|
[43]
Kinetics and mechanism of poly(3-hydroxybutyrate) degradation
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Rebrov A.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.G., Filatova E.A., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Zaikov G.E., Artsis M.I.
Bulletin of Kazan Technological University.
2014,
V. 17, № 4, 145–151.
Абстракт
PDF
This work is designed to be an informative source for biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) and its derivatives’
research. We focuses on hydrolytic degradation kinetics at 37 and 70°C in phosphate buffer to compare PLA and PHB
kinetic profiles. Besides, we reveal the kinetic behavior for copolymer PHBV (20% of 3-hydroxyvalerate) and the
blend PHB-PLA. The intensity of biopolymer hydrolysis characterized by total weight lost and the viscosity-averaged
molecular weight (MW) decrement. The degradation is enhanced in the series PHBV < PHB < PHB-PLA blend < PLA.
Characterization of PHB and PHBV includes MW and crystallinity evolution (x-ray diffraction) as well as AFM
analysis of PHB film surfaces before and after aggressive medium exposition. The important impact of MW on the
biopolymer hydrolysis is shown.
Работа посвящена биоразлагаемому поли(3-гидроксибутирату) и исследованию его производных. Исследована кинетика гидролитического разложения при 37 и 70°С в фосфатном буфере для сравнения кинетических профилей ПЛЛ и ПГБ. Кроме того, изучена кинетика для сополимера ПГБВ (20% 3-гидроксивалерата) и смеси ПГБ-ПЛЛ. Интенсивность гидролиза биополимера характеризуется общей потерей массы и уменьшением усреднённой молекулярной массы (ММ). Разложение усиливается в серии ПГБВ < ПГБ < смесь ПГБ-ПЛЛ < PLA. Характеристики ПГБ и ПГБВ включают ММ и изменение кристалличности (дифракции рентгеновских лучей), а также АСМ-анализ поверхности ПГБ-плёнок до и после экспозиции в агрессивной среде. Показано влияние ММ на гидролиз биополимера.
[42']
In vivo and in vitro development and study of Osteoplastic material based on hydroxyapatite, poly-3-hydroxybutyrate and sodium alginate composition
Gazhva J.V., Bonartsev A.P., Mukhametshin R.F., Zharkova I.I., Andreeva N.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Bespalova A.E., Zernov A.L., Ryabova V.M., Ivanova E.V., Bonartseva G.A., Mironov A.A., Shaitan K.V., Volkov A.V., Muraev A.A., Ivanov S.Y.
Sovremennye Tehnologii v Medicine.
2014,
V. 6, № 1, 6–11.
Абстракт
PDF
The aim of the investigation was to develop a new synthetic material based on poly-3-hydroxybutyrate, sodium alginate and hydroxyapatite in the form of a paste and study in vitro and in vivo its efficiency when repairing bone defects.
Materials and Methods. For a paste we used poly-3-hydroxybutyrate (PHB) developed microbiologically, with molecular weight of 52 kDa, hydroxyapatite (HAP) and sodium alginate (Sigma-Aldrich, Germany).
Results. A comparative study of implantation results of HAP–PHB and xenogeneic osseous non-demineralized collagen with a defect covered by PHB membrane showed that by day 180 critical bone defect healed completely in a group with HAP–PHB implantation. Despite the fact that cortical plate formed in a group of patients with implantation of xenogeneic osseous non-demineralized collagen, chronic productive inflammation results in osseous tissue rarefaction and fibrosis formation in interjoist that can have a negative effect on mechanical properties of the bone.
Conclusion. The obtained biomaterial based on composite microparticles from PHB and HAP in alginate gel can be used as a filling agent to correct bone tissue defects, since in its structure there are combined solid support elements and a substance able to maintain optimal microenvironment for cell culture.
[42]
Разработка и исследование in vivo и in vitro костно-пластического материала на основе композиции гидроксиапатита, поли-3-оксибутирата и альгината натрия
Гажва Ю.В., Бонарцев А.П., Мухаметшин Р.Ф., Жаркова И.И., Андреева Н.В., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Беспалова А.Е., Зернов А.Л., Рябова В.М., Иванова Э.В., Бонарцева Г.А., Миронов А.А., Шайтан К.В., Волков А.В., Мураев А.А., Иванов С.Ю.
Современные технологии в медицине.
2014,
т. 6, № 1, 6-13.
Абстракт
PDF
Цель исследования — разработка нового синтетического материала на основе поли-3-оксибутирата, альгината натрия и гидроксиапатита в виде пасты и исследование in vitro и in vivo его эффективности при восстановлении костных дефектов.
Материалы и методы. Для разработки пасты использовали поли-3-оксибутират (ПОБ), полученный микробиологическим путем, с молекулярной массой 52 кДа, гидроксиапатит (ГАП) и альгинат натрия (Sigma-Aldrich, Германия).
Результаты. При сравнительном изучении результатов имплантации ГАП–ПОБ и ксеногенного костного недеминерализованного коллагена с перекрытием дефекта мембраной ПОБ выявлено, что к 180-м суткам наблюдения критический костный дефект полностью зажил в группе с имплантацией ГАП–ПОБ. Несмотря на то, что образование кортикальной пластинки происходит и в группе с имплантацией ксеногенного костного недеминерализованного коллагена, хроническое продуктивное воспаление приводит к разрежению костной ткани и формированию фиброза в межбалочном пространстве, что может негативно отразиться на механических свойствах кости.
Заключение. Полученный биоматериал на основе композитных микрочастиц из ПОБ и ГАП в альгинатном геле можно использовать в качестве наполнителя при устранении дефектов костной ткани, так как в его структуре сочетаются элементы твердой подложки и вещество, способное поддерживать оптимальное микроокружение для клеточной культуры.
[41]
The terpolymer produced by Azotobacter chroococcum 7B: effect of surface properties on cell attachment
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Boskhomdzhiev A.P., Zharkova I.I., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Mahina T.K., Charitonova E.P., Samsonova O.V., Zernov A.L., Zhuikov V.A., Efremov Yu.M., Voinova V.V., Bonartseva G.A., Shaitan K.V.
PLoS ONE.
2013,
vol. 8, № 2, e57200.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1371/journal.pone.0057200
The copolymerization of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) is a promising trend in bioengineering to improve
biomedical properties, e.g. biocompatibility, of this biodegradable polymer. We used strain Azotobacter
chroococcum 7B, an effective producer of PHB, for biosynthesis of not only homopolymer and its main
copolymer, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHB-HV), but also novel terpolymer,
poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)-poly(ethylene glycol) (PHB-HV-PEG), using sucrose as the primary
carbon source and valeric acid and poly(ethylene glycol) 300 (PEG 300) as additional carbon sources. The
chemical structure of PHB-HV-PEG was confirmed by 1H nuclear-magnetic
resonance analysis. The physico-chemical properties (molecular weight, crystallinity, hydrophilicity, surface
energy) of produced biopolymer, the protein adsorption to the terpolymer, and cell growth on biopolymer films
were studied. Despite of low EG monomers content in bacterial-origin PHB-HV-PEG polymer, the terpolymer
demonstrated significant improvement in biocompatibility in vitro in contrast to PHB and PHB-HV polymers,
which may be coupled with increased protein adsorption, hydrophilicity and surface roughness of PEG-containing
copolymer.
[40]
Синтетические материалы, используемые в стоматологии для замещения дефектов костной ткани
Иванов С.Ю., Мухаметшин Р.Ф., Мураев А.А., Бонарцев А.П., Рябова В.М.
Современные проблемы науки и образования.
2013,
№ 1, 60.
Абстракт
PDF
Приведен анализ отечественных и зарубежных источников специальной литературы, отражающих положительные и
отрицательные свойства материалов, используемых в современной стоматологической практике для замещения дефектов
костной ткани. Учитывая высокую востребованность в использовании костнозамещающих материалов в хирургической
стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, сделан акцент на значимость разработки нового синтетического материала
для замещения дефектов костной ткани. Синтетические материалы на основе искусственного ГАП по ряду характеристик
превосходят ГАП животного происхождения. Они исключают возможность переноса инфекционных заболеваний, позволяют
регулировать скорость резорбции за счет особенностей синтеза, различных замещений фосфатных и гидроксильных
групп в структуре апатита. Это характеризует синтетический ГАП как перспективный остеопластический материал для
использования во всех областях костно-пластической хирургии.
[39]
Кинетика и динамика выведения ивермектина из организма овец после применения препарата иверлонг (сообщение 1)
Енгашева Е.С., Русаков С.В., Бонарцев А.П., Яковлев С.Г.
Международный вестник ветеринарии.
2013,
№ 3, 9-13.
Абстракт
PDF
В настоящей работе приведены исследования биополимерной лекарственной формы пролонгированного высвобождения противопаразитарного
препарата Иверлонг, изучена кинетика и динамика выведения ивермектина
из организма овец. Полученные данные свидетельствуют о том, что пролонгированное высвобождение ивермектина из микросфер за счет диффузии лекарственного вещества из полимерной матрицы приводит к более
эффективным пролонгированным действиям препарата за счет продолжительного
равномерного высвобождения лекарственной формы препарата, а также высокой биосовместимости полимерной лекарственной формы.
[38]
Cell attachment on poly(3-hydroxybutyrate)-poly(ethylene glycol) copolymer produced by Azotobacter chroococcum 7B
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Zharkova I.I., Boskhomdzhiev A.P., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Makhina T.K., Kharitonova E.P., Samsonova O.V., Feofanov A.V., Voinova V.V., Zernov A.L., Efremov Yu M., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P.
BMC Biochemistry.
2013,
vol. 14, № 12, 1-13.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1186/1471-2091-14-12
Background. The improvement of biomedical properties, e.g. biocompatibility, of
poly(3-hydroxyalkanoates) (PHAs) by copolymerization is a promising trend in bioengineering. We used
strain Azotobacter chroococcum 7B, an effective producer of PHAs, for biosynthesis of not only
poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) and its main copolymer, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)
(PHB-HV), but also alternative copolymer, poly(3-hydroxybutyrate)-poly(ethylene glycol) (PHB-PEG).
Results. In biosynthesis we used sucrose as the primary carbon source and valeric acid or
poly(ethylene glycol) 300 (PEG 300) as additional carbon sources. The chemical structure of PHB-PEG and
PHB-HV was confirmed by 1H nuclear-magnetic resonance (1H NMR) analysis. The physico-chemical properties (molecular weight, crystallinity, hydrophilicity, surface energy) and surface
morphology of films from PHB copolymers were studied. To study copolymers biocompatibility in vitro the
protein adsorption and COS-1 fibroblasts growth on biopolymer films by XTT assay were analyzed.
Both copolymers had changed physico-chemical properties compared to PHB homopolymer: PHB-HV and PHB-PEG
had less crystallinity than PHB; PHB-HV was more hydrophobic than PHB in contrast to PHB-PEG appeared to
have greater hydrophilicity than PHB; whereas the morphology of polymer films did not differ
significantly. The protein adsorption to PHB-PEG was greater and more uniform than to PHB and PHB-PEG
copolymer promoted better growth of COS-1 fibroblasts compared with PHB homopolymer.
Conclusions. Thus, despite low EG-monomers content in bacterial origin PHB-PEG copolymer, this
polymer demonstrated significant improvement in biocompatibility in contrast to PHB and PHB-HV
copolymers, which may be coupled with increased protein adsorption and hydrophilicity of PEG-containing
copolymer.
[37]
Использование мембранной техники для направленной регенерации костной ткани при хирургических стоматологических вмешательствах
Иванов С.Ю., Гажва Ю.В., Мураев А.А., Бонарцев А.П.
Современные проблемы науки и образования (медицинские науки).
2012,
№ 3, 74.
Абстракт
PDF
Приведен анализ отечественных и зарубежных источников специальной литературы, отражающих положительные и
отрицательные свойства резорбируемых и нерезорбируемых мембран. Представлены новые, современные мебраны,
используемые для направленной костной регенерации. Обозначены принципиально новые подходы в лечении пациентов
с заболеваниями пародонта. Дана характеристика метода направленной тканевой регенерации (GTR), показана его
клиническая эффективность в комплексном применении с остеоиндуктивными и остеокондуктивными костезамещающими
материалами. Учитывая высокую востребованность в использовании изолирующих мембран в хирургической стоматологии
как при регенеративном лечении воспалительно-деструктивных заболеваний пародонта, так и при проведении костной
пластики до и во время дентальной имплантации, сделан акцент на значимость разработки новой синтетической
биодеградируемой мембраны для направленной костной регенерации.
[36]
Hydrolytic Degradation of Poly(3-hydroxybutyrate), Polylactide and their Derivatives: Kinetics, Crystallinity, and Surface Morphology
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Rebrov A.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Filatova E.A., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Zaikov G.E.
Molecular Crystals and Liquid Crystals.
2012,
vol. 556, № 1, 288-300.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1080/15421406.2012.635982
Hydrolytic degradations of biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), polylactide (PLA) and their derivatives
were explored by kinetic and structure methods at 37 and 70°C in phosphate buffer. It was revealed the
kinetic profiles for copolymer PHBV (20% of 3-hydroxyvalerate) and the blend PHB-PLA (1:1 wt. ratio). The
intensity of biopolymer hydrolysis depending on temperature is characterized by total weight loss and the
viscosity-averaged molecular weight decrement ( ΔMW) as well as by WAXS and AMF techniques.
Characterization of PHB and PHBV includes both ΔMW and crystallinity evolution (x-ray diffraction) as well
as the AFM analysis of PHB film surfaces before and after aggressive medium exposition. The degradation is
enhanced in the series PHBV < PHB < PHB-PLA blend < PLA. The impact of MW on the biopolymer hydrolysis
is shown.
[35]
Degradation of poly(3-hydroxybutyrate) and its derivates: characterization and kinetic behavior
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Voinova V.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Zharkova I.I., Zernov A.L., Filatova E.A., Bagrov D.V., Rebrov A.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L.
Chemistry and Chemical Technology.
2012,
vol. 6, № 4, 385-392.
Абстракт
PDF
DOI: 10.23939/chcht06.04.385
We focused on hydrolytic degradation kinetics
at 310 and 343 K in phosphate buffer to compare PLA and
PHB kinetic profiles. Besides, we revealed the kinetic
behavior for copolymer PHBV (20 % of
3-hydroxyvalerate) and the blend PHB-PLA (1:1). The
intensity of biopolymer hydrolysis is characterized by
total weight lost and the viscosity-averaged molecular
weight (MW) decrement. The degradation is enhanced in
the series PHBV < PHB < PHB-PLA blend < PLA.
Characterization of PHB and PHBV includes MW and
crystallinity evolution (X-ray diffraction) as well as AFM
analysis of PHB film surfaces before and after aggressive
medium exposition. The important impact of MW on the
biopolymer hydrolysis is shown.
[34]
Влияние модификации поли-3-оксибутирата полиэтиленгликолем на жизнеспособность клеток, культивиируемых на полимерных пленках
Жаркова И.И., Бонарцев А.П., Босхомджиев А.П., Ефремов Ю.М., Багров Д.В., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Иванов Е.А., Воинова В.В., Яковлев С.Г., Зернов А.Л., Филатова Е.В., Андреева Н.В., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В.
Биомедицинская химия.
2012,
т. 58, № 5, 579-591.
Абстракт
PDF
DOI: 10.18097/pbmc20125805579
Биоразлагаемый полимер бактериального происхождения, поли-3-оксибутират (ПОБ), активно исследуется как биоматериал для тканевой инженерии. Однако факторы, определяющие биосовместимость этого полимерного материала, в настоящее время остаются не до конца ясны. С целью исследования влияния свойств поли-3-оксибутирата на жизнеспособность культивируемых на нем клеток была проведена модификация полимерного материала с использованием гидрофильного полимера полиэтиленгликоля 300 (ПЭГ). Были получены композиты ПОБ/ПЭГ с различным содержанием ПЭГ (10, 20, 30 и 50%), после чего 95% ПЭГ было удалено из композитов в ходе инкубации в воде. Были исследованы шероховатость и гидрофильность поверхности пленок методами атомно-силовой микроскопии и измерения контактного угла смачивания, соответственно. Была исследована биосовместимость плёнок in vitro на культуре фибробластов линии COS-1. Показано, что как шероховатость полимерной поверхности, так и ее гидрофобность прямо пропорциональны исходному содержанию ПЭГ в композитах ПОБ/ПЭГ. Показано, что интенсивность роста фибробластов линии COS-1 на полимерных пленках определяет сочетание двух основных физико-химических свойств полимерной поверхности: шероховатости и гидрофильности. Оптимальной шероховатостью для роста клеток линии COS-1 является средняя шероховатость более 25 нм, предельных значений контактного угла смачивания, ответственных за относительно высокую жизнеспособность клеток, найдено не было. Это свидетельствует о том, что наибольшее влияние на рост клеток оказывает шероховатость поверхности пленок, а уровень гидрофильности полимерной поверхности вызывает дополнительный положительный эффект на жизнеспособность прикрепившихся на плёнках клеток через посредство формирования на ней слоя адсорбированного белка. Таким образом, модификация полимерного материала ПОБ с использованием ПЭГ привело к улучшению жизнеспособности клеток, культивируемых на полимерных пленках in vitro. Полученные данные можно использовать для разработки таких медицинских изделий, как хирургические заплаты и пародонтологические мембраны.
[33']
Prolonged release of chlorambucil and etoposide from poly-3-oxybutyrate-based microspheres
Filatova E.V., Yakovlev S.G., Bonartsev A.P., Mahina T.K., Myshkina V.L., Bonartseva G.A.
Applied Biochemistry and Microbiology.
2012,
vol. 48, № 6, 598-602.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S000368381206004X
Microspheres were obtained on the basis of poly(3-oxibutyrate) (POB) with the inclusion of the Chlorambucil and
Etoposide cytostatic drugs in a polymer matrix, and the morphology, kinetics of drug release from microspheres,
and the interaction between microspheres and tumor cells in vitro were studied. Data on the kinetics of
drug release suggests that a prolonged release occurs by drug diffusion from the polymer matrix at the initial
stage and at the expense of hydrolytic degradation of the polymer at a later stage. A study of the
biocompatibility and biological activity of biopolymeric microspheres showed that chlorambucil operates actively
and strongly inhibits the growth of cultured cells for a short time (24 h). Etoposide acts weaker (the
percentage of cell growth suppression during 48 h does not exceed 50%), but subsequently it has a basis for the
creation of new dosage forms with prolonged action of Etoposide and chlorambucil for cancer therapy.
[33]
Пролонгированное высвобождение хлорамбуцила и этопозида из полимерных микросфер из поли-3-оксибутирата
Филатова Е.В., Яковлев С.Г., Бонарцев А.П., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Бонарцева Г.А.
Прикладная биохимия и микробиология.
2012,
т. 48, № 6, 662-667.
Абстракт
PDF
Получены микросферы на основе поли-3-оксибутирата (ПОБ) с включением в полимерную матрицу цитостатических
лекарственных веществ (ЛВ) хлорамбуцила и этопозида, изучены морфология, кинетика высвобождения ЛВ из
микросфер и взаимодействие микросфер с опухолевыми клетками рака молочной железы человека линии MFC-7
in vitro. Полученные данные свидетельствуют о том, что пролонгированное высвобождение ЛВ происходит
за счет диффузии лекарственного вещества из полимерной матрицы на начальном этапе и за счет
гидролитической деструкции полимера на более поздних этапах. При изучении биосовместимости и
биологической активности биополимерных микросфер показано, что хлорамбуцил сильнее подавляет рост
культивируемых опухолевых клеток за короткое время (24 ч). Этопозид действует слабее (подавление роста
клеток за 48 ч не превышает 50%), однако в дальнейшем он имеет долгий пролонгированный эффект
высвобождения ЛВ из полимерной матрицы. Изучаемая система может послужить основой создания новых
лекарственных форм пролонгированного действия этопозида и хлорамбуцила для терапии онкозаболеваний.
[32']
Sustained release of the antitumor drug paclitaxel from poly(3-hydroxybutyrate)-based microspheres
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Filatova E.V., Soboleva G.M., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Popov V.O., Kirpichnikov M.P.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry.
2012,
vol. 6, iss. 1, 42–47.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S1990750812010027
The development of time-delayed controlled release formulations based on biodegradable polymers is a
promising trend in modern pharmacology. Polyhydroxyalkanoates (PHA) attract increasing attention due to
their biodegradability and high biocompatibility, which make them suitable for the development of novel
drug dosage forms. We have prepared poly(3-hydroxybutyrate) (PHB)-based microspheres loaded with the
antitumor drug paclitaxel and investigated morphology, drug release kinetics and the effect of these
microspheres on tumor cells in vitro. The data on the kinetics of drug release, biocompatibility
and biological activity of the biopolymer microspheres in vitro have demonstrated that the studied
system of prolonged drug release had lower toxicity and higher efficiency compared to the traditional
dosage forms of paclitaxel.
[32]
Пролонгированное высвобождение противоопухолевого лекарственного вещества, паклитаксела, из микросфер на основе поли-3-оксибутирата
Бонарцев А.П., Яковлев С.Г., Филатова Е.В., Соболева Г.М., Махина Т.К., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В., Попов В.О., Кирпичников М.П.
Биомедицинская химия.
2011,
т. 57, вып. 2, 232-240.
Абстракт
PDF
Создание лекарственных систем пролонгированного действия на основе биоразлагаемых полимеров является
перспективным направлением в современной фармакологии. Полиоксиалканоаты (ПОА) в последнее время
привлекают все больше внимания благодаря их способности к биоразложению и высокой биосовместимости,
что делает их пригодными для создания новых лекарственных форм. Были получены микросферы на основе
поли-3-оксибутирата (ПОБ) с включением в полимерную матрицу противоопухолевого лекарственного вещества
(ЛВ), паклитаксела, и изучены морфология, кинетика высвобождения ЛВ из микросфер и взаимодействие микросфер
с опухолевыми клетками in vitro. Полученные данные по кинетике высвобождения ЛВ, биосовместимости и
биологической активности биополимерных микросфер in vitro показали, что изучаемая система
пролонгированного высвобождения ЛВ обладает меньшей токсичностью и большей эффективностью по сравнению с
противоопухолевым препаратом в традиционной лекарственной форме.
[31']
Poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate)-based biopolymer systems
Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry.
2011,
vol. 57, iss. 4, 374-391.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S1990750811010045
Biodegradable biopolymers attract much attention in biology and medicine due to its wide application. The
present review considers a biodegradable and biocompatible polymer of bacterial origin,
poly(3-hydroxybutyrate), which has wide perspectives in medicine and pharmaceutics. It highlights basic
properties of biopolymer (biodegradability and biocompatibility) and also biopolymer systems: various
materials, devices and compositions based on the biopolymer. Application of poly(3-hydroxybutyrate)-based
biopolymer systems in medicine as surgical implants, in bioengineering as cell culture scaffolds, and in
pharmacy as novel drug dosage forms and drug systems are also considered.
[31]
Поли-3-оксибутират и биополимерные системы на его основе
Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В., Кирпичников М.П.
Биомедицинская химия.
2011,
т. 57, вып. 4, 374-391.
Абстракт
PDF
Биодеградируемые биополимеры привлекают повышенное внимание в биологии и медицине благодаря чрезвычайно
широкому спектру их применения. Обзор посвящен биоразлагаемому и биосовместимому полимеру бактериального
происхождения, поли-3-оксибутирату, имеющему широкие перспективы использования в медицине и фармацевтике.
Подробно рассмотрены основные свойства этого биополимера: способность к биодеградации и биосовместимость,
а также биополимерные системы: различные материалы, изделия и композиции на его основе. Рассмотрено
использование биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата в медицине в качестве хирургических
имплантатов, в биоинженерии – в качестве каркасов для клеточных культур, в фармацевтике – в качестве новых
лекарственных форм и систем.
[30]
Биодеградация, биосовместимость и биомедицинское применение поли(3-оксибутирата)
Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Бонарцева Г.А., Босхомджиев А.П., Заиков Г.Е.
Пластические массы.
2010,
№ 3, 6-23.
Абстракт
PDF
Biodegradable biopolymers attract much attention in biology and medicine due to its wide application. The present review is designed to be a comprehensive source for research of biodegradable and biocompatible bacterial polymer, poly(3-hydroxybutyrate). This paper focuses on basic properties of biopolymer: biodegradability and biocompatibility. Application of biopolymer systems based on poly(3-hydroxybutyrate) in medicine as surgical implants, in bioengineering as scaffold for cell cultures, and in pharmacy as drug dosage forms and drug systems is observed in the present review.
[29]
Biodegradation Kinetics of Poly(3-hydroxybutyrate)-Based Biopolymer Systems
Boskhomdzhiev A. P., Bonartsev A. P., Makhina T. K., Myshkina V. L., Ivanov E. A., Bagrov D. V., Filatova E. V., Iordanskii A. L., and Bonartseva G. A.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry.
2010,
vol. 4, № 2, 177–183.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S1990750810020083
The aim of this study was to evaluate and to compare the long-term kinetics curves of biodegradation
of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), its copolymer poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), and
a PHB/polylactic acid composite. The total weight loss and the change of average viscosity molecular weight
were used as the parameters reflecting the biodegradation degree. The rate of biodegradation was analyzed
in vitro in the presence of lipase and in vivo after film implantation in animal tissues. The morphology of the
PHB film surface was studied by the atomic force microscopy technique. It was shown that PHB biodegradation
involves both polymer hydrolysis and its enzymatic biodegradation. The results obtained in this study
can be used for the development of various PHB-based medical devices.
[28']
Biosynthesis of Poly-3-Hydroxybutyrate–3-Hydroxyvalerate Copolymer by Azotobacter chroococcum Strain 7B
Myshkina V. L., Ivanov E. A., Nikolaeva D. A., Makhina T. K., Bonartsev A. P., Filatova E. V., Ruzhitsky A. O., and Bonartseva G. A.
Applied Biochemistry and Microbiology.
2010,
vol. 46, № 3, 289–296.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S0003683810030075
The ability of Azotobacter chroococcum strain 7B, producer of polyhydroxybutyrate (PHB), to synthesize
its copolymer poly-3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate (PHB–HV) was studied. It was demonstrated, for
the first time, that A. chroococcum strain 7B was able to synthesize PHB-HV with various molar rates of HV in the
polymer chain when cultivated on medium with sucrose and carboxylic acids as precursors of HV elements in the
PHB chain, namely, valeric (13.1–21.6 mol %), propanoic (3.1 mol %), and hexanoic (2.1 mol %) acids. Qualitative
and functional differences between PHB and PHB-HV were demonstrated by example of the release kinetic
of methyl red from films made of synthesized polymers. Maximal HV incorporation into the polymer chain
(28.8mol %) was recorded when the nutrient medium was supplemented with 0.1% peptone on the background
of 20 mM valerate. These results suggest that that the studied strain can be regarded as a potential producer of not
only PHB but also PHB–HV.
[28]
Биосинтез сополимера поли-3-гидроксибутирата-3-гидроксивалерата штаммом Azotobacter chroococcum 7Б
Мышкина В.Л., Иванов Е.А., Николаева Д.А., Махина Т.К., Бонарцев А.П., Филатова Е.В., Ружицкий А.О., Бонарцева Г.А.
Прикладная биохимия и микробиология.
2010,
т. 46, № 3, 315-323.
Абстракт
PDF
Исследована способность штамма Azotobacter chroococcum 7Б, продуцента полигидроксибутирата
(ПГБ), синтезировать его сополимер-поли-3-гидроксибутират-3-гидроксивалерат (ПГБ-ГВ).
Впервые показано, что штамм A. chroococum 7Б способен синтезировать ПГБ-ГВ с разным молярным
процентом включения гидроксивалерата (ГВ) в полимерную цепь при росте на среде с сахарозой с добавлением
карбоновых кислот в качестве предшественников звеньев ГВ в цепи ПГБ: валериановой
(от 13.1 до 21.6 мол. %), пропионовой (3.1 мол. %) и гексановой (2.1 мол. %) кислот. Качественное и
функциональное различие между ПГБ и ПГБ-ГВ показано на примере оценки кинетики выхода метилового
красного из пленок, изготовленных на основе синтезированных полимеров. Максимальное
включение ГВ в полимерную цепь (28.8 мол. %) отмечено при дополнительном внесении в питательную
среду 0.1% пептона на фоне 20 мM валерата. Полученные данные позволяют рассматривать штамм в
качестве потенциального продуцента не только ПГБ, но и ПГБ-ГВ.
[27']
Hydrolytic degradation of biopolymer systems based on poly(3-hydroxybutyrate). Kinetic and structural aspects
Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Ivanov E.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Bagrov D.V., Filatova E.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L.
International Polymer Science and Technology.
2010,
vol. 37, № 11, 25-30.
Абстракт
PDF
The aim of this work is the registration and the comparison of long-term kinetics of polymer systems' hydrolysis, namely, bacterial
poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), its copolymer with 3-hydroxyvaleriate, and the blend PHB with polylactide (PLA). The total weight
loss and an averaged viscosity molecular weight (Mw) have been used as the control of hydrolytic destruction degree. The morphology
of PHB surface has been elucidated by AFM technique. It was shown that kinetic profile of destruction depends on incubation
medium (buffer nature), temperature, polymer Mw, and macromolecular content (ratio HB/HV). The AFM technique confirms the
competition between surface and volume hydrolytic process of PHB samples.
[27]
Гидролитическая деструкция биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата. Кинетический и структурный аспекты
Босхомджиев А.П., Бонарцев А.П., Иванов Е.А., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Багров Д.В., Филатова Е.В., Бонарцева Г.А., Иорданский А.Л.
Пластические массы.
2009,
№ 8, 13-18.
Абстракт
PDF
Целью настоящей работы является регистрация и сопоставление долгосрочных кинетических кривых гидролитической деструкции полимерных
систем: бактериального поли-3-оксибутирата (ПОБ), его сополимера с оксивалератом, а также композиционной смеси ПОБ с полилактидом (ПЛА).
Для контроля степени гидролитической деструкции использовали суммарную потерю массы образца и изменение средневязкостной молекулярной
массы (ММ). Для оценки состояния поверхности плёнок ПОБ использовался метод атомно-силовой микроскопии. Показано, что скорость
гидролитической деструкции зависит от среды инкубации (природы буфера), температуры, химического состава биополимера и его молекулярной
массы. Методом атомно-силовой микроскопии подтверждено, что наряду с объёмными процессами гидролиза ПОБ протекает и поверхностный
гидролиз полимера.
[26']
Microspheres based on poly(3-hydroxy)butyrate for prolonged drug release
Livshits V. A., Bonartsev A. P., Iordanskii A. L., Ivanov E. A., Makhina T. K., Myshkina V. L., and Bonartseva G. A.
Polymer Science, Ser. B.
2009,
vol. 51, № 7-8, 256–263.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S1560090409070082
The kinetics of the controlled release of the antiproliferative drug dipyridamole from microspheres based on the biocompatible and biodegradable polymer poly(3-hydroxy)butyrate is studied. As carriers for dipyridamole, microspheres prepared from a solution of poly(3-hydroxy)butyrate by single emulsion
method are used. Under in vitro conditions, the kinetic curves describing the release of dipyridamole from
microspheres with diameters of 19, 63, and 92 μm show two characteristic regions: the region of fast drug
release within a short time period and a well-pronounced continuous linear region. For microspheres with a
diameter of 4 μm, the linear region is missing. Analysis of the kinetic curves illustrating controlled drug
release together with the measurements on polymer degradation shows that their kinetic profiles depend on
the diffusion-controlled process and hydrolytic degradation of poly(3-hydroxy)butyrate. The diffusion
kinetic equation describing both linear and nonlinear regions of dipyridamole released from the microspheres
involves the sum of two terms: desorption from the sphere via the diffusion-controlled mechanism and drug
release via the zero-order reaction. The linear region of the drug release curve is explained by the zero-order
hydrolysis of poly(3-hydroxy)butyrate. The diffusion coefficients and kinetic constants are calculated. For
bigger microspheres, the existence of the continuous linear region in the corresponding kinetic curves makes
it possible to use microsystems based on poly(3-hydroxy)butyrate and dipyridamole as novel systems for local
prolonged drug delivery.
[26]
Микросферы из поли-3-оксибутирата для пролонгированного высвобождения лекарственных веществ
Лившиц В.А., Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Иванов Е.А., Махина Т.А., Мышкина В.Л., Бонарцева Г.А.
Высокомолекулярные соединения.
2009,
т. 51, № 7, 1243-1251.
Абстракт
PDF
Исследована кинетика контролируемого высвобождения антипролиферативного лекарственного
вещества дипиридамола из микросфер на основе биосовместимого и биоразлагаемого полимера,
поли-3-гидроксибутирата. В качестве носителей дипиридамола использовали микросферы, полученные
из раствора поли-3-гидроксибутирата методом однократного эмульгирования. В условиях
in vitro кинетические кривые высвобождения дипиридамола для микросфер диаметра 19, 63 и
92 мкм имеют два характерных участка – быстрое выделение лекарственного вещества за относительно
короткий период времени и хорошо выраженный длительный линейный участок. Для объектов
с диаметром 4 мкм линейный участок не наблюдался. Анализ кинетических кривых контролируемого
высвобождения лекарственного вещества в сочетании с измерением деструкции полимера
показал, что их кинетический профиль зависит от сочетания диффузионного процесса и
гидролитической деструкции поли-3-гидроксибутирата. Диффузионно-кинетическое уравнение,
описывающее линейную и нелинейную стадии высвобождения дипиридамола из микросфер, записано
в виде суммы двух слагаемых: десорбции из сферы по диффузионному механизму и высвобождения
в результате реакции нулевого порядка соответственно. Линейный участок профиля высвобождения
объяснен реакцией гидролиза поли-3-гидроксибутирата нулевого порядка. Рассчитаны
коэффициенты диффузии и кинетические константы. Для микросфер большого диаметра существование
на кинетических кривых длительного линейного участка позволит использовать микросистемы
поли-3-гидроксибутират-дипиридамол как новые лекарственные препараты для локальной пролонгированной доставки лекарственного вещества.
[25]
Сравнительное изучение кинетики биодеградации биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата
Босхомджиев А.П., Бонарцев А.П., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Иванов Е.А., Багров Д.В., Филатова Е.В., Иорданский А.Л., Бонарцева Г.А.
Биомедицинская химия.
2009,
т. 55, № 6, 625-635.
Абстракт
PDF
Целью нашей работы является регистрация и сопоставление долгосрочных кинетических кривых биодеградации поли-3-оксибутирата (ПОБ), его сополимера с 3-оксивалератом, а также композита
ПОБ с полилактидом. В качестве показателей степени биодеградации использовали суммарную потерю массы образца и изменение средневязкостной молекулярной массы. Скорость биодеградации
анализировали в присутствии липазы in vitro и при имплантации клеток в ткани животных in vivo. Для изучения морфологии поверхности плёнок ПОБ использовали метод
атомно-силовой микроскопии. Было показано, что биодеградация ПОБ осуществляется как за счёт гидролиза биополимера, так и путём его ферментативной биодеструкции. Полученные результаты
могут быть использованы при разработке медицинских изделий на основе ПОБ.
[24]
Biodegradation and medical application of microbial poly(3-hydroxybutyrate)
Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., and Zaikov G.E.
Biotechnology, biodegradation, water and foodstuffs, ed. Zaikov G.E., Krylova L.P., Nova Science Publishers, Inc., New York.
2009,
1-35.
Абстракт
PDF
This chapter is disigned to be a comprehensive source for biodegradable polymer:
poly(3-hydroxybutyrate) research, including fundamental structure/property relationships
and biodegradation kinetics for samples of different geometry. In addition to presenting
the scintific framework for the advances in PHB research, this review foceses on
applications of PHB in biomedicine and environment with a discussion on commercial
applications and health/safety concerns for biodegradable materials.
[23]
Biodegradation and Medical Application of Microbial Poly (3-Hydroxybutyrate)
Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A. and Zaikov G.E.
Polymers Research Journal.
2008,
vol. 2, iss. 2, 127-160.
Абстракт
PDF
This review is disigned to be a comprehensive source for biodegradable polymer:
poly(3-hydroxybutyrate) research, including fundamental structure/property relationships
and biodegradation kinetics for samples of different geometry. In addition to presenting
the scintific framework for the advances in PHB research, this review foceses on
applications of PHB in biomedicine and environment with a discussion on commercial
applications and health/safety concerns for biodegradable materials.
[22']
Effect of Growth conditions on the Molecular weight of poly-3-hydroxybutyrate produced by Azotobacter chroococcum 7B
Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Makhina T.K., Bonartsev A.P., and Bonartseva G.A.
Applied Biochemistry and Microbiology.
2008,
vol. 44, № 5, 482-486.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S0003683808050050
It has been shown that poly-3-hydroxybutyrate (PHB) of predetermined molecular weight can be obtained by varying the growth conditions of the producer strain, Azotobacter chroococcum 7B: pH, temperature, aeration, presence of sodium acetate as an additional carbon source, or growth on crude complex carbon sources (molasses, vinasse, or starch). High-molecular-weight polymer can be obtained at pH 7.0, optimal for the culture (1485 kDa), temperature 30–37°C (1600–1450 kDa, respectively), and low aeration (2215 kDa). The following factors decrease PHB MW: pH deviation to the acidic (pH 6.0, 476 kDa) or alkaline (pH 8.0, 354 kDa) range or lower temperature (20°C, 897 kDa). Introduction of additional carbon source (sodium acetate) at concentrations in the medium varying from 0 to 5 g/l provides an original method of production of PHB with predetermined MW in a wide range, from 270 to 1515 kDa, with high PHB content in the cell.
[22]
Влияние условий культивирования на молекулярную массу поли-3-гидроксибутирата, синтезируемого Azotobacter chroococcum 7Б
Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Махина Т.К., Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А.
Прикладная биохимия и микробиология.
2008,
т. 44, № 5, 533-538.
Абстракт
PDF
Показана возможность получения поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) разной молекулярной массы (ММ) путём изменения условий культивирования штамма-продуцента Azotobacter chroococcum 7Б: рН среды, температура, уровень аэрации, внесение дополнительного источника углерода – ацетат натрия, а также при росте на неочищенных комплексных источниках углерода (меласса, винасса, крахмал). Полимер с высокой степенью полимеризации может быть получен при оптимальном для роста культуры нейтральном (рН 7.0) среды (1485 кДа), при температуре культивирования 30-37°С (1600-1450 кДа соответственно), при низком уровне аэрации (2215 кДа). Снижению степени полимеризации ПГБ способствовало отклонение рН среды в кислую (рН 6.0, 476 кДа) или щелочную область (рН 8.0, 354 кДа), а также понижение температуры культивирования до 20°С (897 кДа). Впервые разработан способ получения ПГБ заданной молекулярной массы в широком диапазоне ММ от 270 до 1515 кДа с высоким содержанием ПГБ в клетке путём внесения в среду культивирования дополнительного источника углерода – ацетата натрия при изменении его градиента концентрации в среде от 0 до 5 г/л.
[21]
Biosynthesis, biodegradation, and application of poly(3-hydroxybutyrate) and its copolymers - natural polyesters produced by diazotrophic bacteria. Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology
Bonartsev A.P., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Furina E.K., Makhina T.A., Livshits V.A., Boskhomdzhiev A.P., Ivanov E.A., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A.
Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology, Ed. Méndez-Vilas A., Formatex, Spain.
2007,
vol. 1, 295-307.
Абстракт
PDF
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are bacterial polymers that are formed as naturally occurring storage
polyesters by a wide range of microorganisms. Biodegradable and biocompatible poly(3-hydroxybutyrate)
(PHB) and its copolymers with 3-hydroxyvalerate (PHBV) are the best known representatives of PHA
family. For more than 20 years biosynthesis, biodegradation and applications of PHB and its copolymers
have been studied in the Bach Institute of Biochemistry RAS. An effective technology for production of
PHB and PHBV of different molecular weight (from 200 to 1500 kDa) by diazotrophic bacteria of
Azotobacter and Rhizobium genus has been developed. In order to clarify mechanism of PHB
biodegradation degradation of PHB at different conditions in vitro and in vivo have been studied. A
number of medical devices on basis of PHB: surgical meshes, screws and plates for bone fixation,
periodontal membranes, and wound dressing are developed. High biocompatibility of PHB films and
medical devices implanted in animal tissues has been demonstrated. Nowadays, development of systems
of sustained drug delivery on the base of PHAs microspheres and microcapsules as a new and promising
trend in the modern pharmacology is intensively in progress.
[20]
Controlled release profiles of dipyridamole from biodegradable microspheres on the base of poly(3-hydroxybutyrate)
Bonartsev A.P., Livshits V.A., Makhina T.A., Myshkina V.L., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L.
Express Polymer Letters.
2007,
vol. 1, № 12, 797–803.
Абстракт
PDF
DOI: 10.3144/expresspolymlett.2007.110
Novel biodegradable microspheres on the base of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) designed for controlled
release of antithrombotic drug, namely dipyridamole (DPD), have been kinetically studied. The profiles of release from the
microspheres with different diameters 4, 9, 63, and 92 µm present the progression of nonlinear and linear stages. Diffusionkinetic
equation describing both linear (PHB hydrolysis) and nonlinear (diffusion) stages of the DPD release profiles from
the spherical subjects has been written down as the sum of two terms: desorption from the homogeneous sphere in accordance
with diffusion mechanism and the zero-order release. In contrast to the diffusivity dependence on microsphere size,
the constant characteristics (k) of linearity are scarcely affected by the diameter of PHB microparticles. The view of the
kinetic profiles as well as the low rate of DPD release are in satisfactory agreement with kinetics of weight loss measured
in vitro for the PHB films. Taking into account kinetic results, we suppose that the degradation of both films and PHB
microspheres is responsible for the linear stage of DPD release profiles. In the nearest future, combination of biodegradable
PHB and DPD as a representative of proliferation cell inhibitors will give possibility to elaborate the novel injectable therapeutic
system for a local, long-term, antiproliferative action.
[19']
Antimicrobial activity of core–sheath surgical sutures modified with poly-3-hydroxybutyrate
Fedorov M.B., Vikhoreva G.A., Kil’deeva N.R., Mokhova O.N., Bonartseva G.A., and Gal’braikh L.S.
Applied Biochemistry and Microbiology.
2007,
vol. 43, № 6, 611–615.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S0003683807060075
To impart antimicrobial activity to surgical sutures, weaved polyester fibers are coated with poly-
3-hydroxybutyrate (PHB), containing the antimicrobial agent furazolidone (FZ). The prolonged FZ effect
(7 - 14 days) is achieved by two-step application of a sheath, constituting 10% of the suture weight and containing
2–6% FZ. The sheath structure and antimicrobial activity of sutures can be modified by the introduction of
other biocompatible and biodegradable polymers.
[19]
Антимикробная активность хирургических нитей, модифицированных поли-3-гидроксибутиратом, со структурой ядро-оболочка
Федоров М.Б., Вихорева Г.А., Кильдеева Н.Р., Мохова О.Н., Бонарцева Г.А., Гальбрайх Л.С.
Прикладная биохимия и микробиология.
2007,
т. 43, № 6, 685-690.
Абстракт
PDF
Для придания хирургическим нитям антимикробной активности на плетёные полиэфирные нити наносили покрытие из поли-3-гидроксибутирата
(ПГБ), содержащее антимикробное вещество фуразолидон (ФЗ). Показано, что пролонгированных эффект действия ФЗ (7-14 сут)
достигается двукратным нанесением покрытия в количестве 10% от массы нити, в состав которого входит 2-6% ФЗ. Показана возможность
регулирования структуры покрытия и антимикробной активности нитей введением в него других биосовместимых и биодеградируемых полимеров.
[18]
Контролируемое высвобождение антисептика из мембран на основе поли(3-гидроксибутирата): сочетание диффузного и кинетического механизмов
Косенко Р.Ю., Иорданский А.Л., Маркин В.С., Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А.
Химико-фармацевтический журнал.
2007,
т. 41, № 12, 27–30.
Абстракт
PDF
С целью достижения контроля высвобождения антисептика (фурацилина) предложена полимерная система на основе биосовместимого и биодеградируемого поли(3-гидроксибутирата) [ПГБ]. Кинетика высвобождения
фурацилина из мембран ПГБ, содержащих от 0,5 до 5,0% лекарственного вещества, в водный раствор исследовалась методом УФ-спектрометрии при 25°С. Кинетические кривые высвобождения представляют комбинацию
диффузионного и кинетического процессов. Проанализирована диффузионная составляющая процесса, измерены коэффициенты диффузии и определена их концентрационная зависимость. Кинетическая константа
высвобождения также зависит от содержания фурацилина и связана с гидролитической деструкцией ПГБ, которая наиболее наглядно наблюдается при длительных временах высвобождения (после 1-й недели
эксплуатации системы). Изложенные результаты необходимы при дальнейшей разработке систем для высвобождения нескольких лекарственных веществ одновременно с целью достижения комбинированного физиологического
эффекта воздействия на ткани и органы биологических систем.
[17']
New poly-(3-hydroxybutyrate)-based systems for controlled release of dipyridamole and indomethacin
Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Luchinina E.S., Livshits V.A., Boskhomdzhiev A.P., Markin V.S., and Iordanskii A.L.
Applied Biochemistry and Microbiology.
2006,
vol. 42, № 6, 625–630.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S0003683806060159
New poly-(3-hydroxybutyrate)-based systems for controlled release of anti-inflammatory and antithrombogenic
drugs have been studied. The release occurs via two mechanisms (diffusion and degradation)
operating simultaneously. Dipyridamole and indomethacin diffusion processes determine the rate of the release
at the early stages of the contact of the system with the environment (the first 6–8 h). The coefficient of the
release diffusion of a drug depends on its nature, the thickness of the poly-(3-hydroxybutyrate) films containing
the drug, the concentrations of dipyridamole and indomethacin, and the molecular weight of the poly-(3-
hydroxybutyrate). The results obtained are critical for developing systems of release of diverse drugs, thus,
enabling the attainment of the requisite physiological effects on tissues and organs of humans.
[17]
Новые полимерные системы для контролируемого высвобождения дипиридамола и индометацина
Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Лучинина Е.С., Лившиц В.А., Босхомджиев А.П., Маркин В.С., Иорданский А.Л.
Прикладная биохимия и микробиология.
2006,
т. 42, № 6, 710-715.
Абстракт
PDF
Исследованы новые полимерные системы на основе поли-(3-гидроксибутирата) для контролируемого высвобождения лекарственных веществ противовоспалительного и антитромбогенного действия. Высвобождение реализуется одновременно по диффузионному и деструктивному механизму. Рассмотрена диффузия дипиридамола и индометацина, определяющая скорость высвобождения на начальных временах контакта системы с окружающей средой (первые 6-8 суток). Показано, что коэффициент диффузии высвобождения лекарственных веществ зависит от природы лекарственного вещества, толщины плёнок поли-(3-гидроксибутирата), содержащих лекарственное вещество, от концентрации дипиридамола и индометацина и от молекулярной массы поли-(3-гидроксибутирата). Изложенные результаты необходимы для разработки систем высвобождения различных лекарственных веществ с целью достижения необходимого физиологического эффекта воздействия на ткани человека.
[16']
Preparation of biodegradable porous films for use as wound coverings
Kil’deeva N.R., Vikhoreva G.A., Gal’braikh L.S., Mironov A.V., Bonartseva G.A., Perminov P.A., and Romashova A.N.
Applied Biochemistry and Microbiology.
2006,
vol. 42, № 6, 631–635.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1134/S0003683806060160
We studied the preparation of polymeric films formed from solutions of poly-3-hydroxybutyrate
and poly-ε-caprolactone in chloroform and methylene chloride. A morphological study of film chips (electron
microscopy) showed that solvent evaporation results in the formation of a heterogeneous structure with interpenetrating
pores (1–20 μm). We proposed a new method for introducing the proteolytic enzyme and the aminopolysaccharide
chitosan into the composition of polyester films. Composite films possessed necrolytic activity
and were characterized by increased hydrophilicity. Properties of enzyme-containing films from a mixture
of polymers (proteolytic activity, porous structure, and increased hydrophilicity) account for their use in the
preparation of biodegradable wound coverings.
[16]
Получение биодеградируемых пористых пленок для использования в качестве раневых покрытий
Кильдеева Н.Р., Вихорева Г.А., Гальбрайх Л.С., Миронов А.В., Бонарцева Г.А., Перминов П.А., Ромашова А.Н.
Прикладная биохимия и микробиология.
2006,
т. 42, № 6, 716-720.
Абстракт
PDF
Изучен процесс получения полимерных плёнок из формовочных композиций на основе смешанных растворов
поли-3-гидроксибутирата и поли-ε-капролактона в хлороформе и метиленхлориде. Исследование
морфологии сколов плёнок методом электронной микроскопии показало, что в процессе испарения
растворителя формируется гетерогенная структура с системой взаимопроникающих пор (1-20 мкм).
Предложен метод включения в состав полиэфирных плёнок протеолитического фермента совместно с
аминополисахаридом хитозаном. Полученные композиционные плёнки, кроме некролитической активности,
обладают повышенной гидрофильностью. Свойства полученных ферментсодержащих плёнок из смеси полимеров
(протеолитическая активность, характер пористой структуры, повышенная гидрофильность) являются
предпосылкой для создания на их основе биодеградируемых раневых покрытий.
[15]
Hydrophilicity impact upon physical properties of the environmentally friendly
poly(3-hydroxybutyrate) blends: modification via blending. Fillers, Filled Polymers and Polymer Blends
Iordanskii A.L., Ol’khov A.A., Pankova Yu.N., Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Popov V.O.
Macromol. Symp., Willey-VCH.
2006,
vol. 233, 108-116.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1002/masy.200650114
We have integrated scientific research of polymer blends on the base of
poly-3-hydroxybutyrate (PHB and its copolymers) with bench testing in blend
preparation by both solvent casting and melt extrusion. As a second component,
we have used traditional synthetic macromolecules with various hydrophilicity
degree and hence with different morphologies and physical behavior. Besides,
variation of polymer hydrophilicity permits to control both the service characteristic
and the rate of (bio)degradation operating in the presence of water. Therefore, a
substantial part of our work is devoted to water transport in the parent PHB and its
blends. Combining the morphology knowledge (SEM, WAXS, FTIR tecynique), transport
characteristics (permeability cells and McBain spring microbalance), and
mechanical testing, we propose that blending of the parent biodegradable polymer
with synthetic macromolecules is a perspective tool to design novel materials with
improved characteristics. Both the water transport coefficients and the mechanical
characteristics are essentially sensitive to structure and morphology of the blends.
Hydrophilicity variation in the order LDPE < SPEU < PVA at blending with PHB shows
that the morphology transformation in immicsible or partly miscible blends shifted
along the PHB concentration scale as LDPE (at ∼ 16 wt% PHB) < PVA (∼ 30 wt%
PHB) < SPEU (∼ 50 wt% PHB) Our instrumental monitoring the structural hierarchy of
parent polymers and their blends as well as, simultaneously, the study of transport
processes, their modeling, and computer simulating open up the way to understanding
the precepts of polymer operation in corrosive and bioactive media.
[14]
A new system of nitric oxide donor prolonged delivery on basis of controlled-released polymer, polyhydroxybutyrate
Bonartsev A.P., Postnikov A.B., Myshkina V.L., Artemieva M.M., Medvedeva N.A., Bonartseva G.A., Iordansky A.L.
American Journal of Hypertension.
2005,
vol. 18, № 5, 51-51.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1016/j.amjhyper.2005.03.137
Application of systems of prolonged nitric oxide (NO) delivery on basis of controlled-release polymers is the new and promising
trend in the modern cardiovascular physiology and pharmacology. We
have produced the novel system for controlled release of a new effective
NO donor, FPTO. The system is based on a biocompatible biodegradable
polymer used for medical implantation, poly(3-hydroxybutyrate) (PHB).
[13]
Modeling of surface modification of sewing thread
Fedorov M.B., Vikhoreva G.A., Kil’deeva N.R., Maslikova A.N., Bonartseva G.A., Gal’braikh L.S.
Fibre Chemistry.
2005,
vol. 37, № 6, 441-446.
Абстракт
PDF
DOI: 10.1007/s10692-006-0017-0
Second-order regression polynomial models describing the characteristics of
modification of sewing thread by application of coatings were constructed.
The adequacy of the regression equations makes the proposed method a good tool
for analysis of multifactor mechanisms with a large set of experimental data.
| |