stringtranslate.com

Альгиновая кислота

Macrocystispyrifera — самый крупный вид гигантских водорослей .

Альгиновая кислота , также называемая альгином , представляет собой природный съедобный полисахарид , обнаруженный в бурых водорослях . Он гидрофильен и при гидратации образует вязкую смолу . Соли таких металлов, как натрий и кальций, известны как альгинаты . Цвет его варьируется от белого до желтовато-коричневого. Он продается в нитевидной, гранулированной или порошкообразной форме.

Он является важным компонентом биопленок, продуцируемых бактерией Pseudomonas aeruginosa , основным патогеном, обнаруживаемым в легких некоторых людей, страдающих муковисцидозом . [1] Биопленка и P. aeruginosa обладают высокой устойчивостью к антибиотикам , [2] но чувствительны к ингибированию макрофагами . [3]

Состав

Альгиновая кислота представляет собой линейный сополимер с гомополимерными блоками (1→4)-связанных остатков β-D- маннуроната (М) и α-L- гулуроната (G) соответственно, ковалентно связанных друг с другом в различных последовательностях или блоках. Мономеры могут появляться в гомополимерных блоках последовательных G-остатков (G-блоки), последовательных М-остатков (М-блоки) или чередующихся М- и G-остатков (MG-блоки) . α-L-гулуронат представляет собой эпимер C-5 β-D-маннуроната.

Формы

Альгинаты получают из бурых морских водорослей . Во всем мире многие бурые водоросли класса Phaeophyceae собираются для переработки и переработки в альгинат натрия. Альгинат натрия используется во многих отраслях промышленности, включая пищевую промышленность, корм для животных, удобрения, текстильную печать и фармацевтику. В стоматологическом оттискном материале в качестве средства гелеобразования используется альгинат. Пищевой альгинат является одобренным ингредиентом в обработанных и промышленных продуктах. [4]

Размеры бурых морских водорослей варьируются от гигантских водорослей Macrocystispyrifera , длина которых может достигать 20–40 метров, до толстых, похожих на кожу водорослей длиной от 2–4 м до более мелких видов длиной 30–60 см. Большую часть бурых морских водорослей, используемых для производства альгинатов, собирают в дикой природе, за исключением Laminaria japonica , которую выращивают в Китае для употребления в пищу, а излишки ее материала направляются на производство альгинатов в Китае.

Альгинаты разных видов бурых морских водорослей различаются по своей химической структуре, что приводит к различным физическим свойствам альгинатов. Некоторые виды дают альгинат, дающий прочный гель , другие — более слабый гель, некоторые могут давать кремовый или белый альгинат, в то время как другие трудно гелеобразовать, и их лучше всего использовать для технических применений, где цвет не имеет значения. [5]

Альгинат коммерческого качества извлекается из гигантских водорослей Macrocystispyrifera , Ascophyllum nodosum и видов Laminaria . Альгинаты также производятся двумя бактериальными родами Pseudomonas и Azotobacter , которые сыграли важную роль в раскрытии пути его биосинтеза . Бактериальные альгинаты полезны для производства микро- или наноструктур, пригодных для медицинского применения. [6]

Альгинат натрия (NaC 6 H 7 O 6 ) — натриевая соль альгиновой кислоты. Альгинат натрия представляет собой камедь.

Альгинат калия (KC 6 H 7 O 6 ) — калиевая соль альгиновой кислоты.

Альгинат кальция (CaC 12 H 14 O 12 ) производится из альгината натрия, из которого ион натрия удален и заменен кальцием ( ионный обмен ).

Производство

Производственный процесс, используемый для извлечения альгинатов натрия из бурых морских водорослей, делится на две категории: 1) метод с альгинатом кальция и 2) метод с альгиновой кислотой.

Химически процесс прост, но трудности возникают из-за физического разделения, необходимого между слизистыми остатками вязких растворов, и отделения студенистых осадков, которые удерживают в своей структуре большое количество жидкости и поэтому сопротивляются фильтрации и центрифугированию . [7]

Использование

Альгинат быстро впитывает воду, что делает его полезным в качестве добавки в обезвоженных продуктах, таких как средства для похудения , а также при производстве бумаги и текстиля.

Альгинат также применяется для гидроизоляционных и огнезащитных тканей, в пищевой промышленности как загуститель для напитков, мороженого, косметики, как желирующий агент для желе, известного под кодом Е401 , и колбасных оболочек. [8] [9] Альгинат натрия смешивают с соевым белком, чтобы получить аналог мяса . [10]

Альгинат используется в качестве ингредиента в различных фармацевтических препаратах, таких как «Гевискон» , в которых он в сочетании с бикарбонатом подавляет желудочно-пищеводный рефлюкс .

Альгинат натрия используется в качестве материала для изготовления оттисков в стоматологии , протезировании , гипсовании , а также для создания позитивов при мелкосерийном литье .

Альгинат натрия используется при печати реактивными красками и в качестве загустителя реактивных красителей при трафаретной печати на текстиле . [ нужна цитация ] Альгинаты не вступают в реакцию с этими красителями и легко смываются, в отличие от загустителей на основе крахмала . Он также служит материалом для микрокапсулирования . [11]

Альгинат кальция используется в различных типах медицинских изделий, в том числе в повязках на кожные раны , для ускорения заживления [12] [13] и может быть удален с меньшей болезненностью, чем обычные повязки. [ нужна цитата ]

Альгинатные гидрогели

В исследованиях по реконструкции кости альгинатные композиты обладают благоприятными свойствами, способствующими регенерации, такими как улучшение пористости , пролиферации клеток и механической прочности . [14] Альгинатный гидрогель является распространенным биоматериалом для биоизготовления каркасов и регенерации тканей. [15]

Путем ковалентного присоединения тиоловых групп к альгинату можно придать высокие гелеобразующие и мукоадгезивные свойства in situ. Тиолированный полимер ( тиомер ) образует дисульфидные связи внутри своей полимерной сети и с богатыми цистеином субдоменами слоя слизи. [16] Тиолированные альгинаты используются в качестве гелеобразующих гидрогелей in situ, [17] и находятся на стадии предварительных исследований в качестве возможных мукоадгезивных систем доставки лекарств. [18] Альгинатные гидрогели могут использоваться для доставки лекарств, проявляя реакцию на изменения pH, изменения температуры, окислительно-восстановительный потенциал и присутствие ферментов. [19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дэвис, JC (2002). «Pseudomonas aeruginosa при муковисцидозе: патогенез и персистенция». Обзоры детских респираторных заболеваний . 3 (2): 128–34. дои : 10.1016/S1526-0550(02)00003-3. ISSN  1526-0542. ПМИД  12297059.
  2. ^ Бойд, А; Чакрабарти, AM (1995). «Биопленки Pseudomonas aeruginosa: роль альгинатного экзополисахарида». Журнал промышленной микробиологии . 15 (3): 162–8. дои : 10.1007/BF01569821 . ISSN  0169-4146. PMID  8519473. S2CID  42880806.
  3. ^ Лейд, Дж.Г.; Уилсон, CJ; Ширтлифф, Мэн; Хассетт, диджей; Парсек, MR; Джефферс, АК (1 ноября 2005 г.). «Альгинат экзополисахарида защищает биопленочные бактерии Pseudomonas aeruginosa от гамма-интерферон-опосредованного уничтожения макрофагов» (PDF) . Журнал иммунологии . 175 (11): 7512–8. дои : 10.4049/jimmunol.175.11.7512 . ISSN  0022-1767. PMID  16301659. S2CID  1011606.
  4. ^ «Альгинаты» (PDF) . Служба сельскохозяйственного маркетинга Министерства сельского хозяйства США. 5 февраля 2015 года . Проверено 1 марта 2018 г.
  5. ^ Технический документ ФАО по рыболовству 441, Тевита Байнилога-младший, Школа химии, Университетский колледж, Университет Нового Южного Уэльса и Академия Сил обороны Австралии, Канберра, Австралия
  6. ^ Реммингхорст и Рем (2009). «Микробное производство альгината: биосинтез и применение». Микробное производство биополимеров и полимерных предшественников . Кайстер Академик Пресс. ISBN 978-1-904455-36-3.
  7. ^ Технический документ ФАО по рыболовству, 2003 г.
  8. ^ «Что такое альгинат натрия (E401) в продуктах питания? Свойства, использование, безопасность» . ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ . 14 мая 2020 г.
  9. ↑ Цинь, Иминь (17 июля 2018 г.). Биоактивные морские водоросли для пищевых целей. дои : 10.1016/C2016-0-04566-7. ISBN 9780128133125. Архивировано из оригинала 09.11.2023.
  10. ^ Арасаки, Сейбин; Арасаки, Теруко (январь 1983 г.). Морские овощи с низкой калорийностью и высокой питательностью (1-е изд.). Токио, Япония: Japan Publications, Inc., с. 35. ISBN 0-87040-475-Х.
  11. ^ Айзпуруа-Олайзола, Ойер; Наварро, Патрисия; Вальехо, Азиер; Оливарес, Майтане; Эчебаррия, Нестор; Усобиага, Аресац (1 января 2016 г.). «Микроинкапсулирование и стабильность при хранении полифенолов из отходов винограда Vitis vinifera». Пищевая химия . 190 : 614–621. doi : 10.1016/j.foodchem.2015.05.117. ПМИД  26213018.
  12. ^ Лансдаун AB (2002). «Кальций: потенциальный центральный регулятор заживления ран на коже». Регенерация восстановления ран . 10 (5): 271–85. дои : 10.1046/j.1524-475x.2002.10502.x. PMID  12406163. S2CID  10092676.
  13. ^ Стуббе, Биргит; Миньон, Арн; Деклерк, Хайди; Влиерберге, Сандра Ван; Дубрюэль, Питер (2019). «Разработка желатин-альгинатных гидрогелей для лечения ожоговых ран». Макромолекулярная биология . 19 (8): 1900123. doi :10.1002/mabi.201900123. ISSN  1616-5195. PMID  31237746. S2CID  195355185.
  14. ^ Венкатесан, Дж; Бхатнагар, я; Манивасаган, П; Канг, К.Х.; Ким, СК (2015). «Альгинатные композиты для инженерии костной ткани: обзор». Международный журнал биологических макромолекул . 72 : 269–81. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2014.07.008. ПМИД  25020082.
  15. ^ Растоги, Прасанша; Кандасубраманян, Баласубраманян (10 сентября 2019 г.). «Обзор гидрогелевой биопечати на основе альгината для применения в тканевой инженерии». Биофабрикация . 11 (4): 042001. Бибкод : 2019BioFa..11d2001R. дои : 10.1088/1758-5090/ab331e. ISSN  1758-5090. PMID  31315105. S2CID  197543168.
  16. ^ Лейхнер, К; Йелькманн, М; Бернкоп-Шнурх, А (2019). «Тиолированные полимеры: биоинспирированные полимеры, использующие одну из наиболее важных мостиковых структур в природе». Adv Drug Deliv Rev. 151–152: 191–221. doi :10.1016/j.addr.2019.04.007. PMID  31028759. S2CID  135464452.
  17. ^ Сюй, Г; Ченг, Л; Чжан, Вопрос; Солнце, Ю; Чен, К; Сюй, Х; Чай, Ю; Ланг, М. (2016). «Тиолированный альгинатный гидрогель in situ: мгновенное образование и его применение в гемостазе». J Biomater Appl . 31 (5): 721–729. дои : 10.1177/0885328216661557. PMID  27485953. S2CID  4267830.
  18. ^ Кассем, А.А.; Исса, Д.А.; Котри, Г.С.; Фарид, РМ (2017). «Многослойные мукоадгезивные пленки метформина на основе тиолированного альгината для местной доставки в карман: характеристика in vitro и клиническая оценка». Разработчик лекарств. Индийская Фарм . 43 (1): 120–131. дои : 10.1080/03639045.2016.1224895. PMID  27589817. S2CID  25076932.
  19. ^ Абасализаде, Фархад; Могаддам, Севиль; Ализаде, Эффат; Фазлю, Мохаммед; Торбати, Мохаммадали; Акбарзаде, Абольфазл (13 марта 2020 г.). «Гидрогели на основе альгината как средства доставки лекарств при лечении рака и их применение при перевязке ран и 3D-биопечати». Журнал биологической инженерии . 14 (8). дои : 10.1186/s13036-020-0227-7 . ПМК 7069202 . Проверено 31 января 2024 г. 

Внешние ссылки