Изучение физико-химических и биологических свойств О-карбоксиметилхитозана, полученного из хитозана пчелиного подмора

Цель: Синтез карбоксиметилхитозанов из местного сырья Apis Mellifera, изучение их физико-химических свойств, определение молекулярной массы и биологической активности и создание на их основе антибактериальных биоразлагаемых полимерных композиций.

Методы: Синтезирован карбоксиметилхитозан из подмора пчел, определена его молекулярная масса методом вискозиметрии, степень ацетилирования методом кодуктометрического титрования. Изучены его физико-химические свойства методами ИК-, ЯМР- и РСА-спектроскопии, полученные результаты сопоставлены с квантово-химическими расчетами. В работе представлены результаты гистологического анализа для изучения биологической активности карбоксиметилхитозана.

Результаты: Впервые синтезирован О-карбоксиметилхитозан из хитозана Apis Mellifera и определены оптимальные условия: концентрация гидроксида натрия, соотношение алкилирующего агента, температура и продолжительность процесса, кинетические параметры.

Впервые приготовлены и испытаны на белых крысах мази для ожоговых ран на основе О-карбоксиметилхитозана Apis Mellifera. Определена концентрация гидроксида натрия 30%, необходимая температура для проведения реакции 650 ^оС, продолжительность процесса реакции полимерообразования 3 часа, соотношение хитозана к монохлоруксусной кислоте 1:1, а соотношение хитозана к алкилирующему агенту ИПС 1:50.

Заключение: Мазь на основе карбоксиметилхитозана оказывает противомикробное действие, обладает фармакологической активностью в виде уникального антисептического свойства, препарат не нарушает физиологические функции кожи, не вызывает аллергического состояния организма, не вызывая в нем токсикологических проблем.

1. Jiménez-Gómez CP, Cecilia JA. Chitosan: a natural biopolymer with a wide and varied range of applications. Molecules. 2020;25(17):3981. PMID: 32882899. PMCID: PMC7504732. https://doi.org/10.3390/molecules25173981

2. Rinaudo M, Milas M, Le Dung P. Characterization of chitosan. Influence of ionic strength and degree of acetylation on chain expansion. Int J Biol Macromol. 1993;15(5):281–285. PMID: 8251442. https://doi.org/10.1016/0141-8130(93)90027-J

3. le Dung P, Milas M, Rinaudo M, Desbrières J. Water soluble derivatives obtained by controlled chemical modifications of chitosan. Carbohydrate Polymers. 1994;24(3):209–214. https://doi.org/10.1016/0144-8617(94)90132-5

4. Anitha A, Maya S, Deepa N, et al. Efficient water soluble O-carboxymethyl chitosan nanocarrier for the delivery of curcumin to cancer cells. Carbohydrate Polymers. 2011;83(2):452–461. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.08.008

5. Azuma K, Izumi R, Osaki T, et al. Chitin, chitosan, and its derivatives for wound healing: old and new materials. J Funct Biomater. 2015;6(1):104–142. Retracted in: J Funct Biomater. 2018;9(2):E38. PMID: 25780874. PMCID: PMC4384104. https://doi.org/10.3390/jfb6010104

6. Sudha PN, Gomathi T, Aisverya S. Recent research in the applications of chitin, chitosan and oligosaccharides. In: Khalaf MN. Green Polymers and Environmental Pollution Control. Apple Academic Press; 2015:304–322.

7. Sun T, Zhan B, Zhang W, et al. Carboxymethyl chitosan nanoparticles loaded with bioactive peptide OH-CATH30 benefit nonscar wound healing. Int J Nanomedicine. 2018;13:5771–5786. PMID: 30310280. PMCID: PMC6165789. https://doi.org/10.2147/IJN.S156206

8. Mengliyev A, Ikhtiyarova G. Оbtaining chitin and chitosan Apis mellifera using them in the process of fabric dying. Universum: Chemistry & Biology. 2024;121(7):4–8. https://doi.org/10.32743/unichem.2024.121.7.17788

9. Kurbanova F, Djumaeva M, Khudoynazarova G. Preparation of Apis mellifera carboxymethylchitosan and determination of its molecular weight and degree of acetylation. E3S Web of Conferences. 2023;460:10029. https://doi.org/10.1051/e3s-conf/202346010029

10. Vokhidova NR, Khudoyberdiyev SS, Nurgaliev IN, Rashidova SS. On obtaining binary polyelectrolyte complexes of chitosan Bombyx mori with collagen. Progress on Chemistry and Application of Chitin and its Derivatives. 2023;28:188–203. https://doi.org/10.15259/pcacd.28.017

11. Khojiev DYa, Kurbonova FN. Сreation of a new model of burns in rats with the determination of their degree and the use of carboxymethylchitosan Apis mellifera. Eurasian Journal of Academic Research. 2022;2(6):1115–1120.

12. Mourya VK, Inamdara NN, Tiwari A. Carboxymethyl chitosan and its applications. Advanced Materials Letters. 2010;1(1):11–33. https://doi.org/10.5185/amlett.2010.3108

13. Рашидова С.Ш., Милушева Р.Ю. Хитин и хитозан Bombyx mori: синтез, свойства и применение. Фан; 2009.

14. Ahmadi F, Oveisi Z, Samani SM, Amoozgar Z. Chitosan based hydrogels: characteristics and pharmaceutical applications. Res Pharm Sci. 2015;10(1):1–16. PMID: 26430453. PMCID: PMC4578208.

15. Kłosiński KK, Wach RA, Girek-Bąk MK, et al. Biocompatibility and mechanical properties of carboxymethyl chitosan hydrogels. Polymers (Basel). 2022;15(1):144. PMID: 36616494. PMCID: PMC9823898. https://doi.org/10.3390/polym15010144

16. Ихтиярова Г.А., Маматова Ш.Б., Курбанова Ф. Получение хитина и хитозана из медоносного местного пчелиного подмора Apis Mellifera. Universum: технические науки. 2018;(5):49–52.

17. Kurbonova FN, Ikhtiyarova GA, Khojiev DY. Creation of a new model of burns in rats with the determination of their degree and use of Apis mellifera carboxymethyl chitosan. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2022;(5–6):13–17. https://doi.org/10.29013/AJT-22-5.6-13-17

18. Kurbanova FN, Ikhtiyarova GA. Мethod of obtaining and physico-chemical properties of carboxymethyl ethers of chitosan from bees inanimate. Еurasian Journal of Academic Research. 2022;2(2):467–472.

19. Qurbonova FN, Ixtiyarova GA. Мolecular structure and charge of an atom O-carboxymethylchitosan Apis Mellifera. In: Аctual Problems of the Chemistry of Natural Compounds. Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan; 2022: 190.

20. Kurbonova FN. Apis Mellifera jonsiz asalaridan O-karboksimetilxitozan olinishi va ularning fizik -kimyoviy xossalarini o’rganish. Dissertation abstract. Bukhara State University; 2023. (In Uzbek).

21. Терехов А.Г., Мишина Е.С., Клюева Е.Г., Буканова П.А., Хожиев Д.Я., Григорьян А.Ю. Особенности процесса заживления кожной раны в условиях ишемии при местном лечении комбинацией бензалкония хлорида с декспантенолом. Инновационная медицина Кубани. 2024;(1):113–121. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2024-9-1-113-121