербицидная активность модифицированных композиций хлорсульфурона с полисахаридами (арабиногалактаном, хитозаном и пектином), повышение урожайности культурных растений (овса посевного и пшеницы) на 1.1 - 1.5 ц/га. Установлено, что модифицированные композиции на основе арабиногалактана с карбендазимом проявляют фунгицидную активность на уровне свободного препарата при существенном снижении дозы действующего вещества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучены некоторые закономерности твердофазной модификации полисахаридов (арабиногалактана. хитозана и пектина) некоторыми пестицидами (хлорсульфуроном, карбендазимом и тирамом). Проведенные исследования показывают, что механохимические воздействия на жесткоцепные аморфно-кристаллические полимеры и пестициды приводят к увеличению концентрации дефектов в кристаллических решетках компонентов, разупорядочиванию структуры и конформационным изменениям в полимерах, а также к нарушению системы внутри- и межмолекулярных водородных связей в компонентах, что способствует повышению реакционной способности соединений при их модификации.

Систематическое исследование твердофазной модификации полисахаридов (АГ, ХТЗ и П) в присутствии пестицидов (ХСТ, ТМТД и БМК) позволило выявить ряд общих закономерностей и специфических особенностей, присущих этим процессам.

Общим при твердофазной модификации использованных биополимеров с вышеперечисленными пестицидами является образование комплексов включения полисахарид-пестицид, стабилизированных водородными связями. Этому способствует изменение конформационного состояния полисахаридов, образование новых функциональных групп, стабилизирующих процесс комплексообразования. Следствием взаимодействия биополимеров с пестицидами является: повышение характеристической вязкости растворов композиций по сравнению с активированными по отдельности компонентами, увеличение содержания пестицидов в растворе из модифицированных композиций, сокращение времени установления равновесной концентрации пестицида в растворе, исчезновение кристаллической фазы гербицида в обработанных композициях.

Специфические особенности поведения использованных полисахаридов при их твердофазной модификации в присутствии выше перечисленных пестицидов заключаются в следующем: механохимическая деструкция разветвленного АГ протекает по боковым цепям, линейные полимеры - ХТЗ и П деструктируют по основной цепи.

На основании проведенных экспериментальных исследований можно заключить, что твердофазная модификация изученных полисахаридов в присутствии малорастворимых пестицидов (ХСТ, БМК, ТМТД) является перспективным способом получения композиций, обладающих повышенной биологической активностью, низкой устойчивостью в объектах окружающей среды, малой токсичностью, высокой избирательностью в подавлении сорняков и корневой гнили без ухудшения роста и развития культурных растений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Коптяева, Екатерина Игоревна, 2013 год

Список литературы

1. Дубинская A.M., Якушева Л.Д., Аверьева Е.Г. Повышение скорости растворения гризеофульвина путем механического диспергирования с одновременным включением в полимерную матрицу // Хим.-фарм. Журнал. - 1988. - №9. -С. 1125-1129.

2. Дубинская A.M. Превращения органических веществ под действием механических напряжений // Успехи химии. - 1999. - Т.68, №8. - С. 708724.

3. Душкин A.B., Метелева Е.С., Толстикова Т.Г., Толстиков Г.А., Поляков Н.Э., Неверова H.A., Медведева E.H., Бабкин В.А. Механохимическое получение и фармакологическая активность водорастворимых межмолекулярных комплексов арабиногалактана и лекарственных веществ // Известия Академии наук. Серия химическая. -2008. - №6. -С. 1274-1282.

4. Мельников H.H., Новожилов К.В., Белан С.Р., Пылова Т.Н. Справочник по пестицидам // М.: Химия. - 1985. - С. 352

5. Арифходжаев А.О. Галактаны и галактансодержащие полисахариды высших растений // Химия природ, соедин. - 2000. - №3. - С. 185-197.

6. Степнова Е.А. Биологически активные амфифильные производные хитозана // Химические волокна. - 2005. - №6. - С.57-58.

7. Елькина Е.А., Оводов Ю.С. Пектиновые полисахариды как регуляторы роста зерновых культур // Тез. докл. IV Всерос. науч. конф. «Химия и технология растительных веществ». Сыктывкар. - 2006. - С. 245.

8. Барамбойм Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединении. Москва «Химия». - 1978. - С. 384

9. Кузнецов В.М. Химико-технологические основы разработки и совершенствования гербицидных препаративных форм. Москва : "Химия". -2006.-320 с.

10. Podner G.R., Richards G.N. Arabinogalactan from Western Larch. Part II. A reversible order - disorder transition // j.Carbohydrate Chem. - 1997. - V. 16. №2.-P. 195-211.

11. Бабкин В.А., Остроухова JI.A., Дьячкова С.Г., Святкин Ю.К.,. Бабкин Д.В., Онучина Н.А. Безотходная комплексная переработка биомассы лиственниц сибирской и даурской // Химия в интересах устойчивого развития. - 1997. - №5.-С. 105-115.

12. Simson B.W., Cote W.A., Timell Т.Е. Studies on larch arabinogalactan. // Svensk papperstidn. - 1968. - V. 71, №19. - P. 699-710.

13. Teratani F., Shimizu K., Mijazaki K. Purification of arabinogalactan from Japanese larch. // J. Japan Wood Res. Soc. - 1969. - V. 15, №6. - P. 266-269.

14. Showalter A.M. Arabinogalactan-proteins: Structure, expression and function // Cellular and Molecular Life Sciences. - 2001. - V. 58. №10. - P. 1399-1417.

15. Дудкин M.C., Громов B.C., Ведерников Н.А. Гемицеллюлозы. Рига: Знание, - 1991.-488 с.

16. Бабкин В.А., Остроухова JI.A., Малков Ю.А., Иванова С.З., Онучина Н.А., Бабкин Д.В. Биологически активные вещества из древесины лиственницы // Химия в интересах устойчивого развития. - 2001. - Т. 9, № З.-С. 363-367.

17. Shimizu К. Chemistry of hemicelluloses. Wood and cellulosic chemistry. Ed.D.N.-S. Hon, N. Shiraishi. N.Y. and Basel: Marsel Desser. - 1991. - P. 169.

18. Михайлов В.Г., Михайлова Н.Т., Кудрявцева М.В. Использование арабиногалактана из древесины лиственницы для поверхностной обработки картона // Тезисы докл. III Всеросс. научно-техн. конф. «Химия и использование экстрактивных веществ дерева». Горький. - 1990. - С. 103104.

19. Бабкин В.А., Остроухова JI.A., Малков Ю.А., Иванова С.З., Иванова Н.В., Медведева Е.Н., Трофимова Н.Н. Комплексная переработка биомассы

лиственницы // II Всероссийская конференция «Химия и технология растительных веществ»: Тез. докл. - Казань, 24-27 июня, 2002. - С. 125-126.

20. Николаева Г.В., Левин Э.Д., Иоффе Г.М. Экстракция арабиногалактана из щепы лиственницы // Химия древесины. - 1971. №8. - С. 155-158.

21. Karacsonyi S., Kovacik V., Alfoldi J., Kubackova M. Chemical and l3C-N.M.R. studies of an arabinogalactan from Larix sibirica L // Carbohydrate Research. - 1984. - V. 134. - P. 265-274.

22. Willfor S., Sjoholm, Holmbom B. Isolation and characterization of water-soluble arabinogalactans from the heartwood of Norway spruce and Scots pine // Proc. 10th Int. Symp. Wood Pulp. Chem., Yokohama, Japan. - 1999. - V. 2. - P. 32-34.

23. Podner G.R., Richards G.N. Arabinogalactan from Western Larch. Part 1. Effect of uronic acid groups on size exclusion chromatography // J. Carbohydrate Chem. - 1997. - V. 16, №2.-P. 181-193.

24. Оводов Ю.С. Полисахариды цветковых растений: структура и физиологическая активность // Биоорганическая химия. - 1998. - Т. 24, №7. -С. 483-501.

25. Kiyohara Н., Yamada Н. Structure of an anti-complementary arabinogalactan from the roots of Angelica acutiloba Kitagawa // Carbohydrate Research. - 1989. - V. 193, №10. -P. 173-192.

26. Kiyohara H., Cyong JC., Yamada H. Relationship between structure and activity of an anti-complementary arabinogalactan from the roots of Angelica acutiloba Kitagawa // Carbohydrate Research. - 1989. - V. 193, №10. - P. 193200.

27. Shimizu N., Tomoda M., Gonda R., Kanari M.,Takanashi N. The major pectic arabinogalactan having activity on the reticuloendothelial system from the roors and rhizomes of Saposhnkovia divaricata // Chem. Pharm. Bull. - 1989. -V. 37, №5. - P. 1329-1332.

28. Gonda R., Tomoda M., Ohara N., Takada K. Arabinogalactan core structure and immunological activities of ukonan C, an acidic polysaccharide

from the rhizome of Curcuma longa // Biol. Pharm. Bull. - 1993. - V. 16, №3. -P. 235-238.

29. Wagner H. Search for plant natural products with immunostimulatory activity (recent advances) // Pure and Appl. Chem. - 1990. - V. 62, №7. - P. 1217-1222.

30. Chintalwar G., Jain A., Sipahimalani A., Banerji A., Sumariwalla P., Ramakrishnan R., Sainis K. An immunologically active arabinogalactan from Tinospora cordifolia II // Phytochemistry. - 1999. - V. 52, no. 6. - P. 1089-1093.

31. Groman E.V., Gou D. Development of an immunoassay for larch arabinogalactan and its use in the detection of larch arabinogalactan in rat blood // Carbohydrate Research. - 1997. - V. 301, №2. - P. 69-76.

32. Kaneo Y., Ueno Т., Twase H., Yamaguchi Y., Uemura T. Pharmacokinetics and biodisposition of fluorescent-labeled arabinogalactan in rats // Int. J. Pharm. 2000. V. 201, №1. P. 59-69.

33. Медведева С.А., Александрова Г.П., Бабкин В.А. Создание терапевтических препаратов пролонгированного действия на основе арабиногалактана. // Химия древесины. - 1998. - №1. - С. 6-7.

34. Дубровина В.И., Медведева С.А., Александрова Г.П., Тюкавкина Н.А., Голубинский Е.П., Иванова Т.А., Коновалова Ж.А. Иммуномодулирующие свойства арабиногалактана лиственницы сибирской (Larix sibirica L.) // Фармация. - 2001. - №5. - С. 26-27.

35. Hauer J., Anderer FA. Mexanism of stimulation of human natural killer cytotoxicity by arabinogalactan from Larix occidentalis // Cancer Immunol Immunother. - 1993. - V. 36, №4. - P. 237-244.

36. Beuth J., Schirrmacher V., Uhlenbruck G., Pulverer G. Inhibition of liver

i

tumor cell colonization in two animal tumor models by lectin blocking with D-galactose or arabinogalactan. // Clin. Exp. Metastasis. - 1988. - V. 6, №2. - P. 115-120.

37. Hagmar В., Ryd W., Skomedal H. Arabinogalactan blockade of experimental metastases to liver by murine hepatoma // Invasion Metastasis. -1991,- V. 11, №6. -P. 348-355.

38. Kelly G.S. Larch arabinogalactan: clinical relevance of a novel immuneenhancing polysaccharide. // Altern. Med. Rev. - 1999. - V. 5, №6. - P. 547-556.

39. Pat.3509126 (USA). Recovery of high purity arabinogalactan from larch./D. Klaus. - 1967; РЖХим. - 1970. - ЗП6П.

40. Барам A.A., Дробосюк B.M., Лошакова О.А., Тамм JI.A., Тришин Ю.Г., Чистоклетов В.Н. Способ изготовления бумаги // А.с. 154830А СССР. 1990.

41. Быкова В.М., Кривошеина Л.И., Глазунов О.И., Панов К.Н., Фурман Д.И. Влияние режимов дезацетилирования хитина из различных видов панцирьсодержащего сырья на качество хитозана // Материалы V конф. "Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана". М.: ВНИРО. -1999. - С. 215-217

42. Немцев С. В. Способы получения хитина и хитозана // Совершенствование производств хитина и хитозана из панцирьсодержащих отходов криля и пути их использования. Материалы 3 Всесоюзной конференции. М.: ВНИРО - 1992 г. - С. 7-15

43. Галиаскарова Г.Г., Муллагалиев И.Р., Монаков Ю.Б. Применение в медицине хитина и его модифицированных производных // Башкирский химический журнал. - 1996. - Т.З. - №5. - С. 3-12.

44. Скрябин К.Г., ВихореваГ.А., Варламова В.П. // Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. - М.: Наука. - 2002. - С. 368.

45. Базт М.Р., Вихорева Г.А., Гальбрайх Л.С. Образование амидных связей в карбоксиметиловом эфире хитозана // Химические волокна. - 1990. - №5. -С. 5-6.

46. Вихорева, Г.А. Строение и кислотно-основные свойства карбоксиметилового эфира хитозана // Высокомолекулярные соединения. -1989.-Т.31 А. - №5.-С.1003-1007.

47. Заявка 61-268626 Япония. МКИ А 61 К 31/715. //Противомикробные препараты. Судзуки М., Судзуки С., Катаяма X. (Япония). №60-109854.

48. Заявка 63-190821 Япония. МКИ А 61 К 9/06. Способ получения мази./ ИокомаХ. (Япония). -№ 62-22788; заявл. 3.02.1987; опубл. 8.08.1988г.

49. С.Н. Куликова, С.Н. Чирков, A.B. Ильина, С.А. Лопатин, Д.В, Шумилина, В.Г, Джавахия. Использование хитозана для защиты растений от вирусных инфекций // Материалы VIII Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». М.: ВНИРО. - 2006. - С.330-333.

50. Панина Я.С. Модулирование индуцированной устойчивости и восприимчивости картофеля // Дисс. канд. биол. наук. Москва: Институт биохимии им. А.Н. Баха.

51. Бегунов И.И., Исмаилов В.Я. Установление биологических регламентов использования агрохита против корневых гнилей озимой пшеницы // Материалы VIII Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». М.: ВНИРО. - 2006. - С. 373-375.

52. Павлова А.Ю., Поликарпова Ф.Я., Джура Н.Ю., Джура С.П. Применение лактата хитозана при зеленом черенковании садовых культур // Материалы VIII Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». М.: ВНИРО. - 2006. - С. 338-343.

53. Павлюшин В.А., Тютерев СЛ., Попова Э.В., Новикова И.И., Быкова Г.А., Домнина Н.С. Новые комплексные биопрепараты для защиты овощных культур от грибных и бактериальных болезней // Биотехнология. -2010. - №4.-С. 69-80.

54. Куваева И.Б., Орлова Н.Г., Тамм А.О. Пищевые волокна в рациональном питании человека // Сборник научных трудов. - 1989. -С.122-127.

55. Шелухина Н.П. Научные основы технологии пектина. - Фрунзе: Илим. - 1988. - 168 с.

56. Попов C.B., Оводов Ю.С. Механизм иммуномодулирующего действия пектиновых полисахаридов // Тез. докл. IV Всерос. науч. конф. «Химия и технология растительных веществ». Сыктывкар. - 2006. - С.11

57. Селиванов Н.Ю., Шкодина О.Г., Сумарокова М.В., Игнатов В.В. Влияние пектиновых олигосахаридов на функциональную активность клеточного иммунитета животных //Сб. материалов II Всерос. конф. «Химия и технология растительных веществ». Казань. - 2002. - С.88

58. Выштакалюк А.Б. и др. Влияние пектиновых веществ и их производных на сократительную способность гладкой мускулатуры и изучение их гипотензивной активности // Сб. материалов II Всерос. конф. «Химия и технология растительных веществ». Казань. - 2002. - С.112

59. Селиванов Н.Ю., Шкодина О.Г., Игнатов В.В. Структурная детерминированность ферментолиза пектиновых полимеров // Сб. материалов II Всерос. конф. «Химия и технология растительных веществ». Казань.-2002. -С.87

60. Гюнтер Е.А. Биотехнология пектиновых веществ с использованием клеточных культур // Тез. докл. IV Всерос. научн. конф. «Химия и технология растительных веществ». Сыктывкар. - 2006. - С. 15

61. Потиевский Э.Г. Концепция экологического подхода к терапии кишечных инфекций // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии. — 1997. - №2. - С. 98-101.

62. Платэ Н.А., Васильев А.Е. Физиологически активные полимеры. М.: Химия, - 1986.-296 с.

63. Хомяков К.П., Вирник А.Д., Роговин З.А. Пролонгирование действия лекарственных препаратов путем использования их в смеси с полимерами или присоединения к полимерам // Успехи химии. - 1964. - Т. 33, №9. - С. 1051-1061.

64. Вирник А.Д., Лалетина О.П., Пененжик М.А., Хомяков К.П., Роговин З.А., Розенберг Г.Я. Синтез производных декстрана, содержащих ионогенные, комплексообразующие и электронообменные группировки. // Высокомолекулярные соединения. - 1968. - T. 10А, №2. - С. 362-372.

65. Комар В.П., Жбанков Р.Г., Хомяков К.П., Завада O.A., Вирник А.Д., Роговин З.А. Исследование новых производных декстрана методом ИК спектроскопии // Высокомолекулярные соединения. - 1968. - T. 10А, №5. -С. 1164-1169.

66. Р.Х. Мударисова, Е.И. Коптяева, Л.А. Бадыкова, Ю.Б. Монаков. Взаимодействие арабиногалактана лиственницы сибирской с канамицином // Журнал общей химии. - 2009. - Т.79, №3. - С.472-476.

67. Халиков С.С., Халиков М.С., Метелева Е.С., Гуськов С.А., Евсеенко В.И., Душкин A.B., Буранбаев B.C., Фазлаев Р.Г., Галимова В.З., Галиуллина A.M. Механохимическая модификация свойств антигельминтных препаратов // Химия в интересах устойчивого развития. -2011.-№19. - С. 699-703.

68. Роговина С.З. Химическая модификация природных полисахаридов целлюлозы, хитина и хитозана в твердой фазе под действием сдвиговых деформаций // Дисс. докт. хим. наук. Москва: Институт химической физики им. H.H. Семенова. - 2003. - 32 с.

69. Мударисова Р.Х., Кулиш Е.И., Зинатуллин P.M., Таминдарова Н.Э., Колесов C.B., Хунафин С.Н., Монаков Ю.Б. Исследование взаимодействия хитозана с цефотаксимом // Журнал прикл. химии. - 2006. - Т. 79, №7, - С. 1220-1222.

70. Мударисова Р.Х., Кулиш Е.И., Зинатуллин P.M., Таминдарова Н.Э., Колесов C.B., Хунафин С.Н., Монаков Ю.Б. Пленки комплексов на основе

хитозана с контролируемым высвобождением левомицетина // Журнал прикл. химии.-2006.-Т. 79, №10,-С. 1737-1739.

71. Александрова В.А., Балабушевич Н.Г., Бондаренко Н.Г., Домнина Н.С., Ларионова Н.И. Конъюгаты хитозана с природными антиоксидантами: синтез, свойства и образование комплексных полиэлектролитных микрочастиц // 4-ая Всероссийская Каргинская конференция, посвященная 100-летию со дня рождения академика В.А.Каргина «Наука о полимерах 21-му веку». Тез. докл. - М.: МГУ. - 2006. - С.357.

72. Бегунов И.И., Надыкта В.Д., Исмаилов В.Я. Индуцированная устойчивость озимой пшеницы к корневым гнилям // Материалы Пятой конференции «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана». М.: ВНИРО. - 1999.-С. 81-82.

73. Бегунов И.И., Надыкта В.Д., Терехов В.И., Бегунова А.Г. Эффективность композиций на основе хитозана против фомопсиса подсолнечника // Материалы Седьмой Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». М.: ВНИРО.-2003.-С. 67-69.

74. Тютерев С.Л., Тарлаковский С.А., Здрожевская С.Д., Евстигнеева Т.А., Попова Э.В. Композиция на основе водных растворов хитозана против пирикуляриоза риса // Патент № 2144768 от 15.06.1999.

75. Миронов В.Ф., Минзанова СТ., Миндубаева А.З., Выштакалюк А.Б., Миронова Л.Г., Коновалов А.И. Получение и биологические свойства водорастворимых комплексов пектиновых биополимеров с биогенными металлами и дикарбоновыми кислотами // Тез. докл. VI Всерос. науч. семинара «Химия и медицина». Уфа. - 2007. - С. 146.

76. Берикетов A.C., Атова P.A., Ойтов Х.З. Межмолекулярные взаимодействия ацетилсалициловой кислоты с пектином // Изв. Вузов. Северо-Кавказский регион. Естеств. науки. - 2004. - № 2. - С. 63-64.

77. Girard Maude, Turgeon Sylvie L., Gauthie J.F. Interbiopolymercomplexing

between ß-lactoglobulin and low- and high-methyloted pectin measured by Potentiometrie titration and ultrafiltration // Food Hydrocolloids. - 2002. - V. 16,- № 6. - P. 585-591.

78. Ю.Я. Спиридонов, С.Г. Жемчужин. Современное состояние проблемы применения гербицидов // Агрохимия. - 2011. - С. 82-94.

79. Макеева-Гурьянова Л.Т., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. Сульфонилмочевины - новые перспективные гербициды // Агрохимия. -1987. - 2. - С.115-128.

80. Ю.А. Овсянников. Теоретические основы эколого-биосферного земледелия. Екатеринбург. Издательство государственного университета. -2000.-264 с.

81. В.А. Каспаров, В.К. Промоненков. Применение пестицидов за рубежом. Москва : ВО "Агропромиздат". - 1990. - 224 с.

82. Халиков С.С., Халиков М.С. Модификация свойств сельскохозяйственных препаратов путем механоактивации с полимерами // Бутлеровские сообщения. 2011. - Т.25. №8. С. 20-26.

83. Халиков С.С. Механохимические аспекты технологии биологически активных веществ // Дисс. докт. техн. наук. Ташкент: Институт химии растительных веществ. - 1996. -221 с.

84. Эльпинер И.Е., Деборин Г.А., Зорина О.М. Молекулярный вес и ферментативная активность протеолитических ферментов, облученных ультразвуковыми волнами // Биохимия. - Т. 24, вып. 5.- 1959. - С. 817-821

85. Бутягин П.Ю. Кинетика и природа механохимических реакций // Успехи химии, - 1971.-Вып. 11.-С. 1935-1959.

86. Барамбойм Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединении. Москва «Химия». - 1978. - С. 384

87. А. Казале, Р. Портер. Реакции полимеров под действием напряжений. Ленинград «Химия». - 1983. - С. 440

88. Болдырев B.B. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. - 2006. - Т.75, №3. - С. 203-216.

89. Берштейн В.А., Егорова JI.M. Гидролиз ориентированного полиамида в поле механических напряжений // Высокомол. Соед. - T. (А) XIX, №6. -1977.-С. 1260-1266.

90. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая теория прочности твердых тел. - М.: Наука. - 1974. - 560 с.

91. Констанчук И.Г., Иванов Е.Ю., Болдырев В.В. Взаимодействие с водородом сплавов и интерметаллидов, полученных механохимическим методом // Успехи химии. - 1998. - Т.67, №1. - С. 75-80.

92. Boldyrev V.V. Mechanochemical modification and synthesis of drugs // J. Mater. Sei.-39.-2004.-P. 5117-5120.

93. Капустина H.И., Сокова Jl.Jl., Махаев В.Д., Борисов А.П., Никишин Г.И. Окисление алифатических спиртов системой тетраацетат свинци -галогенид металла в условиях механической активации // Изв. АН. Сер. хим. -2000. №11.-С. 1870-1873.

94. А. Казале, Р. Портер. Реакции полимеров под действием напряжений. Ленинград «Химия». - 1983. - С. 440

95. Милинчук В.К., Клиншпонт Э.Р., Пшежецкий С.Я. Макрорадикалы. М.: «Химия». - 1980. - 264 с.

96. К. Симионеску, К. Опреа. Механохимия высокомолекулярных соединений. Москва «Мир». - 1970. - С. 358

97. Берлин A.A. Основные направления исследований в области химических превращений макромолекул. // Усп. Химии. - 1960. - 29, вып. 10. —С. 1189

98. Ott R.L. Mechanizm of the mechanical degradation of cellulose // J. Polym. Sei. - 1964. - pt. A, v.2, p. 973-982.

99. Абагян Г.В., Бутягин П.Ю. Исследование механической деструкции полисахаридов методом электронного парамагнитного резонанса // Высокомол. Соед. - 1965. - Т.7, №8. - С. 1410-1414

100. Мальчевский В.А., Поздняков О.Ф., Регель В.Р., Фальковский М.Г. Масс-спектрометрическое изучение взаимосвязи между процессом механического разрушения и термического распада нитратцеллюлозы // Высокомол. соед. - 1971.-Т.А13, №9. -с. 2078-2085.

101. Евсеенко В. И., Метелева Е. С., Деменкова JI. И., Душкин А. В. Механохимическая деструкция природных водорастворимых полисахаридов // Сборник тезисов конференции «Актуальные проблемы химии природных соединений». - Ташкент. - 2010. - С.63.

102. Бутягин П.Ю. Активные промежуточные состояния при механическом разрушении полимеров // ДАН СССР. - 1961. - Т. 140, №1, С. 145-148.

103. Акопова Т.А., Роговина С.З., Горбачева И.Н., Вихорева Г.А., Зеленецкий С.Н. Влияние размола на структуру и свойства хитозана // ВМС, сер А. - 1996. - Т.38,№2. - С. 263-268.

104. Душкин A.B., Метелева Е.С., Толстикова Т.Г., Толстиков Г.А., Поляков Н.Э., Неверова H.A., Медведева E.H., Бабкин В.А. Механохимическое получение и фармакологическая активность водорастворимых межмолекулярных комплексов арабиногалактана и лекарственных веществ // Известия Академии наук. Серия химическая. -2008. - №6.-С. 1274-1282.

105. Вихорева Г.А., Роговина С.З., Акопова Т.А., Зеленецкий С.Н., Гальбрайх JI.C. Изучение фракционного состава хитозана, полученного твердофазным и суспензионным методами // Высокомол. соед., серия Б. -1996. - Т.38, №10. - С. 1781-1785

106. Бутягин П.Ю. О механизме реакции гибели свободных радикалов в полиметилметакрилате //ДАН СССР. - 1965. - Т. 165, № 1, - с. 103-106.

107. Роговина С.З., Акопова Т.А., Вихорева Г.А., Зеленецкий А.Н., Горбачева И.Н., Жаров A.A. Получение двухкомпонентных систем хито'зан-целлюлоза смешением в твердом состоянии // V Всероссийская конференция «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана». М.: ВНИРО. - 1999.-С. 62-65.

108. Стрелецкий А.Н., Дубинская A.M. Изменение структуры полиорганосилсесквиоксанов при механическом диспергировании // Высокомол. Соединения. - 1998. - T. 30А, №7. - С. 1442-1447.

109. Дубинская A.M. Превращения органических веществ под действием механических напряжений // Успехи химии. - 1999. - Т.68, №8. - С. 708724.

110. Вольфсон С.А., Никольский В.Г. Твердофазное деформационное разрушение и измельчение полимерных материалов. Порошковые технологии // Высокомолек. соед. Серия Б. - 1994. - Т. 36, №6. - С. 10401056.

111. Кочкина Н.Е., Падохин В.А. Механическая активация клейстеризованной дисперсии карбоксиметилированного крахмала в роторном коническом аппарате // ЖПХ. Процессы и аппараты химических производств. 2011. - Т. 84, вып. 1. - С.84-87.

112. Дубинская A.M. Механохимия лекарственных веществ. Хим.-фармацевт. Журнал. - 1989 г. - №6. - С. 755-764.

113. Berlin A.A., Penskaya Е.А., Volkova G.I. Mechanicochemical conversion and block copolymerization by freezing of starch solutions // J. Polim. Sei. - 1962 -v. 56, №164.-p. 477-484.

j

114. Дадали A.A., Ластенко И.П., Аксененков В.В., Иванов А.Н.

i

Радикальные процессы в органических кристаллах при деформации'сдвига под давлением // Журн. Физ. Химии. - 1993. - Т.67, №1. - с. 166-170, <

'у

115. Савицкая A.B., Езерский М.Л.. Механическая активация

! '< м

сульфомонометоксина при диспергировании // Коллоидный журнал. - 1991.

• 'i

-Т. 53, №6.-С. 1079- 1083.

i i

116. Езерский M.JT., Савицкая A.B. Механическая активация сульфаниламидов при диспергировании // ЖФХ. - 1992. - Т. 66, №11. - С. 3109-3113.

117. Дубинская A.M., Якушева Л.Д., Аверьева Е.Г. Повышение скорости растворения гризеофульвина путем механического диспергирования с одновременным включением в полимерную матрицу // Хим.-фарм. Журнал. - 1988. - №9.-С. 1125-1129.

118. Душкин A.B., Евсеенко В.И., Метелева Е.С., Толстикова Т.Г., Долгих М.П., Хвостов М.В. Аддукты природных полисахаридов и глицирризиновой кислоты с лекарственными веществами. Механохимический синтез и свойства // Тезисы докладов VIII всероссийской конференции с международным участием «Химия и медицина». - Уфа. - 2010. - С. 15-16.

119. Кутлымуратов А.П. Механохимическая технология антигельминтных препаратов медапека и медапола // Дисс. канд. техн. наук. - Ташкент: Институт химии растительных веществ. - 1997,- 99 с.

120. Ускоренный метод определения химической стабильности пестицидных препаратов. М.: Наука. - 1984. - С. 75.

121. Методика полевых и вегетационных опытов с удобрениями и гербицидами. М.: Наука. - 1967. - С. 70-103.

122. Мельников H.H., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений. Справочник. М.: Химия. - 1995. - С. 189.

123. Методические рекомендации по испытанию химических веществ на фунгицидную активность. Черкассы: НИИТЭХИМ. - 1990. - С. 5.

124. Lee Fielding. Determination of association constants (Ka) from solution NMR data // Tetrahedron. - 2000. - Volume 56, Issue 34, P. 6151 -6170.

125. Коптяева Е.И. Взаимодействие арабиногалактана сибирской лиственницы с аминогликозидами и цефазолином и создание пленок на

основе гидроксилсодержащих полимеров: поливинилового спирта и

i

арабиногалактана с регулируемыми транспортными свойствами. Магистерская дисс. - Уфа: Институт органической химии. - 2009. - 105 с.

126. Кочетков H.K., Бочков А.Ф., Дмитриев Б.А., Усов А.И., Чижов О.С., Шибаев В.Н. Химия углеводов. М.:Химия. - 1967. - С. 672.

I