Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 55122 10.29039/rusjbpc.2022.0544 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ INFLUENCE OF SALMONELLA LIPOPOLYSACCHARIDE ON THE DIFFUSION OF TOLUIDINE BLUE IN ALGINATE HYDROGEL ВЛИЯНИЕ ЛИПОПОЛИСАХАРИДА САЛЬМОНЕЛЛЫ НА ДИФФУЗИЮ ТОЛУИДИНОВОГО СИНЕГО В АЛЬГИНАТНОМ ГИДРОГЕЛЕ Новаковская М. В. Novakovskaya M. V. gvomavl@gmail.com Игнатьева М. М. Ignatieva M. M. Черенков И. А. Cherenkov I. A. ivch75@udsu.ru Удмуртский государственный университет Ижевск Россия Udmurt State University Izhevsk Russian Federation Удмуртский государственный университет Ижевск Россия Udmurt State University Izhevsk Russian Federation Удмуртский государственный университет Ижевск Россия Udmurt State University Izhevsk Russian Federation 28 09 2022 28 09 2022 7 3 458 461 20 09 2022 20 09 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/55122/view

В работе рассматриваются данные электрохимических экспериментов по исследованию диффузии толуидинового синего в альгинатном гидрогеле с непосредственным добавлением липополисахарида разных концентраций в систему. С помощью метода циклической вольтамперометрии были зафиксированы изменения силы тока, протекающего через электрохимическую ячейку, на которую накладывалось напряжение, изменяющееся во времени. Была выявлена зависимость окислительно-восстановительных превращений фенотиазинового красителя в модельных растворах эндотоксина. Показано, что присутствие бактериального токсина в альгинатном гидрогеле оказывает значительное влияние на электрохимическое поведение красителя - в диапазоне концентраций липополисахарида 0,1-10 мкг/мл. На всех полученных вольтамперограммах зафиксированы качественные изменения по сравнению с контрольным образцом. Внесённый липополисахард, выделенный из бактерий Salmonella typhi способствовал повышению и анодного, и катодного токов, а также сдвигу значений потенциалов как при непосредственном его добавлении в ячейку, так и через 30 минут диффузии. В зависимости «ток-время» для восстановительного процесса замечено повышение катодных пиковых значений с увеличением концентрации эндотоксина в электрохимической системе. Полученные данные указывают на важность учёта качественного состава гидрогелевой среды, а также вводимых в неё дополнительных компонентов при проведении биоэлектрохимического эксперимента.

The paper considers the data of electrochemical experiments to study the diffusion of toluidine blue in an alginate hydrogel with the direct addition of lipopolysaccharide of different concentrations into the system. Using the method of cyclic voltammetry, changes in the strength of the current flowing through an electrochemical cell were recorded, on which a voltage varying over time was applied. The dependence of redox transformations of phenothiazine dye in model solutions of endotoxin was revealed. It has been shown that the presence of bacterial toxin in alginate hydrogel has a significant effect on the electrochemical behavior of the dye - in the range of lipopolysaccharide concentrations of 0.1-10 mcg/ml. Qualitative changes in comparison with the control sample were recorded on all received voltammograms. The introduced lipopolysaccharide isolated from Salmonella typhi bacteria contributed to an increase in both the anode and cathode currents, as well as a shift in potential values both when it was directly added to the cell and after 30 minutes of diffusion. Depending on the "current-time" for the recovery process, an increase in cathode peak values was observed with an increase in the concentration of endotoxin in the electrochemical system. The data obtained indicate the importance of taking into account the qualitative composition of the hydrogel medium, as well as the additional components introduced into it during the bioelectrochemical experiment.

 циклическая вольтамперометрия альгинат гидрогель толуидиновый синий липополисахарид cyclic voltammetry alginate hydrogel toluidine blue lipopolysaccharide

Rawson F.J., Downard A.J., Baronian K.H. Electrochemical detection of intracellular and cell membrane redox systems in Saccharomyces cerevisiae. Sci. Rep., 2014, vol. 4, p. 5216. Rawson F.J., Downard A.J., Baronian K.H. Electrochemical detection of intracellular and cell membrane redox systems in Saccharomyces cerevisiae. Sci. Rep., 2014, vol. 4, p. 5216. Shumyantseva V.V., Bulko, T.V., Suprun E.V., Kuzikov A.V., Agafonova L.E., Archakov A.I. Electrochemical methods in biomedical studies. Biochem. Suppl. Ser. B Biomed. Chem., 2015, vol. 9, no. 3, pp. 228-243. Shumyantseva V.V., Bulko, T.V., Suprun E.V., Kuzikov A.V., Agafonova L.E., Archakov A.I. Electrochemical methods in biomedical studies. Biochem. Suppl. Ser. B Biomed. Chem., 2015, vol. 9, no. 3, pp. 228-243. Черенков И.А., Березина Л.С., Кривилев М.Д., Сергеев В.Г. Диффузия толуидинового синего в альгинат-желатиновом гидрогеле при воздействии пепсина. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2020, т. 5, № 3, с. 481-485. Cherenkov I.A., Berezina L.S., Krivilyov M.D., Sergeyev V.G. Diffusion of toluidine blue in alginate-gelatine hydrogel under the influence of pepsin. Journal of Biological Physics and Chemistry, 2020, vol. 5, no. 3, pp. 481-485. (In Russ.) Lopes P., Dyrnesli H., Lorenzen N., Otzen D., Ferapontova E.E. Electrochemical analysis of the fibrillation of Parkinson’s disease α-synuclein. Analyst, 2014, vol. 139, no. 4, pp. 749-756. Lopes P., Dyrnesli H., Lorenzen N., Otzen D., Ferapontova E.E. Electrochemical analysis of the fibrillation of Parkinson’s disease α-synuclein. Analyst, 2014, vol. 139, no. 4, pp. 749-756. Mozumder M.S., Mairpady A., Mourad A.H.I. Polymeric nanobiocomposites for biomedical applications. J. Biomed. Mater. Res., Part B Appl. Biomater., 2017, vol. 105, no. 5, pp. 1241-1259. Mozumder M.S., Mairpady A., Mourad A.H.I. Polymeric nanobiocomposites for biomedical applications. J. Biomed. Mater. Res., Part B Appl. Biomater., 2017, vol. 105, no. 5, pp. 1241-1259. Черенков И.А. Кривилев М.Д., Игнатьева М.М., Вахрушева Е.В., Сергеев В.Г. Биоэлектрохимическое моделирование диффузии толуидинового синего в гидрогеле в присутствии пероксидазы и трипсина. Биофизика, 2021, т. 66, № 5, с. 865-870. Cherenkov I.A., Krivilev M.D., Ignat'eva M.M., Vahrusheva E.V., Sergeev V.G. Bioelectrochemical modeling of toluidine blue diffusion in a hydrogel in the presence of peroxidase and trypsin. Biophysics, 2021, vol. 66, no. 5, pp. 733-737. (In Russ.) Сарбаева Н.Н., Пономарева Ю.В., Милякова М.Н. Макрофаги: разнообразие фенотипов и функций, взаимодействие с чужеродными материалами. Гены и Клетки, 2016, т. 11, № 1, с. 9-17. Sarbaeva N.N., Ponomareva J.V., Milyakova M.N. Macrophages: diversity of phenotypes and functions, interaction with foreign materials. Genes and Cells, 2016, vol. 11, no. 1, pp. 9-17. (In Russ.) Usacheva M.N., Teichert M.C., Biel M.A. The Interaction of Lipopolysaccharides with Phenothiazine Dyes. Lasers Surg. Med., 2003, vol. 33, no. 5, pp. 311-319. Usacheva M.N., Teichert M.C., Biel M.A. The Interaction of Lipopolysaccharides with Phenothiazine Dyes. Lasers Surg. Med., 2003, vol. 33, no. 5, pp. 311-319. Электроаналитические методы. Ред. Шольц Ф., М.: Бином “Лаборатория знаний”, 2010, 326 с. Electroanalytical methods. ed. Sholz F., M.: Binom “Laboratorija znanii”, 2010, 326 p. (In Russ.) Ribatti D. The Staining of Mast Cells: A Historical Overview. Int. Arch. Allergy Immunol., 2018, vol. 176, no. 1., pp. 55-60. Ribatti D. The Staining of Mast Cells: A Historical Overview. Int. Arch. Allergy Immunol., 2018, vol. 176, no. 1., pp. 55-60.