The presence of reactive aldehyde groups in the elementary units of dialdehyde polysaccharides enables to enter easily into a condensation reaction with reagents containing primary amino groups in the structure. This naturally expands the possibilities of obtaining new derivatives of polysaccharides with physiologically active properties. In this study, we synthesized azomethine derivatives of cellulose and pectin differing in the degree of substitution and the content of the nucleophilic reagent in the composition of the reaction products through chemical interaction of guanidine with macromolecules of dialdehyde polysaccharides. Therefore, regularities of the reaction of nucleophilic substitution of aldehyde groups of oxidized polysaccharides with guanidine were revealed. It was found that the interaction of guanidine amino groups with oxidized pectin in contrast to dialdehyde cellulose occurs through the formation of azomethine and ionic bonds. Moreover, the possibility of obtaining guanidine-containing derivatives of cellulose and pectin with different structural characteristics by varying the molar ratio of the nucleophile and the oxidation state of the starting polysaccharides was proved. The composition and structure of the reaction products were studied by physicochemical methods of analysis. The stability and rate of cleavage of guanidine groups from the macromolecules of dialdehyde cellulose and dialdehyde pectin were studied by hydrolysis of the synthesized samples in acidic and alkaline media.

No abstract

The article presents data on the synthesis and antimicrobial properties of guanidine-containing carboxymethylcellulose derivatives with different physical and chemical characteristics. The regularities of the reaction of nucleophilic substitution of aldehyde groups of modified Na-carboxymethylcellulose (Na-CMC) by guanidine under different conditions are studied. Based on the results obtained, it was found that the limit replacement of reactive electrophilic groups with nucleophilic reagent depends on the pH value of the medium, molar ratio of guanidine and the degree of oxidation of cellulose ester. By varying the reaction conditions and the number of aldehyde groups in the oxidized Na-CMC composition, the azometin derivatives differing in the content of nitrogen-containing fragments in the polymer chain were obtained. Chemical restoration of labile azomethine bonds was performed and water-soluble derivatives containing strong amino-bound guanidine groups were synthesized. The study shows and substantiates the influence of structural indices (degree of substitution, quantitative guanidine content, pKα values and nature of counterion) of macromolecular systems on antibacterial and antifungal properties. The developed approach of synthesis opens prospects for creation of antimicrobial derivatives with regulated physical and chemical characteristics and set biologically active properties.

No abstract

РезюмеВведение. К настоящему времени практически отсутствуют данные о взаимосвязи между биологической активностью и структурными характеристиками антимикробных полимеров, синтезируемых путем химического присоединения гуанидиновых групп к макромолекулам полисахаридов. В связи с этим обстоятельством, представляется интересным осуществление химической модификации гуанидина природными полимерами в частности полиальдегидпектином и проведение сравнительных исследований антимикробной активности полученных образцов, имеющих различные физико-химические характеристики. Цель. Синтез гуанидинсодержащих производных пектина и установление влияния структурных вариаций, полученных образцов на проявления антимикробных свойств. Материалы и методы. Синтез гуанидинсодержащих производных пектина состоял из следующих стадий: периодатное окисление полисахарида, модификация гуанидина посредством полиальдегидпектина и химическое восстановление азометиновых связей. Количество гуанидина в полученных образцах вычислено ацидиметрическим титрованием, содержание азота (N, %) определено с помощью элементного анализатора марки Eura EA (Italy). Значения рКα синтезированных соединений найдены методом обратного титрования. Спектры поглощения были сняты на спектрофотометре «UV 1280» (Shimadzu, Japan), в диапазоне λ = 180-400 нм. ИК-спектры записывали на спектрометре Vector-22 в области длин волн 400-4000 см -1 в таблетках KBr (3 мг образца / 300 мг KBr). Молекулярномассовые характеристики синтезированных производных, определяли методом высокоэффективной гельпроникающей хроматографии на жидкостном хроматографе Agilent 1260 Infiniti. Острая токсичность гуанидинсодержащих производных пектина определена методом Прозоровского. Сравнительная оценка антимикробной активности проводилась методом диффузии в агар. Результаты и обсуждение. Варьируя степенью окисления полиальдегидпектина, синтезированы соединения, отличающиеся степенью замещения, содержанием гуанидина, молекулярной массой и значением рКα. Установлено, что выраженность антибактериальной и противогрибковой активности исследованных образцов зависит от степени замещения и природы противоиона. С увеличением количественного содержания гуанидиновых групп в макромолекулярной цепи пектина, возрастает противомикробное действие. Обнаружено, что замена низкомолекулярных Cl -, NO 3 -, F -, Iпротивоионов на карбоксилат-анионы приводит к резкому уменьшению антимикробных свойств. При пероральном введении синтезированных соединений мышам установлено, что все образцы относятся к разряду практически не токсичных веществ (V-й класс). Заключение. Сравнительный анализ гуанидинсодержащих производных пектина с различными характеристиками показал, что выраженность антимикробного действия синтезированных соединений в отношении бактерий и грибов рода Candida зависит от количественного содержания катионных группировок и природы противоиона.Ключевые слова: гуанидин, полиальдегидпектин, химическая модификация, антимикробные свойства, острая токсичность Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных к...