Дослідження взаємодії біоПАР з біологічно активними субстанціями
Автор: Кусько Ольга Віталіївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Фармацевтична біотехнологія
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Кусько О.В., Зярнюк Н.Л. (керівник). Дослідження взаємодії біоПАР з біологічно активними субстратами. Магістерська робота. - Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2020. Розширена анотація Поверхнево-активні речовини (ПАР) мікробного або рослинного походження прийнято називати біосурфоктанти, або біоПАР. Біогенні ПАР мають широкий діапазон функціональної активності, а також низку переваг порівняно з хімічними, а саме: здатність до біодеградації та біодеструкції, нетоксичність, стабільність фізико-хімічних властивостей при зміні зовнішніх чинників, таких як температура, кислотність середовища, присутність солей. [3] Важливою перевагою є можливість промислового синтезу біосурфактантів з використанням дешевої та поновлювальної сировини, доступної у великих кількостях (наприклад, як сировина можуть використовуватись відходи харчових виробництв та сільського господарства). Завдяки своїм корисним властивостям та перевагам біосинтезу біоПАР стали важливим біотехнологічним продуктом. [4] Мікробні біоПАР прийнято розділяти на дві групи. До першої відносять низькомолекулярні сполуки та олігомери (біоПАР або біосурфактанти) такі як гліколіпіди: глюколіпіди, рамноліпіди, трегалозоліпіди, софороліпіди, і ліпопептиди: сурфактин, стрептофактин, поліміксин, граміцидин. Друга група представлена високомолекулярними сполуками (біоемульгаторами, емульсанами), такими як полісахариди, ліпополісахариди, протеїни, ліпопротеїни та їх комплекси. [2] В залежності від своїх властивостей ПАР біогенного походження використовуються як емульгатори, зволожувачі, піноутворювачі, мийні засоби, солюбілізатори тощо. Поверхнево-активні речовини використовуються, наприклад, для зменшення шкоди, заподіяної розливом нафтопродуктів. [5] Розуміння взаємозв’язку структури і активності біосурфактантов, вивчення їх з точки зору основ бактеріології відкриє можливості успішного пошуку нових невідомих ПАР із заданими властивостями. [6] В роботі використовувались РЛ та РБК люб’язно надані Відділом хімії і біотехнології Відділення фізико-хімії горючих копалин Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка Національної академії наук України (ВФХГК ІФОХВ). Встановлена висока ефективність, низька токсичність та екологічна безпека цих біоПАР, що доводить визначає перспективу їх використання в екологічно безпечних технологіях, зокрема для стимулювання росту рослин [7]. Проведені за класичною методикою дослідження показали високу солюбілізаційну здатність РЛ і РБК. Однак, для багатьох БАС дуже важливим (і деколи обмеженим) є вибір розчинника для утворення органічної фази. [3] Тому були проведено додаткове дослідження для конкретних БАС. Як розчинник для S-естеру n-амінобензолтіосульфокислоти було вибрано етилацетат.[8] Солюбілізація відбувалась при кімнатній температурі та постійному струшуванні протягом 1 год на приладі WU-4. Розділювали водну та органічну фази відстоюванням. По результатах дослідження можна зробити висновок, що солюбілізація не відбулась так як потрібно для одержання солюбілізату необхідної концентрації. Очевидно, що проблема вибору розчинника БАС у попередніх дослідженнях, як свідчить аналіз літературних джерел досліджена недостатньо. Тому ми провели перевірку розчинності РЛ і РБК у найбільш широко використовуваних для проведення солюбілізації розчинниках. Таким чином з’ясувалося, і РЛ та РБК не підходить для використання в якості солюбілізуючої речовини для тіосульфонатів. Як показують результати досліджень РЛ і РБК затні утворювати емульсію у всії запрорпонованих гідрофобних субстратах: оліях (соняшниковій, соєвій, оливковій), розчинників (бензолу, гексану, хлороформу, гасу). Усі досліджувані речовини утворювали емульсії типу О/В. Емульсії утворвались у всьому діапазоні рН, однак найкращі результати спостерігались у діапазоні рН = 5-9. [9] Однак найкращі результати було отримано із використанням іншого способу одержання дисперсій, а саме – при використанні розчинників, що розчинні один в одному. Нами було проведено дослід з утворенням емульсії 1,3-дифеніл-5-(4-гідрокси-3,5-ди-трет-бутилфеніл)-2-піразолін (ДГП), розчиненого у ДМСО і перенесенні його у воду з додаванням РЛ та РБК як біологічної поверхнево активної речовини, ми отримали стійку емульсію зі збереженням властивостей вихідної БАС. [1] Об’єкт дослідження - рамноліпіди та бактеріальний комплекс рамноліпідів. Сфера досліджень - функціональне призначення рамноліпідів та бактеріального комплексу рамноліпідів. Мета дослідження: дослідження властивостей продукованих Pseudomonas РЛ та РБК, їх взаємодії з біологічно активними сполуками, та на основі проведених досліджень визначення функціонального призначення біоПАР. Ключові слова: біоПАР, рамноліпід, бактеріальний комплекс рамноліпідів, Pseudomonas, біологічно активні речовини. Список літератури 1. Khomyak S.V., Zayarnyuk N.L., Yaremkevych O.S., Chervetsova V.G., Gubriy Z.V. Biological activity of aqueous solutions of 1,3-diphenyl-5- (4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) -pyrazoline-2. Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic". - 2008. - № 609: Chemistry, technology of substances and their application. - P. 120-123. - Bibliography: 15 titles. 2. Kalinovskaya N.I. The future of microbial surfactants. [Electronic resource] - Access mode: http://www.fegi.ru/primorye/doctor/mikrob.htm 3. Dahrazma B., Mulligan C.N., Nieh M.P. (2008). Effects of additives on the structure of rhamnolipid (biosurfactant): A small-angle neutron scattering (SANS) study. J. Colloid Interface Sci. - 319 (2008) – 590. doi: 10.1016/j.jcis.2007.11.045 4. T. Pokynbroda, I. Karpenko, H. Midyana, O. Karpenko. (2019). Isolation of Surfactants Synthesized by the Pseudomonas Bacteria and Study of Their Properties. Innov Biosyst Bioeng, Vol 3, No 2 pp. 70-76: https://doi:10.20535/ibb.2019.3.2.165838. 5. Boldyrev B.G., Kolpakova L.E., Pershin G.M., Milovanova S.N., Pozharskaya L.M. (1968) Esulan - a new tool for the treatment of epidermophytia of the feet / // Chem. Farm. Magazine. 1968 - v. 2 - №4 - p. 12-16 6. Pirollo M.P.S., Mariano A.P., Lovaglio R.B.,. Costa S.G.V.A.O, Walter V., Hausmann R., Contiero. (2008). Biosurfactant synthesis by Pseudomonas aeruginosa LBI isolated from a hydrocarbon-contaminated site. J. J. Appl. Microbiol. 105 - (2008) 1484. doi: 10.1111/j.1365-2672.2008.03893.x. 7. Ivanysko O.V. (2013) Biosynthesis of surfactants bacteria of the genus Bacillus. Problems of environmental biotechnology. 2013;(2):8–14. doi: 10.18372/2306-6407.2.5523 8. I. Semeniuk, V. Kochubei, V. Skorokhoda, T. Pokynbroda, H. Midyana, E. Karpenko V. Melnyk. (2020). Biosynthesis products of Рseudomonas sp. PS-17 strain metabolites. 1. Obtaining and thermal characteristics Chem. Chem. Technol., 2020, Chemistry Vol. 14, No. 1, pp. 26–31 doi:10.23939/chcht14.01.026 9. Karpenko O.V., Vildanova R.I., NS Shcheglova. (2015) Influence of microbial surfactants on the growth of legumes. Biotechnologia. doi: 10.15407/biotech8.01.076