96767

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БИОНАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ «ЗЕЛЕНОГО» СИНТЕЗА

Курсовая

Биология и генетика

Применение препаратов и материалов на основе БНЧ серебра в медицине возможно, если при их производстве не использовались токсичные для человека восстановители (растворы аммиака, щелочные и т.п.). Таким образом, особые требованиями к наноматериалом, которые используются для биомедицинских применений...

Русский

2015-10-11

597.5 KB

1 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

федеральноЕ государственноЕ автономноЕ образовательноЕ учреждениЕ высшего профессионального образования

«Казанский (ПРИВОлЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ университет»


Институт  фундаментальной медицины и биологии
Кафедра биохимии и биотехнологии

Специальность: 020400.62 биология

КУРСОВАЯ  РАБОТА

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БИОНАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ «ЗЕЛЕНОГО» СИНТЕЗА

Студент 3 курса              __________________ (Шангараева Д. М.)

Группа 01214

 «16» апреля  2015  г.                   

Научные руководители:

Доцент, с.н.с. ИФР РАН,

к.б.н.                                   ________________ (Абдрахимова Й.Р.)

                                                                                                                                                          Аспирант                            _________________ (Камалиева Р.Ф.)                                                                             

«16» апреля  2015  г.   

И.о. заведующего кафедрой,

Доцент, к.б.н                  ___________________ (Зайнуллин Л.И.)

«16» апреля  2015  г.                               

                                                                                                                                                                                                                                           

Казань-2015

                                                                                                      СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ……………………………………………………..4

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….....5

ГЛАВА 1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………..…7

1.1. Применение бионаночастиц серебра…..…………………………………….7

1.2. Основные методы получения бионаночастиц серебра ...….................……8                                                                                                                                 1.2.1. Получение бионаночастиц серебра методом химического восстановления в растворах….…………………………………………………..8                                                                                                      

1.2. 2. «Зеленый» синтез: получение бионаночастиц с использованием растений.…………………………...……..…...………………………………….10

1.3. Физико-химические свойства бионаночастиц сереба……………………10

1.4.1.Зависимость форм и размеров бионаночастиц серебра……...……….............................................................................................12

1.4.2. Методы измерения размеров наночастиц………………………………15

1.5. Химический состав и свойства чистотела большого……………………..17

ГЛАВА 2.ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………...........19

2.1. Материалы и методы исследований…………………………………..19

2.1.1. Растительный материал и приготовление вытяжек из лекарственного сырья…………………………………………………………………………...…19

2.1.2.  «Зеленый» синтез бионаночастиц серебра, модифицированных

соком Chelidonium majus…………………………..………………………………….20 

2.1.3.Оценка фунгицидных свойств бионаночастиц серебра   …………….21

2.1.4.Статистическая обработка результатов…………………………...…...21

2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЙ…………22

2.2.. Фунгицидные эффекты модифицированных соком Chelidonium majus, с взаимодействием бионаночастиц серебра, по отношению к патогенному грибу Fusarium оxysporum…………………………...……..…...........................22

ВЫВОДЫ………………………………………………………..........................26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………….….............28


СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БНЧ  –   бионаночастица                                                                               

ПАВ  –  поверхностно активные вещества

                                                                                                                                                       Ag2+ –  ионы серебра

СЧ      –    сок чистотела

К        –    контроль

О        –       опыт

          

                                                                                                                                                                                                       


ВВЕДЕНИЕ

                                                                                                                                                                          

В последнее время интерес к развитию новых стратегий для формирования бионаночастиц проистекает от их потенциального применения в различных областях физики, химии, биологии, медицины и материаловедения [Murraya et al., 2008].            

Все большее распространение получают бионаночастицы (БНЧ), включение в состав которых Ag2+ придает ему фунгицидные и антимикробные свойства [Ravindra  et al., 2010]. Известно, что коллоидные растворы серебра эффективны против более 650 видов микроорганизмов, в то время как широко используемые  антибиотики обычно активны против 5-10 видов. Необходимо отметить, что привыкание у патогенных микроорганизмов  и БНЧ серебра не вырабатывается, как это наблюдается при использовании обычных антибиотиков. Это объясняется тем, что одноклеточные организмы не могут мутировать в формы устойчивые к действию БНЧ серебра.          

Большой интерес представляет «зеленый» синтез бионаночастиц (БНЧ), в частности на основе ионов серебра в сочетании с экстрактами лекарственных растений, которые оказывают усиленную антимикробную активность  [Камалиева с соавт., 2014].                 

Применение препаратов и материалов на основе БНЧ серебра в медицине возможно, если при их производстве не использовались токсичные для человека восстановители (растворы аммиака, щелочные и т.п.). Таким образом, особые требованиями к наноматериалом, которые используются для биомедицинских применений, стимулирует интерес к получению БНЧ серебра методом «зеленой химии». С другой стороны, такие методы обычно сочетают в себе невысокую стоимость исходных материалов, биосовместимость, наличие природного реагента восстановителя, поверхностно активных  веществ (ПАВ), которые играют роль стабилизаторов комплексообразователей - все это способствует получению «в одном флаконе» стабильных гидрозолей БНЧ серебра [Крутяков с соавт., 2008].

Последние исследования в данной области посвящены получению коллоидных растворов серебра с использованием экстрактов растений [Begum et al., 2009]. Можно предположить, что уникальное соотношение между восстановителями и  ПАВ для различных экстрактов растений приводит к тому, что форма и размеры БНЧ серебра в коллоидных растворах отличаются в зависимости от используемого  экстракта. При использовании экстрактов лекарственных растений в процессе синтеза коллоидных растворов серебра, средний  сферически БНЧ, составляет 30 нм. Известно, что с уменьшением размера БНЧ серебра возрастает их противогрибковая антибактериальная активность [Крутяков с соавт., 2008]: при одинаковом содержании металла в гидролизе БНЧ Ag2+ со средним диаметром 9.8 нм проявляли в 10 раз большую активность, чем частицы со средним размером 62 нм. Таким образом, используя экстракты растений в процессе приготовлений коллоидных растворов серебра можно получить БНЧ серебра, способные подавлять рост бактерий и грибковых культур.

Цель настоящей работы - выявление биологической активности бионаночастиц  (БНЧ) серебра при инфицировании проростков пшеницы
специфическим патогеном
Fusarium oxysporum.   

В связи с этим решали следующие задачи:

- освоить методы «зеленого» синтеза бионаночастиц путем сочетания ионов серебра и экстракта чистотела большого Chelidonium majus L., а также культивирования Fusarium oxysporum для апробации тест-системы; 

- оценить влияние БНЧ серебра  на ростовые процессы проростков пшеницы на фоне их заражения специфическим патогеном.


ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Применение бионаночастицы серебра

       Бионаночастицы не разрушаются под действием длительного облучения. Их свойства нашли широкое применение в сфере изучения различных биологических процессов и природы явлений. Поэтому, бионаночастицы могут быть использованы для постоянного контроля динамики процессов в клетках живых организмов от недели до месяца. Одним из наиболее важных направлений, в области применения биомаркеров, является их использование для поиска средств диагностики рака. Когда бионаночастицы серебра объединяются с раковыми антителами, раковые клетки становятся «мечеными» и каждая клетка может быть обнаружена с помощью обычного микроскопа, благодаря «усилению» их свойств [Lok et al., 2007].

В связи со способностью особым образом модифицированных бионаночастиц серебра длительное время сохранять биоцидные свойства, рационально использовать наносеребро не в качестве дезинфицирующих средств частого применения, а добавлять в краски, лаки и другие материалы, что позволяет экономить деньги, время и трудозатраты [Комаров, 2007].

Применение бинаночастиц серебра в медицине

 Одной из важнейших задач современной медицины является профилактика и коррекция последствий загрязнения окружающей среды для человека.  Эта проблема, помимо возрастания естественного фона радиации, находится  в  тесной  связи  с  постоянным поступлением  в  окружающую  среду  отходов  промышленных  производств  и применяемых в сельском хозяйстве химикатов. Указанная задача относится к числу важных также в связи с расширением арсенала химических соединений в промышленности, быту, медицине и научных исследованиях [Ефимов, 2001].  

 Нанокристаллические серебряные повязки

Типичные повязки состоят из двух слоев полиэтилена, по формированию «бутерброд», вокруг покрыты слоем из полиэфирной марли. Рандомизированные клинические исследования оценили превосходства в заживлении ран и в лечении ожогов с помощью повязок с нанокристаллическим серебром, а так же протестировали эффективность нанокристаллического серебра. Нанокристаллические повязки существенно ускорили заживление ран у исследуемых пациентов [Huang et al., 2007].

      Противовоспалительные свойства бионаночастиц серебра

Противовоспалительная деятельность бионаночастиц серебра может быть опосредована сокращением высвобождения цитокининов [Castillo, 2008], уменьшения лимфоцитов и тучных клеток инфильтрации [Boucher, 2008], и индуции апоптоза в воспалительных клетках [Nadworny, 2008]. Матричные металлопротеназы (ММП) осуществляют воспалительные процессы, так же могут способствовать незаживающим характером хронических язв. Нанокристаллические серебряные повязки значительно снижают ММП уровень, а так же улучшают заживление ран [Wright et al., 2002].

                                                                                                                                                                                                       1.2 Основные методы получения бионаночастиц серебра

1.2.1. Получение бионаночастиц серебра методом химического восстановления в растворах

Наночастицы серебра в водных растворах получают путем восстановления ионов серебра с помощью глюкозы, аскорбиновой кислоты, гидразина, боргидрида натрия и других восстановителей. Реакцию восстановления проводят в различных условиях. Восстановление глюкозой проводят при нагревании до 600С. Для увеличения скорости протекания реакции используют гидроксид натрия. Полученные частицы исследуют различными способами: методом рентгеновской дифракции, методом трансмиссионной электронной микроскопии, а также проводились исследования на спектрофотометре. Исследования показали, что в ходе восстановления в водных растворах были получены частицы размером 10 – 20нм, λ = 1.5418 A°

К способам управления размерами наночастиц, применяемым в научной практике, относятся: использование полимерных матриц, позволяющих управлять размерами нанокластеров, полимерной защиты; физические методы управления размерами (обработка ультразвуком, облучение рентгеновским излучением и использование токов высокой чистоты). Изменение размера нанокластеров металлов добиваются также варьированием природы восстановителя [Кузьмина с соавт., 2007]. Так, использование боргидрида натрия при восстановлении позволяет в большинстве случаев получить наночастицы серебра с узким распределением по размерам в пределах 2-8 нм. Восстановление более мягким восстановителем, таким как гидразин, приводит к образованию более крупных наночастиц металлов с размерами 15-30 нм. При варьировании условий восстановления возможно получение практически монодисперсных наночастиц. Строение и размер продукта в большой степени зависит от условий реакции таких как температура и концентрация нитрата серебра. Например, когда температура понижается до 120 или увеличивается до 190, в полученном продукте доминируют наночастицы с нерегулярной структурой (формой). Начальная концентрация нитрата серебра должна быть не больше 0.1М, в противном случае будет выпадать в виде осадка металлическое серебро. Наночастицы серебра с различными размерами могут быть получены в результате увеличения времени проведения реакции.

Также известны способы получения наночастиц серебра в неводных средах. Наночастицы серебра с фиксированным размером были синтезированы с помощью модифицированного высокомолекулярного процесса, который предполагает восстановление нитрата серебра с этиленгликолем в присутствии стабилизаторов, таких как поливинилпирролидон [Сергеев с соавт., 1999].

1.2. 2. «Зеленый» синтез: получение бионаночастиц с использованием растений

Растения способны восстанавливать ионы металлов как на своей поверхности, так и в различных органах и тканях, удаленных от места проникновения ионов. В связи с этим растения используются для извлечения ценных металлов. Подобный процесс в настоящее время называется фитодобычей. Накопленные металлы можно извлекать из убранных растений с использованием агломерационного и плавильного методов. Исследование процесса биоакумуляции металлов в растениях показало, что металлы, как правило, накапливаются в виде наночастиц. Например, растения Brassica juncea (листовая горчица) и Meticago sativa (люцерна посевная) накапливали наночастицы серебра размером 50 нм в количестве до 13.6% от собственного веса при выращивании на нитрате серебра в качестве субстрата [Hesse, 2002]. Икосаэдры золота размером 4 нм выявлялись в M. Sativa [Gershenzon, 2003], полусферические формы частиц меди размером 2 нм – в Iris pseudocorus (ирис всевдоаировый) [Manceau etal., 2008], выращенных на субстратах, содержащих соли соответствующих металлов [Hesse, 2002].

1.3. Физико-химические свойства бионаночастиц сереба

В последние годы интерес к бионаночастицам и материалам на их основе растёт лавинообразно в основном из-за их необычных физических характеристик, отличных от свойств соответствующих компактных материалов. Бионаночастицы серебра, как элемента, являются новым классом материала с существенными, по сравнению с макрочастицами, различиями в физико-химических характеристиках, оптических, электромагнитных и каталитических свойствах. В наноразмерном диапазоне практически любой материал проявляет уникальные свойства. Физические свойства наночастиц серебра отличаются от свойств макромолекулярного серебра (например, уменьшение размеров частицы приводит к уменьшению ее температуры плавления [Ling et al., 2009].

Коллоидное наносеребро – продукт, состоящий из наночастиц серебра, взвешенных в воде, содержащей стабилизатор коллоидной системы (Рисунок 1) [Limbach et al., 2007].

 

Рисунок 1. Электронная микрофотография коллоидных наночастиц серебра (по Limbach et al., 2007).

Свойства коллоидного раствора, в том числе и наночастиц серебра, определяются возможностью коагуляции и перекресталлизации, т. е. агрегативной устойчивостью, а также седиментационной устойчивостью и возможностью их окисления кислородом воздуха [Зимон с соавт., 2006].

Метод визуального наблюдения за системой может дать предварительные и общие закономерности относительной устойчивости исследуемой дисперсии. Может быть зафиксировано изменения окраски системы и/или образования осадка в ней. Для наночастиц серебра цвет систем от красного (желто-коричневого) меняется до серого и даже черного. Визуальный метод наблюдения может сыграть определяющую роль при исследовании седиментационной устойчивости [Сумм с соавт., 2000]. 

БНЧ серебра имеют преимущественно сферическую форму и распределены по размерам в диапазоне 2 ÷ 20 нм.  Гидрозоли серебра, полученные восстановлением ионов металла экстрактами растений, практически не влияют на рост дрожжевых грибков. Коллоидные растворы серебра подавляют рост грибковых культур Penicillium sp. Противогрибковая активность коллоидных растворов возрастает с увеличением концентрации серебра в гидрозоле и близка к линейной. Максимальная способность подавлять рост Penicillium sp. наблюдается у коллоидных растворов серебра, которые были получены с использованием экстракта из листьев крапивы. Коллоидные растворы серебра полностью подавляют рост бактерий E.coli и Staphylococcus sp. [Mitsuoka et al., 1987].

Таким образом, используя экстракты растений в процессе приготовления коллоидных растворов серебра можно получить БНЧ серебра, способные подавлять рост бактерий и грибковых культур [Mitsuoka et al., 1987].

1.4.1. Зависимость форм и размеров бионаночастиц серебра

      Типичный размер бионаночастиц серебра – 5-50 нм [Limbach et al., 2007].

Можно предположить, что уникальное соотношение между восстановителями и поверхностно активными веществами для различных экстрактов растений приводит к тому, что форма и размеры НС в коллоидных растворах отличаются в зависимости от используемого экстракта. В таблице 1 собраны данные из различных источников, которые отражают зависимость формы и размера БНЧ серебра от используемого экстракта растений [Крутяков с соавт., 2008].

Таблица. 1. Зависимость формы и размера БНЧ серебра от используемого экстракта растений (по  Крутяков с соавт., 2008  ).

РАСТЕНИЕ

РАЗМЕР, нм

ФОРМА

Эвкалипт лимонный (Eucalyptus citriodora) экстракт листьев

20

Сферическая

Смоковница бенгальская (Ficus bengalensis)  

экстракт листьев

21

неправильной формы

Пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare)

16

сферическая,

треугольная

Мята перечная (Mentha piperita)

экстракт листьев

5-30

Сферическая

Ятрофа куркас (Jatropha curcas)

Латекс

10-20

Кубическая

Ятрофа куркас (Jatropha curcas)

экстракт семян

15-50

Сферическая

Лавсония(хна) (Lawsonia inermis)

экстракт листьев

39

квази-сферическая

Шлемник бородатый (Scutellaria barbata)

экстракт листьев

5-30

сферическая,

треугольная

Гваюла (Parthenium argentatum)

50

неправильной формы

Азадирахта индийская (Azadirachta indica)

экстракт листьев

50-100

сферическая, призмы

Пеларгония ароматная (Pelargonium graveolens) экстракт листьев

16-40

Сферическая

Чай (Camellia sinensis)

20

Сферическая

Кофе (Coffea arabica)

25

Сферическая

Гибискус китайский (Hibiscus rosasinensis)

14

Сферическая

Мед

4

сферическая, призмы

Лебеда (марь белая) (Chenopodium album)

экстракт листьев

10-30

Сферическая

Алоэ настоящее (Aloe vera)

15

Сферическая

Рапс (Brassica napus) экстракт листьев

13

Сферическая

Китайская капуста (Brassica chinesis var parachinensis)

экстракт листьев

11

Сферическая

Перец овощной (Capsicum annuum)

10-40

Сферическая

Молочай шерстистый (Euphor biahirta)

 экстракт листьев

40-50

квази-сферическая

Паслен (Solanum torvum) экстракт листьев

13

Сферическая

Десмодиум трехцветковый

(Desmodium triflorum)

экстракт листьев

5-20

Сферическая

Триантема(Trianthema decandra) экстракт корня

10-50

кубическая,

шестиугольная

Эвкалипт (Eucalyptus hybrida) экстракт листьев

50-150

Кубическая

Однако оказалось, как видно из таблицы, что при использовании экстрактов растений в процессе синтеза коллоидных растворов серебра, высока вероятность получить, сферические НЧ, размер которых в среднем порядка 30 нм. Известно, что с уменьшением размера НС возрастает их противогрибковая и антибактериальная активность [Крутяков с соавт., 2008]; при одинаковом содержании металла в гидрозоле БНЧ Ag со средним диаметром 9.8 нм проявляли в 10 раз большую активность, чем частицы со средним размером 62 нм.  Коллоидные растворы серебра можно синтезировать восстановлением ионов серебра экстрактами из листьев крапивы, плодов шиповника, листьев березы [Begum et al., 2009].

Большое влияние на формирование наночастиц оказывает величина рН растительного экстракта [Gan et al., 2012]. Изменение рН приводит к изменению заряда природных фитореагентов в составе экстракта, что влияет на их способность связывать и восстанавливать катионы и анионы металлов в процессе синтеза наночастиц, а это в свою очередь может влиять на форму, размер и выход наночастиц. Так, в случае ионов серебра (1+) и порошка клубней Curcuma longa (куркума длинная), существенно больше наночастиц серебра синтезируются при щелочных рН, при которых экстракты могут содержать больше отрицательно заряженных функциональных групп, способных эффективно связывать и восстанавливать ионы серебра [Spiller, 1997].

Другой важный фактор, влияющий на формирование наночастиц в экстрактах растений – это температура [Bankar et al., 2010]. Установлено, что в растениях люцерны (M. sativa) треугольные серебряные наночастицы образуются только при температуре выше 30˚С [Lukman et al., 2010]. В опытах на экстрактах растения Cassia fistula (кассия трубчатая) обнаружили, что температура может влиять и на структурную форму синтезируемых наночастиц: при комнатной температуре формируются, в основном, серебряные наноленты, тогда как при температуре выше 60˚С основную массу составляют сферические наночастицы [Lin et al., 2010]

В связи с ограниченной возможностью растений восстанавливать ионы металлов, эффективность синтеза металлических наночастиц также зависит от электрохимического потенциала иона [Haverkamp et al., 2009]. Так, способность растительного экстракта эффективно восстанавливать ионы металла может быть существенно выше в случае ионов с большим положительным электрохимическим потенциалом (к примеру, Ag+  ) , чем в случае ионов с низким химическим потенциалом, таких как ([Ag S2O3) 2 ] 3- ) [Haverkamp et al., 2009].

  

 1.4.2. Методы измерения размеров наночастиц

В таблице 2 приведены применяющиеся на данный момент методы измерения размеров наночастиц [Kecskes et al., 2003]

Таблица 2.Методы определения размеров наночастиц (по Kecskes et al., 2003).

Методы анализа

Явления или процессы, лежащие в основе данного метода

Электронная микроскопия

Анализ образца с помощью пучка ускоренных электронов

Просвечивающая электронная микроскопия

Просвечивание образца пучком

Электронов с определением размера и внутренней структуры частиц

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия

Сканирование поверхности образца пучком электронов с одновременной регистрацией вторичных электронов и получение объемного изображения

Сканирующая зондовая микроскопия

Анализ с помощью зонда, рельефа, поверхности образца

Сканирующая туннельная микроскопия

Анализ рельефа токопроводящих поверхностей путем фиксирования величины тунельного тока, возникающего между острием зонда и поверхностью образца

Атомно-силовая микроскопия

Анализ рельефа и механических свойств поверхностей путем фиксирования величины Ван-дер-Вальсовых сил, возникающих между острием зонда и поверхностью образца

Светорассеяние (метод статистического рассеяния света

Фотонная корреляционная спетроскопия (метод динамическогого рассеяния света)

Определение размера частиц по интенсивности рассеянного света

Определение размера частиц по коэффициенту диффузии, определяемого путем интенсивности и частотных характеристик рассеянного света

Малоугловое рассеяние (рентгеновских лучей и нейтронов)

Оценка размера частиц по угловой зависимости интенсивности диффузного рассеяния (в области малых углов)

Дифракционные методы (рентгеное-электроно-нейронография)

Диффузия излучения на кристаллической решетке образца с получением дифрактограммы и оценка размеров кристаллов по величине уширения дифракционных максимумов

Седиментация

Определения размера частиц по скорости их оседания

Адсорбционный метод (БЭТ)

Определения удельной поверхности ( размера частиц) образца путем измерения величины низкой температурной адсорбции и инертных газов (азота)

                                                                                                                                                          1.5. Свойства и состав чистотела большого (Chelidonium majus L.)

Перспективность использования растительных препаратов в медицине обусловлена также возможной минимизацией их токсических эффектов в млекопитающих, что объясняется сходным химическим составом биологически активных веществ живых организмов, а также определенным сродством метаболизма растительной и животной клетки [Коломиец, Ефимов, 2005].  

С  данной  точки  зрения  интерес  представляет чистотел большой(Chelidonium majus L.). Чистотел большой в последние десятилетия привлекает большое внимание исследователей. Из  него получены десятки галеновых, неогаленовых и полусинтетических препаратов. В большинстве изданий,  по лекарственным растениям,  по чистотелу приводятся данные по качественному составу алкалоидов, откуда можно заключить, что количество алкалоидов в чистотеле, включая минорные, доходит до 28 [Волощук, Потопальский, 2010].  Ранее было показано выраженное антигенотоксическая активность соков Chelidonium majus L. [Карамова с соавт., 2010].  


                                                                                                                                                    ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1.1. Растительный материал и приготовление вытяжек из лекарственного сырья

 В качестве объекта исследований использовали проростки озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) с. Казанская 560, которые выращивали в течение 7 суток при комнатной температуре.

В работе был использован сок  чистотела большого (Chelidonium majus L.), который был собран в экологически чистых районах Республики Татарстан. Трава содержит более 20 алкалоидов, эфирные масла,  витамин  С (аскорбиновая кислота) (от 170 до 1000 мг %), витамин А (каротин) (до 14,9 мг %), флавоноиды, сапонины и органические кислоты (лимонную, яблочную, янтарную и хелидоновую).

Образцы растительных соков из чистотела большого были получены следующим способом: свежие листья (5 г) промывали проточной водопроводной водой и измельчали. Полученную массу заворачивали в 4–6 слоев марли, отжимали между двумя стерильными металлическими пластинами, помещенными в тиски. Полученный сок центрифугировали 10 мин. при 4000 об/мин., далее супернатант пропускали через мембранный фильтр Synpor с диаметром пор 0,2 мкм. Стерильный растительный сок разливали в пробирки Эппендорф и хранили при температуре –20 °C. Перед исследованием соки растений разводили стерильной дистиллированной водой до концентрации 1:10 и 1:100.

 2.1.2.  «Зеленый» синтез бионаночастиц серебра           модифицированных соком Chelidonium majus 

Образцы бионаночастиц серебра были синтезированы с помощью чистотела большого следующим образом:

         Приготовленный сок чистотела большого (7 мл) смешивали с дистиллированной водой (29 мл) и добавили сульфат серебра AgSO4 (0,06 г). Полученный раствор перемешали 2 минуты при температуре 65С в магнитной мешалке, обладающей функцией электроплитки -Hei-Standart.  Наблюдали изменение цвета от светло-желтого до коричневого, что свидетельствует образование бионаночастиц серебра. Перед исследованием раствор с бионаночастицами серебра разводили дистиллированной водой до концентрации 1:10; 1:100 и 1:1000.  БНЧ серебра добавили к  тест-системам (контрольным и зараженным проросткам пшеницы), отсюда получили биологический эффект.

                                          Рисунок 2. Схема «зеленого» синтеза бионаночастиц и их тестирования.                  

                                  

               2.1.3. Оценка фунгицидных свойств    бионаносеребра

Для изучения влияния раствора бионаносеребра на всхожесть семян и рост инфицированных проростков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) с. Казанская 560, семена замачивали на сутки в водопроводной воде со спорами (Кое 500 тыс.спор/мл) фитопатогенного гриба Fusarium оxysporum [Smirnov, 2011]. Затем инфицированные и неинфицированные семена проращивали в темноте, в чашках Петри, на воде (Контроль) и на растворах, разведенных 1:10 и 1:100. Длину побегов и корней проростков пшеницы измеряли на 3 и 7 сутки, выращивания.

                          2.1.4. Статистическая обработка результатов

     Статистическую обработку результатов проводили с использованием стандартных математических методов в программе Microsoft Excel. Группу данных считали однородной, если среднеквадратическое отклонение в группе не превышало 15%. Различие между группами считали достоверным при Р ≤ 0.05.


2. 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2.2. Фунгицидные эффекты модифицированных соком Chelidonium majus, с взаимодействием бионаночастиц серебра, по отношению к патогенному грибу Fusarium оxysporum

        Результаты прорастания семян пшеницы показаны на рисунках :

      Распределение показателей на рисунке 3 показало, что БНЧ серебра значительно подавляли развитие гриба F. оxysporum и в разведении Сч AgSo4 1:100 значительно увеличился рост побега, корня и боковых корней, в разведении Сч AgSo4 1:10 рост побегов, корней и боковых корней увеличились чуть слабее, что составило 400% и 250%, соответственно.  Через 7 сутки рост корней этих вариантов снизилось, что составило 190% и 160%, соответственно. Наиболее существенным фактором в лабораторном эксперименте был рост корней предварительно обработанных БНЧ и инфицированных (И) фитопатогеном Fusarium oxysporum с разведением 1:100 , что составило  625% на 3 сутки, через 7 суток показатель снизился на 1,5 раз. Минимальный эффект был у варианта БНЧ (И) с разведением 1:10, что составило 75%, соответственно. В настоящее время большой интерес представляет «зеленый» синтез низкотоксичных и биологически активных препаратов на основе бинаночастиц серебра, модифицированных соком лекарственных растений. Инфицирование фитопатогеном и обработка семян в растворах БНЧ серебра приводила к стимулированию роста проростков. Внесение БНЧ серебра при инфицировании F.oxysporum повышало рост проростков, тогда как обработка соком Ch.majus при высоких концентрациях ингибировала энергию роста проростков. Раствор БНЧ полностью снимало негативный эффект инфицирования, а также приводило к заметной стимуляции ростовых процессов корней в 6 раз. Это могло быть связано с выделением ионов серебра в среду, которые способны активно подавлять рост и развитие различной патогенной микрофлоры поражающей растения на различных этапах роста.

       

        Рисунок 3. Морфометрические показатели проростков, предварительно обработанных БНЧ серебра, в разных разведениях на фоне инфицирования  патогеном. Контроль  – без инфицирования (100%), опыт  – с инфицированием.

      Распределение показателей на рисунке 4 показало, что БНЧ серебра значительно подавляли развитие гриба F. оxysporum и в разведении Сч AgSo4 1:100 значительно увеличился рост побега, корня и боковых корней,в разведении Сч AgSo4 1:10 рост побегов, корней и боковых корней увеличились чуть слабее, что составило 12% и 39%, соответственно.  Наиболее существенным фактором в лабораторном эксперименте был рост корней предварительно обработанных БНЧ и инфицированных (И) фитопатогеном Fusarium oxysporum с разведением 1:100 , что составило  170% на 4 сутки, через 7 суток показатель снизился на 1,5 раз. Минимальный эффект был у варианта БНЧ (И) с разведением 1:10, что составило 71%, соответственно. 

  Таким образом, нами выявлено, что БНЧ серебра, полученные восстановлением ионов металла соком Ch.majus, обладает фунгицидными свойствами по отношению к F. oxysporum, а также стимулирует ростовые процессы проростков пшеницы [Rademacher et al., 1994].

    Рисунок 4. Морфометрические показатели проростков, предварительно обработанных БНЧ серебра, в разных разведениях

     Обозначения те же, что и на рис.3.

     Результаты лабораторных исследований свидетельствуют о том, что БНЧ серебра значительно подавляли развитие гриба F. оxysporum и в разведении Сч AgSo4 1:100 значительно увеличился рост побега, корня и боковых корней, в разведении Сч AgSo4 1:10 рост побегов, корней и боковых корней увеличились чуть слабее. Инфицирование подавляло ростовые процессы в большей степени, чем корней. Сок Ch. majus в малом разведении (контроля) оказал дополнительное ингибирующее действие на фоне заражения грибом, снижая размеры побегов проростков, что приводило к торможению роста. Использование БНЧ серебра  практически полностью снимало негативный эффект инфицирования. Это могло быть связано с выделением Fusarium оxysporum в среду гормональных концентраций гиббереллиноподобных соединений [Rademacher  et al., 1994].

  Таким образом, нами выявлено, что обработка соком  Chelidonium majus L. при высоких разведениях ингибировала энергию прорастания по сравнению с контролем. Следует отметить, что БНЧ серебра снижало рост - ингибирующие действие и самого сока Chelidonium majus L. при малом разведении, которое, по-видимому, было обусловлено его токсичностью.


                                          ВЫВОДЫ                                                                                                                                                                                                                                              
1. Полученные методом «зеленого» синтеза бионаночастиц серебра проявляли высокую биологическую активность, что показано с помощью тест-системы инфицированных проростков пшеницы на ранних стадиях прорастания;
   2. Заражение специфическим фитопатогеном
 Fusarium оxysporum подавляло ростовые процессы более чем на 50%, тогда как обработка бионаночастиц серебра полностью снимала данный негативный эффект. Более того, при этом наблюдали повышение морфометрических показателей, наиболее выраженное для корней - в 6 и 4 раз  для зараженных и незараженных растений, соответственно. 

Благодарности

Работа была выполнена на базе кафедры биохимии и биотехнологии  Казанского (Приволжского) федерального университета .

Автор выражает благодарность доценту, кафедры биохимии и биотехнологии, к.б.н.  Абдрахимовой Йолдыз Раисовне и аспиранту Камалиевой Руфине Фархадовне  за всестороннюю поддержку и внимательное отношение к работе, а также профессору кафедры, д.б.н. Морозову Николаю Васильевичу за предоставление коммерческого реактива сульфата серебра.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  Абдрахимова, Й.Р. Вторичные метаболиты растений: физиологические и биохимические аспекты. Алкалоиды. [Текст] / Абдрахимова Й.Р.– Казань.: Каз. гос. ун-т., 2009. – 40 с.
  2.  Андреева, И.И. Ботаника [Текст] /  И.И. Андреева, Л.С. Родман. - М.: Колос, 2005. — 528с. - ISBN 5-9532-0114-1
  3.  Барабанов, Е.И. Ботаника: учебник для студ. высш. учеб.заведений   [Текст] / Е.И. Барабанов. - М.: Академия, 2006. — С. 230-241. - ISBN 978-5-7695-7037-7 2.
  4.  Бутенко, Р.Г. Клеточные технологии для получения экономически важных веществ растительного происхождения. Культура клеток растений и биотехнология [Текст] / Р.Г.  Бутенко. - М.: Наука, 1986.-243с.
  5.  Волощук, Т.П. Об алкалоидном составе семян чистотела большого. Фундаментальные исследования [Текст] /  Т.П.  Волощук, А.И. Потопольский //  Научный журнал. -2010.- С. 79-84.
  6.  Ефимов  С.Н.  Изучение  антимутагенной  активности  природных

биологически  активных  веществ  околоплодника  гречихи  посевной [Текст] /  С.Н. Ефимов,  А.Г.  Семенов,  Д.Л.  Стахеев //  Современные  проблемы фундаментальной и клинической медицины: Сборник статей молодых ученых и студентов /  результаты 60-ой  юбилейной  конференции  им.  Н.И.  Пирогова. - Томск, 2001. - С.131-132.

  1.  Ильинская, О.Н. Краткосрочные тест-системы для определения генотоксичности [Текст] / О.Н. Ильинскаяю, А.Б. Маргулис // методическое руководство. – К.: Изд. КГУ, 2005. – 30 с. 
  2.  Камалиева, Р.Ф. Актуальные проблемы биохимии и биотехнологии [Текст] /  Р.Ф. Камалиева,  Й.Р. Абдрахимова. – К.: Изд. КГУ,-2014.-147с. - ISBN 978-5-906217-70-7.
  3.  Карамова, Н.С. Исследование антигенотоксических свойств соков растений Helidonium majus L.,  Plantago major L., Тussilago farfara L. [Текст] /   Н.С. Карамова, Д.Г. Фатыхова,  Й.Р. Абдрахимова //   Экологическая генетика. -2010.-Т.8.- С. 56-59.
  4.   Кузьмина, Л.Н. Получение наночастиц серебра методом химического восстановления [Текст] / Л.Н.Кузьмина, Н.С.Звиденцова, Л.В Колесников // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. – 2007. - Т. 30. – С.7 -12.
  5.  Мвапе, И. Сок растений чистотела большого снижает генотоксический эффект фурацилина [Текст] /  И. Мвапе, Й. Р. Абдрахимова,  Н.С. Карамова // Articles in Russian. - 2010.- С. 253-257.
  6.  Муравьева, Д.А. Фармакогнозия с основами биохимии лекарственных растений [Текст] /  Д.А. Муравьева // М.: Медицина, 1978. - С. 625–627.
  7.  Палов, М. Энциклопедия лекарственных растений. Действующие вещества растительного происхождения [Текст] /   М. Палов. - М.: Мир, 1998. – 350с. - ISBN 5-03-003101-4
  8.  Племенков, В. В. Введение в химию природных соединений [Текст] /  В. В.  Племенков.  – К.: Казань: 2001. -253с. - ISBN 5-87898-176-9
  9.  Потопальский, А.И. Препараты чистотела в биологии и медицине [Текст] /  А.И. Потопальский. Киев: Наукова думка, 1992. - 237с. -ISBN: 5-12-003131-5.
  10.  Семёнов, А. А. Основы химии природных соединений  [Текст] / A.A. Семёнов, В. Г. Карцев. - М.: ICSPF, 2009. - 624 с. - ISBN 978-5-903078-12-7
  11.    Сергеев,  Б. М. Получение наночастиц серебра в водных растворах полиакриловой кислоты [Текст] / Б. М. Сергеев, М. В. Кирюхин, А. Н. Прусов, В. Г Сергеев // Вестник Московского Университета - 1999.- Т.40. - С.129-133.
  12.  Фонштейн, Л. М. Изучение эффекта мутагенной метаболической активации N-прозоморфолина на микроорганизмах [Текст] / Л. М. Фонштейн // Генетика. – 1976.- Т.5.- С. 119-125.
  13.  Aniszewski, T. Alkaloids — secrets of life [Text] / T. Aniszewski; Elsevier Science, 2007. – 334с.- ISBN: 0444527362.
  14.   Begum, N. A. Biogenic synthesis of Au and Ag nanoparticlesusing aqueous solutions of Black Tea leaf extracts colloids and sunfaces B: Biointerfaces [Text] / N.A Begum, S. Mondal, S. Basu // Springer International Publishing AG.- 2009. - V.71. - P.113-118.
  15.  Gershenzon J. Plant Defenses: Surface Protectants and Secondary Metabolites [Text] / J. Gershenzon, L. Taiz // InPlantPhysiology.- 2003. - P. 347-376.
  16.  Hesse, M. Alkaloids. Nature’s Curse or Blessing [Text] / M. Hesse // Wiley-VCH.- 2002.- P. 204.
  17.  Kada, T. Mutation and environmental studies: Scientific reports of the research project [Text] / T. Kada // Environment cleaning by microorganisms.- 2006.- P. 695-648.
  18.  Coronato, L. C. A simple method to synthesize silver nanoparticles by photo-reduction [Text] / L. C. Courrol, F. R. Silva, L. Gomes // EPUSP. - 2007. - V.18. - Р.12 - 16.
  19.  Limbach, L. K. Exposure of engineered nanoparticles to human lung epithelial cells: influence of chemical composition and catalytic activity on oxidative Stress [Text] / L. K. Limbach, P. Wick, P. Manser, R.N. Grass,       A. Bruinink, W. J. Stark // Environ. Sci. Technol.- 2007. - V.41. - P. 4158-4163.
  20.   Mitsuoka, T.  Effect of fructo-oligosaccharides on intestinal microflora [Text] / T. Mitsuoka, H. Hidaka, T. Eida // Nahrung.-1987.- V.31. - P. 427-436.
  21.   Rademacher, W. Gibberellin formation in microorganisms [Text] /            W. Rademacher // Plant Growth Regul.- 1994.- V.15. - P. 303-314.
  22.   Smirnov, A. N. Effectiveness of fungicide-free approaches to protection of potato and tomato against late blight [Text] / A. N. Smirnov, V.V. Antonenko, A. Zolfaghary, N. S. Al-Saadi, A. G. Mamonov, G. V. Kondratyueva, A.A. Ignatenkova, M. A. Shishuryak // Matica Srpska Proceedings for natural sciences.- 2011.- V.120. - P. 137–146.
  23.  Spiller, G. A. Introduction to the chemistry, isolation, and biosynthesis of methylxanthines [Text] / G. A. Spiller // USA: CRC Press. - 1997.
  24.  Vorobijeva, L. I. Antimutagenic properties of bacteria: review [Text] / L. I. Vorobijeva, S.K. Abilev //Applied Biochemistry and Microbiology. - 2002. - V.38. - P. 97-107.
  25.  Wanzhong, Z. Synthesis of silver nanoparticles—effects of concerned parameters in water/oil microemulsion [Text] / Z . Wanzhong, X. Qiao, J. Chen // State Key Laboratory of Material Processing and Die and Mould Technology. - 2007. - Р.17 – 21.

PAGE   \* MERGEFORMAT 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39562. Подбор оборудования и проектирование здания Багаевской МГЭС 4.3 MB
  В качестве исходных данных при составлении гидрометеорологической характеристики были использованы материалы многолетних наблюдений Гидрометеослужбы, а также «Основные положения правил использования водных ресурсов Цимлянского водохранилища на р. Дон» и архивные материалы проектных организаций, проводивших изыскания на участке проектирования в предыдущие годы.
39563. Анализ вопросов гражданско-правового регулирования арендных отношений 138.9 KB
  Договор аренды входит в группу сделок, регулирующих отношения по передаче имущества во временное пользование. В отличие от договоров по передаче имущества в собственность, договор аренды не влечет смены титула собственника, а, следовательно, в правовом смысле он оформляет такие отношения товарообмена
39564. Разработка модели анализа структуры затрат на услуги ООО «Противо Пожарная защита» 2.68 MB
  В экономической литературе можно найти множество вариантов снижения затрат на предприятии, однако комплексного подхода для разработки модели анализа структуры затрат на услуги предприятия нет. В связи с этим разработка такой модели является важным и актуальным шагом в изучении экономики предприятия.
39565. Загрузка синхронного транспортногой модуля STM – RR или STM – 1 1.62 MB
  Объединяются 1300 каналов тональной частоты и 6 каналов звукового вещания первого класса в системе с временным разделением каналов и 8ми разрядной импульснокодовой модуляцией. Рассчитать временные и частотные характеристики нарисовать структурную схему объединения и разделения каналов с учетом плезиохронной цифровой иерархии. Рассчитаем частоты дискретизации для каналов ТЧ и звукового вещания. Определим общее число каналов.
39566. Организационная схема предприятия «Вольво» ОАО «Белмагистральавтотранс» 377 KB
  Проверка давления включения и отключения регулятора давления 2. Проверка стояночного тормоза и запорного клапана 3. Проверка педали и тормозного клапана Проверки снаружи 4. Проверка крепления кабины гидросистемы запорных устройств решетки радиатора и механизма подъема кабины 5.
39567. Проект компрессора высокого давления с гладкой проточной частью для ТРДД с тягой 140 кН 1.34 MB
  Описание конструкции КВД 7 3.Описание конструкции КВД. КВД осевой левого вращения восьмиступенчатый приводится во вращение турбиной газогенератора. КВД состоит из следующих узлов: входного направляющего аппарата ВНА; корпуса с направляющим аппаратом 1 ст.
39568. БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ УРТ-1 12.63 MB
  БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ УРТ1 ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА Пояснительная записка 210100. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМОЙ. Объект исследования: автоматизация контроля и управления вакуумной системы наносекундного ускорителя электронов. Цель работы: разработка блока управления вакуумной системой ускорителя электронов создание программного обеспечения для персонального компьютера предназначенного для управления и отладки блока управления.
39569. Проект мероприятий по увеличению объема реализации услуг предприятия туристического бизнеса ООО «Флагман Груп» г. Москва 238.77 KB
  Основным видом деятельности ООО «Флагман Груп» является осуществление туристической деятельности как внутри Российской Федерации, так и за рубежом.
39570. Проектирование гидроэлектростанции приплотинного типа на расчетный напор 158,75 м 439.28 KB
  В соответствии с номенклатурой осевые гидротурбины (Пр и ПЛ) применяют на напоры H=2…80м. Применение Пр гидротурбин выгодно при незначительных колебаниях напора и работе ГЭС в энергосистеме. Кроме того Пр экономически предпочтительнее чем Пл гидротурбины