Применение алгоритма TOPSIS для описания бактериальной целлюлозы

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2755 (2023) Цитировать эту статью

803 Доступа

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Разработан многокомпонентный гидрогель с использованием бактериальной целлюлозы, альгината и желатина с использованием глицерина в качестве трехатомного спирта, который участвует в перераспределении водородных связей в тест-системе. FTIR, XRD, SEM и TGA в качестве инструментальных методов использовались для структурной характеристики физико-химических свойств образовавшегося композитного гидрогеля. С помощью экспоненциального уравнения оценивали набухание гидрогеля. Путем включения модельного лекарственного средства (метиленового синего - МВ) в образовавшийся гидрогель эксперименты были направлены на изучение характеристик высвобождения МВ, при этом раствор среды для высвобождения готовился при четырех различных значениях pH. Максимальное кумулятивное высвобождение препарата при рН 2,8, 6, 7,4 и 9 составило 42,8, 63, 80 и 84,5% соответственно. Процесс аппроксимации данных проводился с использованием пяти кинетических моделей (уравнения Корсмейера-Пеппаса, Хигучи, Хопфенберга, нулевого и первого порядка), а предпочтительная кинетическая модель при каждом значении pH оценивалась с применением алгоритмического метода TOPSIS. Адсорбционную способность гидрогеля по отношению к МБ определяли, одновременно определяя термодинамические свойства этой зависимости (\(\Delta{\text{H}}_{\text{ad}}^{0}= \text{ } - \text{99,95 кДж} \, {\text{mo}}{\text{l}}^{-{1}}\) и \(\Delta{\text{S}}_{\text{ad} }^{0}= -\text{0,237 кДж} \, {\text{mo}}{\text{l}}^{-{1}} {\text{K}}^{-{1}} \)). Результаты настоящего исследования свидетельствуют в пользу возможности использования разработанного композитного гидрогеля в системах доставки лекарственных средств.

В последние годы внимание в медицинской сфере было направлено на использование композитных гидрогелей на основе биополимеров главным образом из-за их биосовместимости, биоразлагаемости и нетоксичности, а бактериальная целлюлоза (БЦ) является наиболее популярной среди природных полимеров1.

Недавнее исследование кинетики синтеза целлюлозы, катализируемого синтазой целлюлозы у Gluconacetobacter hansenii, подробно показало этот процесс, в котором инициация, элонгация и терминация (высвобождение синтезированной целлюлозы из фермента) представляют собой три фазы, посредством которых структурная упорядоченность постепенно увеличивается и постепенно возрастает. -by-step2: Параллельное выравнивание образованных цепей связанных между собой единиц D-глюкозы посредством гликозидных ковалентных связей происходит в продольном направлении, в то время как водородные связи (внутри/внутрисвязи) и силы Ван-дер-Ваальса в конечном итоге образуют переплетенные структуры, которые можно отнести к нативной целлюлозе в виде микрофибрилл целлюлозы I. (регулярный рисунок длинных и запутанных цепей образовавшейся целлюлозы I не может сохраняться во всей структуре, и паракристаллический является результатом такого структурного рассмотрения)3. Несколько микрофибрилл сильно скрепляются вместе, а затем формируются ленточные структуры, которые накладываются друг на друга и размещаются за пределами бактериальной клетки3. Сложность этих типов структур высока, и они играют роль защитного покрытия клеток, которые классифицируются как микробные биопленки3. Вышеупомянутый слой дает бактериям-продуцентам возможность лучше справляться со стрессами окружающей среды, когда ущерб может быть вызван биотическими и абиотическими факторами.

Альгинат (Alg) представляет собой природный полисахарид, экстрагированный из водорослей, а β-d-маннуроновая кислота и α-l-гулуроновая кислота являются компонентами этого полимера, где эти уроновые кислоты могут активно участвовать в процессе сшивки в присутствии поливалентного металла. катионы. Альгинатный полимер в конечном итоге достигает точки распада своей структуры «яичного ящика», концентрируясь на ионах кальция как на предпочтительных и заменяя их ионами натрия в карбоксилатных группах. Этот тип эксперимента (диффузия ионов кальция через сетку, контролируемую методом электронного парамагнитного резонанса), вероятно, приведет к увеличению расстояний между полимерными цепями4.