Волосова Е.В.*, Воробьева О.В.**, Аванесян С.С.**

*Ставропольский государственный аграрный университет, Россия

** Ставропольский государственный университет, Россия

СОЗДАНИЕ БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ

Создание биодеградируемых материалов с иммобилизованными в их структуру протеолитическими ферментами представляет большой интерес с точки зрения их использования в различных областях биотехнологии, в том числе в качестве ранозаживляющих повязок. Современные тенденции при разработке композиционных материалов, как основы для иммобилизации, состоят в придании им ряда положительных свойств: способность подвергаться разложению в естественных условиях среды, низкий уровень неспецифических взаимодействий с примесями и биологически активными веществами; механическая устойчивость, наличие функциональных групп, пригодных для селективной химической модификации; экологическая чистота процесса получения [1].

Очевидно, что применение научных подходов, направленных на создание данных материалов с заранее заданными свойствами и функциями на основе иммобилизованных биологических веществ может способствовать их использованию в различных областях биохимии, биотехнологии и медицины.

На сегодняшний день, параллельно с применением антибиотиков, возрастает число антибиотикорезистентных штаммов бактерий, частота и тяжесть инфекционных осложнений, попутно изменяющих свои клинические черты. Возникает необходимость в создании принципиально новых препаратов при их лечении [1,2]. Альтернативным решением данных проблем могут выступать препараты системно терапии ферментными препаратами, относящиеся к группе гидролаз и представленные высокоочищенными протеиназами животного и растительного происхождения, а также фиксированные на различных раневых покрытиях ферментные препараты для местного лечения ран [4].

Цель работы состояла в создании композиционных материалов с регулируемыми физико-химическими свойствами и использование их в качестве основы для иммобилизации протеолитических ферментов.

Нами разработаны технологические основы получения композиционных материалов с регулируемыми физико-химическими свойствами для использования их в качестве основы для иммобилизации протеолитических ферментов. Были синтезированы пленочные материалы на основе природного полисахарида метилцеллюлозы, с использованием глицерина как реагента-пластификатора и белкового комплекса желатина для модификации реологических характеристик с иммобилизованными в их структуру ферментами класса протеаз.

Объектом данного исследования являются биодеградируемые полимерные материалы с иммобилизованными в их структуру ферментами класса протеаз.

Методы исследования. Для определения активности растворимых и иммобилизованных ферментов был разработан метод, в котором в качестве субстрата использовался крахмал. Прочность биоматериалов определяли в соответствии с ГОСТом 17035-86. Оптическую плотность биодеградируемых материалов измеряли на стационарном приборе - спектрофотометре СФ-46 (ГОСТ 15150-69) в диапазоне длин волн от 180 до 410 нм [3].

Результаты. Структурные особенности пленочных материалов были подтверждены исследованием их свойств – влагоемкости, поглощения в УФ - области, биодеградации. Получены данные по величинам прочности на разрыв по длине и ширине, которые составили 15,20 и 15,26 МПа соответственно. Получены данные по влагоёмкости пленочного материала за счет увеличения массы глицерина в его структуре, который повышает гидрофильность системы и увеличивает степень набухания на 32 % [6, 7]. Разработаны методические приёмы по определению активности протеолитических ферментов β – гиалуронидазы, трипсина и лизоцима (исследования выполнялись на базе кафедры биологической и медицинской химии ФГБОУ ВПО СГУ, научный консультант к.б.н., доцент Воробьева О.В.) [6].

Синтезированные пленочные материалы с иммобилизованным в его основу ферментом трипсином апробированы на экспериментальных животных, которые показали, что скорость заживления ран была стабильно высокой с начала эксперимента с максимальным значением в первые трое суток [8]. Данные представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Скорость заживления ран (dS) для пленочных покрытий с иммобилизованным ферментом трипсином

Выводы. Синтезированы полимерные пленочные материалы на основе природного полисахарида метилцеллюлозы с использованием глицерина как реагента-пластификатора и белкового комплекса желатина для модификации реологических характеристик с иммобилизованными в их структуру ферментами класса протеаз, обладающие прозрачностью, пластичностью, атравматичностю, пролонгированным лечебным эффектом благодаря десорбции из пленки биологически активных веществ. Данные материалы позволят расширить спектр представленных на рынке ранозаживляющих материалов.

Литература

1.Новиченко А.Н., Новикова Т.П., Зеленко И.Н., Мазолевский Д.М., Бондаренко А.П. Применение новых отечественных раневых покрытий для местного лечения ожоговых ран // Скорая медицинская помощь. - 2006. - № 3. - С. 127-128.

2.Легонькова О.А. Биоразлагаемые полимерные материалы в пищевой промышленности // Пищевая промышленность. - 2007. - № 6. - С. 26-28.

3.Масько А.А. Иммобилизация трипсина на углеволокнистых носителях, различающихся структурой, пористостью и химией поверхности // Прикладная биохимия и микробиология. - 1992. – Т. 28, № 2. - С. 211 - 216.

4.Методические рекомендации под редакцией Главного хирурга МО РФ, профессора Ефименко Н.А. Полиферментные препараты в гнойной хирургии. - 150 с.

5.Аванесян С.С., Андрусенко С.Ф., Воробьева О.В., Иванова А.М., Волосова Е.В., Каданова А.А., Филь А.А. Пленка для «авоськи» // Экология и жизнь. - 2009. -№10. - С.30-32 .

6.Воробьева О.В., Иванова А.М., Аванесян С.С., Волосова Е.В., Андрусенко C.Ф., Каданова А.А. Получение ферментативных пленочных материалов на основе природных полисахаридов // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – Иваново, 2011.- том 54, Вып. I - С. 53-56.

7.Воробьева О.В., Иванова А.М., Аванесян С.С., Волосова Е.В., Андрусенко С.Ф. Модификация природных полимеров для синтеза материалов подвергающихся биодеградации // Химия в интересах устойчивого развития. - 2011. - №19. - С. 137-140.