Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54073 БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ BIOORGANIC, BIOPHYSICAL AND MEDICINAL CHEMISTRY БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ MORPHOLOGY AND ELECTROKINETIC CHARACTERISTICS OF CARRAGEENAN: CHITOSAN POLYELECTROLYTE COMPLEXES МОРФОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ КОМПЛЕКСОВ КАРРАГИНАН:ХИТОЗАН Володько А В Volod’ko A V Давыдова В Н Davydova V N Чусовитин Е А Chusovitin E A Ермак И М Yermak I M Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН ru Institute of Automation and Control Processes ru Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru 25 12 2016 25 12 2016 1 2 94 98 20 12 2016 20 12 2016 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54073/view

Получены полиэлектролитные комплексы (ПЭК) каррагинан:хитозан и изучено влияние соотношения исходных компонентов на их формирование методами динамического рассеяния света (ДРС), атомно-силовой микроскопии (АСМ) и электрокинетических измерений. Показано, что механизм образования ПЭК определяется полимером, находящимся в избытке. При избытке в системе поликатиона - хитозана формируются положительно заряженные частицы ПЭК стабилизированные аминогруппами, которые определяют положительный заряд комплекса (среднее значение ζ-потенциала 40 мВ). Согласно данным АСМ хитозан локализуется на поверхности фибрилл каррагинана. В комплексах с преобладанием каррагинана при увеличении содержания хитозана уменьшается количество несвязанных сульфатных групп, что приводит к снижению отрицательного поверхностного заряда частиц (с -92,4 до -55,6 мВ). Исследование ПЭК методом АСМ показало, что в данном случае хитозан встраивается в сетчатую структуру каррагинана, а при соотношении каррагинан:хитозан 1:0,5 в/в разрывает ее, что согласуется с изменением поверхностного заряда и размеров комплексов.

Carrageenan:chitosan polyelectrolyte complexes (PEC) were obtained and the initial components ratio effect on their formation was studied by dynamic light scattering (DLS), atomic force microscopy (AFM) and electrokinetic measurements. It was shown that the PEC formation mechanism is determined by polymer abundance. Positively charged PEC particles (the average value of ζ-potential was 40 mV) stabilized by chitosan amino groups were formed provided that polycation was present in excess in the complex. According to the AFM data, chitosan was located on the carrageenan fibers surface. In PEC where carrageenan prevails the number of unbound sulfate groups decreases if the chitosan content increases. It results in PEC negative surface charge decrease (from -92.4 to -55.6 mV). In this case AFM data showed that chitosan is incorporated into the network structure of carrageenan and at the ratio carrageenan:chitosan 1:0.5 w/w breaks. These data are correlated with the PEC surface charge values and sizes.

 полиэлектролитный комплекс каррагинан хитозан атомно-силовая микроскопия ζ-потенциал polyelectrolyte complex carrageenan chitosan atomic force microscopy ζ-potential

Yermak I.M., Khotimchenko, Yu.S. Recent advances in marine biotechnology. Chemical properties, biological activities and applications of carrageenan from red algae. Plymouth Science Publishers Inc.: New York, USA/London, UK, 2003, pp. 207-255. Yermak I.M., Khotimchenko, Yu.S. Recent advances in marine biotechnology. Chemical properties, biological activities and applications of carrageenan from red algae. Plymouth Science Publishers Inc.: New York, USA/London, UK, 2003, pp. 207-255. Muzzarelli R.A.A., Boudrant J. Meyer D., Manno N., DeMarchis M., Paoletti M.G. A tribute to Henri Braconnot, precursor of the carbohydrate polymers science, on the chitin bicentennial. Carbohydr. Polym., 2012, vol. 87, pp. 995-1012. Muzzarelli R.A.A., Boudrant J. Meyer D., Manno N., DeMarchis M., Paoletti M.G. A tribute to Henri Braconnot, precursor of the carbohydrate polymers science, on the chitin bicentennial. Carbohydr. Polym., 2012, vol. 87, pp. 995-1012. Volod’ko A.V., Davydova V.N., Barabanova A.O., Solov’eva T.F., Ermak I.M. Formation of soluble chitosan- carrageenan polyelectrolyte complexes. Chem. Nat. Compd., 2012, vol. 48, pp. 353-357. Volod’ko A.V., Davydova V.N., Barabanova A.O., Solov’eva T.F., Ermak I.M. Formation of soluble chitosan- carrageenan polyelectrolyte complexes. Chem. Nat. Compd., 2012, vol. 48, pp. 353-357. Schatz C., Domard A., Viton C., Pichot C., Delair T. Versatile and efficient formation of colloids of biopolymer-based polyelectrolyte complexes. Biomacromolecules., 2004, vol. 5, pp. 1882-1892. Schatz C., Domard A., Viton C., Pichot C., Delair T. Versatile and efficient formation of colloids of biopolymer-based polyelectrolyte complexes. Biomacromolecules., 2004, vol. 5, pp. 1882-1892. Hugerth A., Caram-Lelham N., Sundeliir L.O. The effect of charge density and conformation on the polyelectrolyte complex formation between carrageenan and chitosan. Carbohydr. Polym., 1997, vol. 34, pp. 149-156. Hugerth A., Caram-Lelham N., Sundeliir L.O. The effect of charge density and conformation on the polyelectrolyte complex formation between carrageenan and chitosan. Carbohydr. Polym., 1997, vol. 34, pp. 149-156.