Сегодня - 08.03.2021

Разработаны безопасные методы синтеза сульфатированных полисахаридов

25 января 2021
 
Химики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» создали два новых способа получения модернизированных полисахаридов с антикоагулянтными свойствами. Замена токсичных реагентов кислотами сделает метод сульфатирования полисахаридов эффективнее и безопаснее для окружающей среды. Результаты исследования опубликованы в международном сборнике конференций Software Engineering Perspectives in Intelligent Systems и журнале Journal of Molecular Modeling
 
Полисахариды галактоманнаны, к которым относится гуаровая камедь, — полимерные производные сложных углеводов, состоящие из галактозы и маннозы. Эти нетоксичные соединения широко используются в качестве пищевых добавок, стабилизаторов, флокулянтов, загустителей и гелеобразователей. Фармакологические исследования показали, что галактоманнаны и соединения на их основе обладают гепатопротекторным, обезболивающим и антикоагулянтными свойствами. Особо перспективными для биомедицины считают сульфатные производные галактоманнанов, поскольку встраивание сульфатной группы в молекулу биополимера увеличивает его биоразлагаемость и растворимость в воде. Однако при химической модификации галактоманнанов используют токсичные и агрессивные вещества, загрязняющие окружающую среду.
 
Изображение гуаровой камеди (слева) и сульфатированной гуаровой камеди (справа), сделанное сканирующим электронным микроскопом
   Изображение гуаровой камеди (слева) и сульфатированной гуаровой камеди (справа), сделанное сканирующим электронным микроскопом
 
Химики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с зарубежными коллегами модифицировали процедуру получения сульфатированных полисахаридов двумя различными способами, сделав ее более безопасной. В первом варианте методики учёные заменили агрессивные растворители и реагенты на сульфаминовую кислоту и мочевину, во втором — на хлорсульфоновую кислоту с диоксаном. Ученые обнаружили сульфатирующие комплексы, обладающие необходимой реакционной способностью для получения новых сульфатированных производных галактоманнанов.
 
Ученые использовали образцы пищевого галактоманнана — гуаровой камеди, полученные из бобовых травянистых растений, в частности горохового дерева. Они отличаются большой молекулярной массой и особым соотношением галактозы и маннозы. Как отмечают ученые, источник растений и содержание сахаров — важны. Именно они отвечают за растворимость полисахаридов в воде и потенциал их использования в качестве биологически активного вещества. Добавление в структуру молекулы полисахарида сульфатной группы увеличивает водорастворимость соединения и активирует в нем антикоагулянтные свойства. По словам исследователей, благодаря этому полисахарид может снижать свертываемость крови и использоваться для профилактики тромбозов.
 
Для эффективных способов получения сульфатированных полисахаридов химики опробовали различные реагенты, которые обладают похожими свойствами и хороши для получения целевого вещества. Такими оказались хлорсульфоновая и сульфаминовая кислоты. Однако выигрыш в экологичности и количестве получаемого материала, привел к потере в скорости реакции. Более безопасным ученые признали относительно медленный метод с сульфаминовой кислотой. Хлорсульфоновая кислота представляет бо́льшую опасность, но при этом она более реакционно способная и реакция с ней протекает быстрее.
 
«Полисахариды высших растений, в том числе галактоманнаны, безвредны для организма человека и обладают иммуномодулирующими свойствами. Сульфатированные производные таких галактоманнанов могут быть использованы в фармацевтике как потенциальные антиоксиданты, противовирусные препараты и новый класс антикоагулянтов. Целью нашей работы была оптимизация процесса сульфатирования галактоманнана. Разработанные методы безвредны, в отличие от традиционных. Мы получаем такое же биологическое вещество, как и раньше, но при этом не используем каких-то токсичных, коррозионных веществ, которые влияют на окружающую среду. Это является важным шагом на пути к экологической безопасности этого химического процесса. Однако из-за того, что на новые методы уходит много времени, перед нами стоит новая задача — найти баланс между скоростью и безопасностью реакции», — рассказал научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат химических наук Александр Сергеевич Казаченко. 
 
Ученый отметил, что безопасные методы будут полезны для дальнейшего масштабирования процесса в крупных объемах. Особенно многообещающей выглядит дальнейшая модификация сульфатов полисахаридов в средства адресной доставки лекарств в клетки организма. В планах красноярских химиков провести такую работу.
 
Исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-33-70256).
 
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
 
Поделись с друзьями: 

Система Orphus