ПОЛУЧЕНИЕ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ

Целлюлоза – это полимер, прежде всего растительного происхождения, продукт фотосинтеза, самый крупнотоннажный из биополимеров. Растения образуют его в фантастическом количестве, около триллиона тонн в год.
Помимо растений, способностью синтезировать целлюлозу обладают простейшие, животные, даже человек при редкой болезни кератодерматите.
Бактериальная целлюлоза (БЦ) имеет важные особенности. Она, в отличие от растительной целлюлозы, представляет собой химически чистый внеклеточный продукт, не содержит лигнина, смол, жиров, восков и не требует отбелки. Она не загрязняет окружающую среду, так как способна к биоразложению и абсолютно нетоксична. Для получения чистой растительной целлюлозы нужно избавиться от примесей – других полимеров клеточной стенки. Все это трудоемко, недешево и экологически вредно.
Благодаря своим особым свойствам БЦ находит применение в технике, медицине, биотехнологии, открывая новые горизонты нанотехнологии. Она используется как матрица для внедрения наночастиц и в то же время является хорошим модельным материалом для исследования закономерностей взаимодействия компонентов нанокомпозитов. Такие композиционные материалы широко используются в медицине как иммуностимулирующие, противовоспалительные и антиоксидантные покрытия.
Нанокомпозиты на основе ГПБЦ отвечают всем требованиям, предъявляемым к раневым покрытиям, кроме этого они обладают хорошей биосовместимостью и не вызывает отторжения организмом.
В связи с этим целью данной работы является выделение и изучение свойств бактериальной целлюлозы с целью получения нанокомпозитов на ее основе.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:
1 Получение и исследование гель – плёнки бактериальной целлюлозы;
2 Получение и изучение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы.

Содержание

Обозначения и сокращения 6
Введение 7
1 Аналитический обзор 9
1.1 Строение и свойства бактериальной целлюлозы 9
1.2 Продуценты бактериальной целлюлозы 12
1.3 Применение бактериальной целлюлозы 18
1.4 Композиционные материалы на основе бактериальной целлюлозы 22
2 Материалы и методы исследования 28
2.1 Объект исследования 28
2.2 Методы исследования 28
2.2.1 Условия культивирования уксуснокислый бактерий 28
2.2.2 Выделение бактериальной целлюлозы 28
2.2.3 Определение pH 29
2. 2.4 Приготовление микроскопических препаратов 29
2.2.5 Определение толщины ГПБЦ 30
2.2.6 Определение прочности и растяжения ГПБЦ 30
2.2.7 Приготовление стандартных растворов антибиотиков 30
2.2.8 Построение калибровочного графика метронидазола 30
2.2.9 Адсорбция антибиотиков на поверхность ГПБЦ 31
2.2.10 Десорбция антибиотиков из ГПБЦ 32
2.2.11 Определение антибиотической активности полученных нанокомпозитов 32
2.2.12 Статистическая обработка данных 33
3 Результаты и их обсуждение 34
3.1 Исследование гель – пленки бактериальной целлюлозы
3.2 Изучение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы 36
3.3 Исследование антибиотической активности нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы 39
Выводы 41
Список использованных источников 42

Курсовая работа содержит 44 страницы печатного текста, 14 рисунков, 3 таблицы, 30 использованных литературных источников.
БАКТЕРИАЛЬНАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА, ГЕЛЬ - ПЛЕНКА БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, УКСУСНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ, НАНОКОМПОЗИТЫ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Цель работы – получение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы и изучение их свойств.
Объектом исследования являлись уксуснокислые бактерии - продуценты бактериальной целлюлозы и нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы.
В результате исследований были получены нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы и изучены их свойства.

Список использованных источников

1 Байклз Н. Целлюлоза и ее производные: В 2 т. Т. 1. / Н. Байклз, Л. Сегал; перевод с англ. под ред. З. А. Роговина. – М. : Мир, 1974. – 499 с.
2 Роговин З. А. Химия целлюлозы / З. А. Роговин. – М. : Химия, 1972. – 520 с.
3 Пиневич А. В. Чудо - пленки, или Слово о бактериальной целлюлозе / А. В. Пиневич // Вестник Санкт-Петербургского университета. – 2007. - № 3. – С. 33 - 39.
4 Sugiyama J. Electron diffraction study оf two crystalline phases occurring in native cellulose from an algal cell wall / J. Sugiyama, R. Vuong, H. Chanzy // Macromolecules. - 1991. – Vol. 24, № 8. - P. 4168 – 4175.
5 Дебабов В. Г. Природные волокна для будущего / В. Г. Дебабов, В. Г. Богуш // Природа. - 1999. - № 2. - С. 73-79.
6 Клечковская В. В. К структуре целлюлозы Acetobacter xylinum / В. В. Клечковская, Ю. Г. Баклагина // Кристаллография. - 2003. - Т. 48, № 5. - С. 813-820.
7 Cannon R. E. Biogenesis of bacterial cellulose / R. E. Cannon, S. M. Anderson // Critical Reviews in Microbiology. - 1991. - Vol. 17, № 6. - P. 435 – 447.
8 Хоулт Д. Определитель бактерий Берджи: в 2 т. Т. 2 / Д. Хоулт, Н. Криза, П. Смита; перевод с англ. под ред. Г. А. Заварзина. - М.: Мир, 1997. - 430 с.
9 Неумывакин И. П. Чайный гриб: природный целитель: мифы и реальность / И. П. Неумывакин. - М.: Диля, 2007. – 160 с.
10 Романова О. В. Лекарственные грибы: индийский морской рис / О. В. Романова. – СПб.: Вектор, 2009. – 88 с.
11 Лияськина Е. В. Биотехнология бактериальных экзополисахаридов: учеб. пособие / Е. В. Лияськина, В. В. Ревин, М. В. Грошев, Ю. К. Лияськин. – Саранск: Мордовский гос. ун-т, 2010. - 120 с.
12 Пат. 2141530 Российская Федерация, Классы пот. C12P19/02, C12N1/20. Состав питательной среды культивирования Acetobacter xylinum для получения бактериальной целлюлозы (варианты) / Хрипунов А. К, Ткаченко А. А.; заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный университет. – № 98108987/13; заявл. 05.05.1998; опубл. 20.11.1999. Бюл. № 16. – 8 с.
13 Kongruang S. Bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum strains from agricultural waste products / S. Kongruang // Appl. Biochem. Biotechnol. - 2008. - Vol. 148, № 3. - Р. 245 - 256.
14 Шамолина И. И. Перспективы использования микробного сырья при получении волокнистых и пленочных материалов / И. И. Шамолина // Химические волокна. - 1997. – №1. - С. 3-10.
15 Хрипунов А. К. Формирование композита на основе комплекса наночастиц Se◦, стабилизированных поливинилпирролидоном, и гель-пленок целлюлозы Acetobacter xylinum / А. К. Хрипунов, А. А. Ткаченко, Ю. Г. Баклагина // Журнал прикладной химии. – 2007. – Т. 80, Вып. 9. – С. 1516 - 1524.
16 Nogi M. Transparent nanocomposites based on cellulose produced by bacterial offer potential innovtion in the electronic device industry / M. Nogi, H. Yano // Advanced Materials. – 2008. – Vol. 20. – P. 1849 – 1852.
17 Боровикова Л. Н. Формирование композита на основе наночастиц селена, стабилизированных N, N, N, N – триметилметакрилоилокси-этиламмоний метилсульфатом, и гель – пленок целлюлозы Acetobacter xylinum / Л. Н. Боровикова, Н. А. Матвеева, Ю. Г. Баклагина, А. К. Хрипунов, А. А. Ткаченко // Журнал прикладной химии. – 2009. – Т. 82, Вып. 11. – С. 1860 – 1864.
18 Волков В. В. Определение размера и фазового состава наночастиц серебра в гель – пленке бактериальной целлюлозы методами малоуглового рентгеновского рассеяния, электронной дифракции и электронной микроскопии / В. В. Волков, В. В. Клечковская, Э. В. Штыкова // Кристаллография. – 2009. – Т. 54, Вып. 2. – С. 197 – 201.
19 Афанасьева О. Лечение молочным грибом / О. Афанасьева. – СПб. : Астрель, 2009. – 61 с.
20 Байклз Н. Целлюлоза и ее производные: В 2 т. Т. 2. / Н. Байклз, Л. Сегал; перевод с англ. под ред. З. А. Роговина. - М. : Мир, 1974. – 510 с.
21 Bae S. Bacterial cellulose production by fed-batch fermentation in molasses medium / S. Bae, M. Shoda // Biotechnol. Prog. - 2004. – Vol. 20, № 5. - Р. 1366 - 1371.
22 Chao Y. Effect of addition of water-soluble polysaccharides on bacterial cellulose production in a 50-L airlift reactor / Y. Chao, M. Mitarai, Y. Sugano, M. Shoda // Biotechnol. Prog. - 2001. – Vol. 17, № 4. - P. 781 – 785.
23 Chao Y. Bacterial cellulose production under oxygen-enriched air at different fructose concentrations in a 50-liter, internal-loop airlift reactor / Y. Chao, Y. Sugano, M. Shoda // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2001. – Vol. 55, № 6. - P. 631 – 679.
24 Cheng H. P. Cultivation of Acetobacter xylinum for bacterial cellulose production in a modified airlift reactor / H. P. Cheng, P. M. Wang, J. W. Chen, W. T. Wu // Biotechnol. Appl. Biochem. - 2002. – Vol. 35, № 2. - P. 125 – 132.
25 Krystynowicz A. Factors affecting the yield and properties of bacterial cellulose / A. Krystynowicz, W. Czaja, A. Wiktorowska-Jezierska // J. Appl Microbiol. Biotechnol. - 2002. - Vol. 29, № 4. - Р. 189 - 195.
26 Mikkelsen D. Influence of different carbon sources on bacterial cellulose production by Gluconacetobacter xylinus strain ATCC 53524 / D. Mikkelsen, B. M. Flanagan, G. A. Dykes, M. J. Gidley // J. Appl. Microbiol. - 2009. – Vol. 107, № 2. - P. 576 – 583.
27 Sani А. Improvements in the production of bacterial synthesized biocellulose nanofibres using different culture methods / А. Sani, Y. Dahman // J. of Chemical Technology and Biotechnology. - 2009. – Vol. 85, № 2. - P. 151 – 164.
28 Zhou L. L. Effect of addition of sodium alginate on bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum / L. L. Zhou, D. P. Sun, L. Y. Hu, Y. W. Li, J. Z. Yang // J. Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2007. – Vol. 34, № 7. - P. 483 – 489.
29 Баклагина Ю. Г. Взаимодействие наночастиц Se0, стабилизированных поливинилпирролидоном, с гель - плёнками целлюлозы Acetobacter xylinum / Ю. Г. Баклагина, А. К. Хрипунов, А. А. Ткаченко [и др.] // Кристаллография. – 2006. – Т. 51, № 4. – С. 659-666.
30 Кубышкин В.А., Блатун Л.А. Метронидазол при анаэробной неклостридиальной инфекции/ Русский медицинский журнал. – 2007. - № 29. – С. 2222 – 2225.