Получение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы и изучение их свойств

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ

 

Автор курсовой работы М. И. Пескова

Специальность 240901 Биотехнология

Обозначение курсовой работы КР-02069964-240901-03-12

Руководитель работы

канд. биол. наук, доцент Е. В. Лияськина

 

Оценка

 

Саранск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЁВА»

 

Факультет биологический

Кафедра биотехнологии

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Студент Пескова Мария Ивановна

Тема Получение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы и изучение их свойств

2 Срок представления работы к защите

3 Исходные данные для курсовой работы: литературные данные

4 Содержание курсовой работы

4.1 Введение

4.2 Аналитический обзор

4.3 Материалы и методы исследования

4.4 Результаты и их обсуждение

4.5 Выводы

4.6 Список использованных источников

 

 

Руководитель работы _____________________ Е. В. Лияськина

Задание принял к исполнению _____________________ М. И. Пескова

Реферат

Курсовая работа содержит 45 страниц печатного текста, 14 рисунков, 3 таблицы, 30 использованных литературных источников.

БАКТЕРИАЛЬНАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА, ГЕЛЬ - ПЛЕНКА БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, УКСУСНОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ, НАНОКОМПОЗИТЫ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Цель работы – получение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы и изучение их свойств.

Объектом исследования являлись уксуснокислые бактерии - продуценты бактериальной целлюлозы и нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы.

В результате исследований были получены нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы и изучены их свойства.

 

Содержание

Обозначения и сокращения 6

Введение 7

1 Аналитический обзор 9

1.1 Строение и свойства бактериальной целлюлозы 9

1.2 Продуценты бактериальной целлюлозы 12

1.3 Применение бактериальной целлюлозы 18

1.4 Композиционные материалы на основе бактериальной целлюлозы 22

2 Материалы и методы исследования 28

2.1 Объект исследования 28

2.2 Методы исследования 28

2.2.1 Условия культивирования уксуснокислый бактерий 28

2.2.2 Выделение бактериальной целлюлозы 28

2.2.3 Определение pH 29

2. 2.4 Приготовление микроскопических препаратов 29

2.2.5 Определение толщины ГПБЦ 30

2.2.6 Определение прочности и растяжения ГПБЦ 30

2.2.7 Приготовление стандартных растворов антибиотиков 30

2.2.8 Построение калибровочного графика метронидазола 30

2.2.9 Адсорбция антибиотиков на поверхность ГПБЦ 31

2.2.10 Десорбция антибиотиков из ГПБЦ 32

2.2.11 Определение антибиотической активности полученных нанокомпозитов 32

2.2.12 Статистическая обработка данных 33

3 Результаты и их обсуждение 34

3.1 Исследование гель – пленки бактериальной целлюлозы

3.2 Изучение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы 36

3.3 Исследование антибиотической активности нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы 39

Выводы 41

Список использованных источников 42

Обозначения и сокращения

БЦ – бактериальная целлюлоза

ГАП – гидроксиапатит

ГПБЦ – гель – пленка бактериальной целлюлозы

ПВП – N – поливиниллпироллидон

ПДМАЭМ – поли – N, N, N, N – триметилметакрилоксиэтиламмоний метилсульфат

ТКФ – трикальций фосфат

ФК – фосфаты кальция

 

Введение

 

Целлюлоза – это полимер, прежде всего растительного происхождения, продукт фотосинтеза, самый крупнотоннажный из биополимеров. Растения образуют его в фантастическом количестве, около триллиона тонн в год.

Помимо растений, способностью синтезировать целлюлозу обладают простейшие, животные, даже человек при редкой болезни кератодерматите.

Бактериальная целлюлоза (БЦ) имеет важные особенности. Она, в отличие от растительной целлюлозы, представляет собой химически чистый внеклеточный продукт, не содержит лигнина, смол, жиров, восков и не требует отбелки. Она не загрязняет окружающую среду, так как способна к биоразложению и абсолютно нетоксична. Для получения чистой растительной целлюлозы нужно избавиться от примесей – других полимеров клеточной стенки. Все это трудоемко, недешево и экологически вредно.

Благодаря своим особым свойствам БЦ находит применение в технике, медицине, биотехнологии, открывая новые горизонты нанотехнологии. Она используется как матрица для внедрения наночастиц и в то же время является хорошим модельным материалом для исследования закономерностей взаимодействия компонентов нанокомпозитов. Такие композиционные материалы широко используются в медицине как иммуностимулирующие, противовоспалительные и антиоксидантные покрытия.

Нанокомпозиты на основе ГПБЦ отвечают всем требованиям, предъявляемым к раневым покрытиям, кроме этого они обладают хорошей биосовместимостью и не вызывает отторжения организмом.

В связи с этим целью данной работы является выделение и изучение свойств бактериальной целлюлозы с целью получения нанокомпозитов на ее основе.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:

1 Получение и исследование гель – плёнки бактериальной целлюлозы;

2 Получение и изучение нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы.

 

Аналитический обзор

 

Объект исследования

В качестве объекта исследования использовали уксуснокислые бактерии – продуценты гель – пленки бактериальной целлюлозы и нанокомпозиты, полученные на основе БЦ.

 

Методы исследования

Определение pH

 

Определение рН проводили потенциометрическим методом с помощью прибора «рН meter HI 8014».

 

Определение толщины ГПБЦ

 

Толщину ГПБЦ определяли на приборе толщинометре CHY-C2 (Германия) предназначенном для определения толщины плёнок, бумаги, картона.

 

Результаты и их обсуждение

Нанокомпозиты - это материалы обладающие исключительно высоким отношением площади поверхности к объему усиливающей фазы. Использование в качестве матрицы бактериальной целлюлозы позволяет получать нанокомпозиты наиболее простым путем – сорбцией. Этим путем возможно накопление самых различных частиц усиливающей фазы (антибиотиков, минералов и др.) [29].

Основное направление исследований в области получения и изучения свойств нанокомпозитов на основе бактериальной целлюлозы – медицина.

Своеобразной лекарственной формой являются раневые покрытия. В последнее время появилось много образцов раневых покрытий, отличающихся по химическому составу основы и по добавляемых в них лекарственным веществам. Но до сих пор не существует универсального препарата, пригодного для использования во все фазы раневого процесса.

В настоящее время в качестве матрицы для создания перевязочных и сшивающих материалов служат синтетические полимеры (в основном это синтетические гидрогели). Однако эти вещества обладают неполной биосовместимостью с тканями человека. В отличие от них бактериальная целлюлоза обладает хорошей биосовместимостью и не вызывает отторжения.

Одним из необходимых условий антимикробной защиты является применение антимикробного препарата в период оперативного вмешательства с целью создания концентраций препарата в тканях оперируемого органа, достаточных для подавления микрофлоры, которая может вызвать развитие в послеоперационном периоде гнойных осложнений.

Выводы

1 Были исследованы физико-механические показатели ГПБЦ. Показано, что толщина сухой и влажной плёнок равна 26,000 ± 0,386 и 65,800 ± 0,561 мкм, соответственно. Прочность сухой и влажной плёнки равна 11,335 ± 0,078 и 0,792 ± 0,024 Н, соответственно. Растяжение сухой плёнки равно 1,300 ± 0,059%, влажной - 54,500 ± 0,034%.

2 В процессе сорбции бактериальной целлюлозой антибиотиков наблюдается уменьшение концентрации в водном растворе. Остаточная концентрация водных растворов метронидазола 5, 6, и 8%-ной концентрацией составила 1,5; 1,1; 0,8 %.

3 В процессе десорбции с поверхности полученных нанокомпозитов в дистиллированную воду переходило в среднем – 86 % метронидазола, что говорит о высокой степени сорбции ГПБЦ.

4 Полученный нанокомпозит на основе БЦ и антибиотика метронидазола обладает антибиотической активностью. Диаметр зоны задержки роста Bacillus mycoides составляет 15 мм.

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ

 

Автор курсовой работы М. И. Пескова

Специальность 240901 Биотехнология

Обозначение курсовой работы КР-02069964-240901-03-12

Руководитель работы

канд. биол. наук, доцент Е. В. Лияськина

 

Оценка

 

Саранск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н. П. ОГАРЁВА»

 

Факультет биологический

Кафедра биотехнологии

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Студент Пескова Мария Ивановна