Разработка новых материалов для терапии повреждений кожных покровов является комплексной задачей и должна состоять из целого цикла исследований. Так, одним из актуальных направлений является поиск и создание новых основ для ранозаживляющих препаратов наружного применения. К химическим соединениям, способным выступить в качестве такой основы, можно отнести полимерные гидрогели, представляющие собой пространственно-сшитые макромолекулы, сильнонабухающие в растворителе. Наличие такого свойства открывает возможности загружать в гидрогель лекарственные препараты как синтетического, так и растительного происхождения. Весьма значимо произвести поиск такого гелеобразующего полимера, который способен помимо функции носителя лекарственных веществ выступить и в качестве активного компонента средства, т. е. обладать собственной активностью при терапии повреждений кожных покровов. Ранее нами были получены гидрогели полигексаметиленгуанидин гидрохлорида путем сшивки концевых аминогрупп формальдегидом. Исследования ранозаживляющей активности показали, что гидрогель и композиции на его основе как минимум сопоставимы с широко применяемыми средствами, такими как левомеколь, бепантен и пр., при этом они проявляют собственную активность, гидрогель полигексаметиленгуанидин гидрохлорида может выступать как перспективная платформа для конструирования лекарственных препаратов. В рамках данной работы было проведено исследование продуктов деструкции гидрогеля в результате гидролиза. Методами ИК- и УФ-спектроскопии была оценена концентрация продуктов деструкции гидрогеля в динамике, а также предположен ее механизм с высвобождением исходного полигексаметиленгуанидин гидрохлорида и формальдегида в гем-диольной форме.

Привлекательность водорода как универсального энергоносителя определяет значительный интерес к нему со стороны прикладной химии. Одной из центральных проблем, которую необходимо решить для перехода к водородной энергетике, является проблема его хранения. Физическая адсорбция водорода в порах – это практически важный и эффективный метод хранения водорода. Среди существующих адсорбирующих водород материалов углеродные наноструктуры обладают рядом преимуществ: высокой адсорбционной емкостью, значительной прочностью и низким весом. В данной работе с помощью современных методов квантовой химии (DFT, SAPT0, IGM) изучена адсорбция молекулярного водорода в ряде модельных щелевидных углеродных микропор с расстоянием между стенками d = 4–10 Å, включая введение молекулы H₂ в пору, наполнение поры этими молекулами и изучение взаимодействий между молекулами H₂ внутри поры. Установлено, что в зависимости от величины параметра d, адсорбированные молекулы водорода образуют один (d = 6, 7 Å) или два слоя (d = 8, 9, 10 Å) внутри поры. В то же самое время для пор с малым d наблюдались высокие потенциальные барьеры введения H₂ в пору. Разложение энергии взаимодействия на компоненты показало, что дисперсионные взаимодействия дают основной вклад в энергию притяжения (72–82%), причем с увеличением числа молекул H₂, адсорбированных в поре, их значимость снижается (вплоть до 61%), а вклад в межмолекулярное притяжение электростатических и индукционных взаимодействий растет. Также были определены значения гравиметрической плотности (GD) для пор с d = 6, 7, 8, 9, 10 Å, которые равны соответственно 1,98; 2,30; 2,93; 3,25; 4,49 вес.%. Предполагается, что особенности адсорбции водорода в порах, выявленные в этой работе, будут способствовать применению углеродных пористых структур как среды для хранения водорода.

Помимо существующих синтетических индикаторов, в природе встречается множество иных пигментных веществ, способных реагировать на изменение водородного показателя раствора ярким переходом окраски. Например, такой переход окраски можно наблюдать при использовании антоцианов. Цель исследования – определить возможность применения суммы антоцианов из экстрактов ягод в качестве потенциального кислотно-основного индикатора. Его применение возможно, как и широко используемого для этих целей индикатора фенолфталеина. Исследовали водные и спиртовые экстракты из ягод рябины, облепихи, брусники, черники, смородины, ежевики, клюквы, шиповника, черемухи и боярышника. Наличие антоцианов в исследуемых образцах доказывали с помощью химического и физико-химического методов анализа: качественной реакции, восходящей тонкослойной хроматографии и прямой спектрофотометрии. Количественную оценку содержания антоцианов в ягодах проводили методом рН-дифференциальной спектрофотометрии. В ходе работы установлено, что содержание антоцианов в водных экстрактах намного меньше, чем в спиртовых. Для сравнения индикаторных возможностей фенолфталеина и суммы антоцианов была проведена количественная оценка содержания аскорбиновой кислоты в образцах фруктов методом прямой алкалиметрии. Контрольный опыт проводили с 5%-м раствором аскорбиновой кислоты для инъекций. Значение рН водных и спиртовых растворов всех полученных вытяжек из ягод определяли инструментальным методом. Водородный показатель экстрактов находился в интервале от 2,95 до 5,04. Качественно и количественно определено содержание суммы антоцианов в водных и спиртовых экстрактах ягод ежевики, клюквы, черной смородины, черники и брусники в пересчете на цианидин-3-глюкозид. Показана сходимость результатов алкалиметрического титрования с использованием в качестве индикатора фенолфталеина и суммы антоцианов, извлеченных из ягод черной смородины 95%-м этиловым спиртом.

Переработка растительной биомассы в востребованные и экономически обоснованные продукты на сегодняшний момент является признанным мировым трендом. Среди альтернативных энергетических направлений конверсия биомассы – наиболее прогнозируемый и устойчивый углеродный ресурс, способный заменить ископаемые виды топлива. Уже на сегодняшний момент растительная биомасса обеспечивает почти 25% мирового энергоснабжения. В данном обзоре приведены сведения о наиболее перспективных направлениях химической и биотехнологической переработки биомассы такого энергетического растения, как мискантус. Выбор мискантуса обусловлен его высокой урожайностью (до 40 т/га посевной площади) и высоким выходом энергии (140–560 ГДж/га) по сравнению с другим растительным сырьем. Кроме того, мискантус способен расти на маргинальных землях и не требует особых агрономических мероприятий, при этом в процессе его культивирования происходит обогащение почвы органическими веществами и ее очистка от загрязняющих веществ. В обзоре отражены направления переработки нативной биомассы и биомассы, подвергнутой предварительной обработке. Биомассу мискантуса, помимо переработки в энергоресурсы, можно фракционировать и трансформировать во множество высокоценных продуктов – целлюлозу, нитраты целлюлозы, этилен, гидроксиметилфурфурол, фурфурол, фенолы, этиленгликоль. Варочные растворы после азотнокислой предобработки биомассы мискантуса могут выступать в роли лигногуминовых удобрений. Кроме того, на основе гидролизатов целлюлозы мискантуса можно получать доброкачественные питательные среды для биотехнологической трансформации в бактериальную наноцеллюлозу, для накопления и выделения всевозможных микробных ферментов.

К веществам, оказывающим вредное воздействие на живые организмы, относятся N-фенил-2-нафтиламин и фталаты, которые синтезируются и широко используются в химической промышленности. В то же время N-фенил-2-нафтиламин был обнаружен в надземных частях и в корнях некоторых видов растений, фталаты были найдены во многих видах растений и в бактериях. Исследование направлено на изучение защитной (антимикробной) реакции проростков гороха (Pisum sativum L.) сорта Торсдаг на инокуляцию бактериями Rhizobium leguminosarum bv. viceae (эндосимбионт) и Azotobacter chroococcum (эктосимбионт), вносимыми в водную среду роста корней. Показателями реакции были изменения содержания негативных аллелопатических соединений (пизатин, N-фенил-2-нафтиламин, фталаты) в корневых экссудатах. После инокуляции проростки росли одни сутки в камере BINDER KBW-240 при температуре 21 ºС, освещении 81 μМ.м^-2 . с^-1 и фотопериоде 16/8 ч (день/ночь). В этилацетатных экстрактах из водной среды, куда погружали корни проростков, содержание соединений определяли методом ВЭЖХ, а изменения в составе и соотношении фталатов – методом ГХ-МС. Установлено различное влияние ризобий и азотобактера на содержание вышеперечисленных соединений и на соотношения видов фталатов в корневых экссудатах. Представлены данные, указывающие на разную способность обоих видов бактерий деградировать N-фенил-2-нафтиламин до фталатов и на зависимость активности данного процесса у исследуемых бактерий от его концентрации в среде. N-фенил-2-нафтиламин по-разному, но негативно влиял на жизнеспособность и рост использованных в экспериментах бактерий.

Основной формой существования бактерий в природе являются биопленки – прикрепленные к субстрату ассоциации клеток, окруженные полимерным матриксом. Изучение образования и функционирования биопленок имеет фундаментальное значение для управления процессами формирования микробных ассоциатов в экологии, биотехнологии и медицине. Поставленная цель требует разработки аналитических подходов, позволяющих при сохранении интактной структуры биопленок получать оперативную информацию на протяжении всего цикла жизнедеятельности микробного сообщества. В задачу работы входила адаптация методов сканирующей электронной микроскопии и ИК-спектроскопии в качестве экспресс-метода анализа микробных биопленок. Для этого проведено сопоставительное изучение кинетики роста культуры бактерий Bacillus subtilis в течение 24 ч культивирования на твердом субстрате методами классической микробиологии и биохимии, электронной сканирующей микроскопии и Фурье ИК-спектроскопии. Установлено, что морфология биопленки меняется от равномерного заселения поверхности носителя планктонными клетками на начальной стадии роста (6 ч) до накопления внеклеточного матрикса и образования микроколоний в экспоненциальной и стационарной фазе (12–18 ч) и постепенного истощения матрикса в фазе отмирания клеток (24 ч). Результаты ИК-спектроскопии коррелируют с результатами биохимических исследований, что, в свою очередь, позволяет проводить оперативную оценку накопления белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот и получать информацию об их структурном состоянии в биопленке. По итогам исследования можно заключить, что сканирующая электронная микроскопия и Фурье ИК-спектроскопия в предложенном варианте применения позволяют получать взаимодополняющую информацию о морфологии и химическом составе микробных биопленок в процессе культивирования.

Данная работа посвящена изучению роста и взаимодействия штаммов Trichoderma spp. при различных температурах. Trichoderma spp. – это род микроскопических аскомицетов, грибы рода Trichoderma являются членами различных экосистем и обнаруживаются в почве, ризосфере. Цель исследования – изучить и сравнить характеристики роста и взаимодействия различных представителей грибов рода Trichoderma между собой. Для экспериментов использовали следующие среды: среду Чапека и среду, моделирующую экссудаты корневой системы растения (огурца обыкновенного). Была определена скорость роста штаммов Trichoderma spp. при различных температурах. Скорость роста на среде, содержащей модели экссудатов растения, отличалась от скорости роста на богатой питательной среде, также обнаружились различия в макроморфологии колоний. При температуре 9 °С на среде Чапека наблюдался рост штаммов Trichoderma longibrachiatum F2124, Trichoderma viride F2001; на среде, моделирующей экссудаты, – только штамма Trichoderma longibrachiatum F2124. При 40 °С отмечалось значительное торможение роста для всех штаммов, кроме представителей вида Trichoderma longibrachiatum. При температуре 50 °С роста колоний не наблюдалось. Все штаммы росли в температурном диапазоне от 12 до 28 °С. Было выдвинуто предположение о возможных различиях в характере взаимодействия представителей рода Trichoderma между собой при росте на различных средах. Исследовали взаимодействие между собой 3-х штаммов Trichoderma spp. при поверхностном культивировании в различных температурных условиях. По результатам исследования не обнаружилось значительных различий в характере взаимодействия представителей рода Trichoderma между собой.

Согласно превалирующему мнению, фталаты считаются исключительно ксенобиотиками-поллютантами, а широкое распространение их в окружающей среде – следствие облегченной диффузии этих соединений из пластмассовых изделий. В экспериментах по влиянию синтетических фталатов на живые организмы выявлено их крайне негативное действие на метаболизм животных и человека. Механизм действия этих соединений лиганд-рецепторный. Фталаты отнесены к категории эндокринных дизрапторов, наряду с диоксинами, полихлорированными бифенилами и пр. Однако к настоящему моменту накоплены факты, доказывающие естественное происхождение фталатов. В культуре водорослей был произведен биосинтез фталатов de novo из меченых предшественников. Фталаты были обнаружены в закрытых экспериментальных системах – культурах клеток высших растений. Фталаты были выделены из ряда видов бактерий, грибов, низших и высших растений, находящихся вдали от источников техногенного загрязнения. Концепция биогенеза фталатов предполагает наличие функции этих соединений в живых системах. Они обладают бактерицидным и фунгицидным действием и входят в состав аллелопатических экссудатов, подавляя рост конкурирующих видов растений. Фталаты демонстрируют инсектицидные и репеллентные свойства. Прослеживается аналогия в действии фталатов и эндокринных дизрапторов другой химической категории – фитоэстрогенов, направленных на регуляцию численности популяции травоядных млекопитающих. Выдвигается гипотеза о биологической роли эндогенных фталатов растений как соединений вторичного метаболизма преимущественно с защитной функцией, участвующих в сети межвидовых взаимодействий между растениями, животными, грибами и микроорганизмами. Следует отметить, что синтетические и эндогенные фталаты имеют существенные стереохимические различия, что может являться причиной разнонаправленности их воздействия на живые организмы.

Природные цеолиты эффективно используются в качестве удобрений, субстратов и носителей для пестицидов, а также сорбентов при восстановлении загрязненных почв. Поскольку наноструктурные минералы обладают уникальными физико-химическими свойствами, прежде чем использовать их на практике, они должны быть проверены на наличие токсичности и генотоксичности. Впервые нами проведена проверка мутагенных и антимутагенных свойств наноструктурной водно-цеолитной суспензии с использованием 2-х бактериальных тест-систем: теста Эймса и SOS-lux теста. Согласно полученным данным, наноструктурная водно-цеолитная суспензия не обладает мутагенной активностью в исследованном диапазоне концентраций (0,75–400 мкг/мл). Для оценки антимутагенной активности наноструктурной водно-цеолитной суспензии выбраны различные типы мутагенов: митомицин С, этилметансульфонат, 2,4-динитрофенилгидразин, а также ДНК-повреждающие агенты – офлоксацин и перекись водорода. Показан значительный антимутагенный эффект наноструктурной водно-цеолитной суспензии в концентрации 200 мкг/мл в отношении митомицина С в SOS-lux тесте (ингибирование мутагенной активности составило 50,0%) и 2,4-динитрофенилгидразина в тесте Эймса (ингибирование – 62,0%). Для остальных мутагенов отмечен слабый антимутагенный эффект (17,0% для этилметансульфоната), а в отношении офлоксацина и перекиси водорода антимутагенный эффект отсутствует. Различия в антимутагенном эффекте можно объяснить тем, что цеолиты отрицательно заряжены, поэтому могут захватывать только положительные (или нейтральные) молекулы. Следовательно, антимутагенный эффект наноструктурной водно-цеолитной суспензии будет зависеть от заряда молекулы мутагена. На основании полученных результатов можно считать наноструктурную водно-цеолитную суспензию безопасной для окружающей среды, что позволяет использовать ее по агропромышленному назначению в качестве удобрения при выращивании сельскохозяйственных культур.

Ввиду микробиологической стойкости эпоксидных полимеров, проблема утилизации их после завершения срока эксплуатации является особенно актуальной. В этом аспекте особый интерес представляют производные рисовой и гречневой шелухи как потенциально биодеградируемые компоненты, которые при применении их в качестве наполнителей обеспечивают улучшение эксплуатационных характеристик эпоксидных материалов. Полученные результаты свидетельствуют об использовании рисовой и гречневой шелухи и их золы в качестве субстрата микроорганизмами почвы. Вместе с тем рисовая шелуха в значительно большей степени, чем гречневая шелуха, увеличивает биологическую активность микробиоты почвы. При этом с ростом температуры получения золы рисовой шелухи использование ее в качестве субстрата микроорганизмами почвы закономерно снижается по сравнению с рисовой шелухой. Это обусловлено уменьшением содержания в ее составе рентгеноаморфной фазы и ростом количества кристаллических минералов. В то же время зола гречневой шелухи, не зависимо от температуры ее получения, существенно активирует процессы почвенного дыхания по сравнению с гречневой шелухой, что указывает на возможность микробиологической утилизации образцов золы гречневой шелухи в процессе инкубирования в почве. Эпоксидные материалы, как ненаполненные, так и наполненные золой рисовой и гречневой шелухи, не используются в качестве субстрата микроорганизмами почвы. В то же время наполнение эпоксидных композиций рисовой шелухой обусловливает улучшение их биодеградируемости. Степень биодеструкции шелухи риса и гречихи и их золы определяет влияние этих наполнителей на дыхательную активность почвы в присутствии эпоксидных материалов.

Химическая стабильность топлив является одним из ключевых факторов обеспечения исправной работы двигателей внутреннего сгорания. Прогрессирующая деструкция компонентов дизель-биодизельных топлив при хранении и транспортировке может отрицательно сказаться на их физико-химических показателях. Кроме того, разрушение нефтепродуктов под действием солнечных лучей и образование токсичных соединений имеет экологическое значение. Целью представленной работы является исследование влияния УФ-облучения (λ = 300–450 нм) на химический состав нефтяного дизельного топлива и топливных смесей В5, В10, В20, В50 и В100 в течение 24 ч. В качестве биодизеля использовали продукт переэтерификации непищевого масла верблюжьей колючки с метанолом. Химические изменения после облучения контролировали с помощью ЯМР-спектрометра FT BRUKER. Изучена взаимосвязь изменений химического состава и важных физико-химических параметров (плотность, вязкость, температура вспышки, цетановое число) до и после фотохимической деструкции. На основании полученных результатов установлено, что топливная смесь В20 обладает большей химической стабильностью после УФ-облучения, чем обычное дизельное топливо и другие дизель-биодизельные смеси.

Основной целью настоящего исследования является изучение термической стабильности и механизма термического разложения угля Могоин-гол, возможности ожижения пиролизом и термолизом, а также возможности обогащения тяжелыми жидкостями для снижения минеральности угля и улучшения его свойств. С этой целью могоин-гольский уголь охарактеризован при помощи экспрессивного, предельного анализа и термогравиметрии, исследовано его термическое разложение (термолиз и пиролиз). Термогравиметрический анализ проводили на японском приборе HITACHI TG/DTA7300, изучение пиролиза осуществляли при различных температурах нагрева (200–700 °С) с постоянной скоростью нагрева 20 °С/мин в течение 80 мин. На основании результатов экспресс- и элементного анализа установлено, что могоин-гольский уголь относится к высокосортным коксующимся углям. Пиролиз могоин-гольского угля изучался в печи СНОЛ при различных температурах нагрева и получен из продуктов пиролиза, таких как твердый остаток, гудрон, пиролитическая вода и газ. При пиролизе выход пиролизной смолы (6.28%) был самым высоким при температуре 700 °С. Опыт термического разложения (термолиз) проводили в автоклаве закрытого типа при температуре 350–450 °С с использованием растворителя-донора водорода (тетралина) при различном массовом соотношении угля и растворителя (1:1,75; 1:1,5). В эксперименте по термолизу выход жидкого продукта максимален при соотношении уголь–растворитель 1:1,5 при температуре 450 °С.

Данная работа посвящена исследованию влияния природы пластификатора на свойства полимер-битумных композиций методом флуоресцентной микроскопии. На сегодняшний день нефтяные дорожные битумы для строительства автомобильных, мостовых и аэродромных покрытий не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по трещиностойкости, теплостойкости, эластичности, адгезии к поверхности минеральных материалов. Введение в состав нефтяных дорожных битумов термоэластопластов, пластификаторов и поверхностно-активных веществ значительно повышает эксплуатационные свойства покрытия. Наилучшие результаты получены при использовании блоксополимера стирола и бутадиена, индустриального масла и катионного поверхностно-активного вещества на основе полиаминоамидов и полиаминоимидазолинов. Выбор в качестве пластификатора индустриального масла обусловлен хорошей совместимостью с битумом и полимером, а также высокой температурой вспышки – 200 °С. Содержание парафино-нафтеновых углеводородов в индустриальном масле больше 70%. Несмотря на большой объем производства индустриального масла, наблюдается острый дефицит этого продукта нефтехимии из-за широкого применения, поэтому интенсивно ведутся исследования по замене индустриального масла в составе сополимера полимерно-битумно вяжущего. В данной работе предложено использование в качестве пластификаторов при создании полимерно-битумного вяжущего тяжелого газойля, полученного при каталитическом крекинге и замедленном коксовании, тяжелой смолы пиролиза, экстракта селективной очистки масел, таллового масла. В этой связи исследовано влияние предложенных пластификаторов на коллоидную структуру полимерно-битумного вяжущего методом флуоресцентной микроскопии. Исходные полимерно-битумные вяжущие получены на предприятии АО «АНХК» (г. Ангарск) по ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол–бутадиен–стирол». Определен групповой состав исследуемых пластификаторов. Доказано, что для получения устойчивого к расслоению полимерно-битумного вяжущего требуются пластификаторы с содержанием ароматических соединений больше 60%.

Получаемые биосинтетическим путем с помощью бактерий Pseudomonas поли-3-гидроксиалканоаты (ПГА) являются перспективной заменой традиционных пластиков. Снизить стоимость производства ПГА за счет уменьшения энергозатрат можно при использовании питательных сред, не прошедших паровую стерилизацию. Культивирование бактерий Pseudomonas, устойчивых к додецилсульфату натрия (SDS), на содержащих SDS нестерильных средах позволяет получить биомассу, состоящую преимущественно из продуцента ПГА. При этом SDS играет роль антимикробного агента, подавляющего рост посторонних микроорганизмов. В настоящей работе использовалась SDS-устойчивая культура Pseudomonas helmanticensis и среды, содержащие глицерин и SDS. Концентрации источников углерода (глицерин) и азота оптимизированы с помощью эксперимента, поставленного по центральному композиционному ротатабельному плану. Варьировались концентрация субстрата C и соотношение C/N между содержанием в среде глицерина и источника азота. Построение зависимости степени конверсии субстрата в ПГА от С и C/N проводилось в среде программирования R. Построенная модель адекватно описывает экспериментальные данные при уровне значимости 0,05 (дисперсия адекватности регрессионного уравнения 4,1×10^-2, R² =0,98). Рассчитанная с помощью модели степень конверсии глицерина в ПГА составляет 6,9±0,4%. В оптимизированных условиях (0,61 г/л источника азота, 8,4 г/л глицерина, 96 ч) P. helmanticensis конвертирует 7,0% субстрата в ПГА со средней длиной мономерных звеньев. С помощью метагеномного анализа 16S рРНК показано, что доля посторонних бактерий при культивировании P. helmanticensis на нестерильной среде, содержащей 0,5 г/л SDS, составляет 2%.

В современном сельскохозяйственном производстве для управления посевами полевых культур, снижения отрицательного влияния абиотических факторов среды, повышения продуктивности и качества продукции используют химические соединения – аналоги эндогенных фитогормонов. Физиологическая ценность ряда этих веществ обусловлена способностью увеличивать устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Повышенный интерес к подобным препаратам связан с их невысокой стоимостью и эффективностью в низких концентрациях. Изучено влияние смеси протатранов (а, b, c) в низких концентрациях (10^-6 и 10^-9 г/л) на изменение физиологических параметров (ростовые характеристики, водный статус) яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях хлоридного засоления. Растения выращивали в лабораторных условиях в камере CLF PlantClimatics, где необработанные и обработанные химическими соединениями семена яровой пшеницы оценивали по изменению морфологических и физиологических показателей в условиях солевого стресса (150 mM NaCl). Анализ полученных данных показал, что протатраны положительно влияют на морфометрические параметры и водный статус растений при действии хлоридного засоления. Так, исследуемые вещества уменьшают ингибирование ростовых процессов при хлоридном засолении. Обработка семян исследуемыми веществами приводит к увеличению оводненности тканей и уменьшению падения осмотического потенциала в листьях и корнях. Химические соединения протатраны, независимо от соотношения смеси, способствуют улучшению водного режима растений и смягчают отрицательное действие хлоридного засоления на рост растений.