Перспективные композиты XXI века на основе органических и неорганических полимеров и новые металлические сплавы, приоритетные технологии, структура, свойства

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПОЗИТЫ XXI ВЕКА НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГ А НИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ И НОВЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ, ПРИОРИТЕ Т НЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, СТРУКТУРА, СВО Й СТВА ЛОКАЛИЗАЦИЯ В КЛЕТКАХ ЧУМНОГО МИКРОБА АНТ И ОКСИДАНТОВ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ НА ОСНОВЕ ТАЛЛИЙОРГАН И ЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В.Н. Корсуков, О.В. Нечаева, Н.П. Коннов, Н.А. Виноградова, О.П. Плотников, И.Ф. Гунькин * РосНИПЧИ «Микроб», г. Саратов *Энгельсский технологический институт СГТУ Для консервации культур наиболее широко используется лиофил и зация [1]. Одной из причин гибели клеток при лиофилизации является окислительный стресс, приводящий к повреждению мембранного аппар а та, нуклеиновых кислот и других биополимеров. Вопросы повышения устойчивости микроорганизмов к воздействию неблагоприятных факторов при лиофилизации решаются в последнее время с использованием синтетических и природных антиоксидантов (АО). Установление компартментализации данных соединений в бактериальной клетке может послужить для объяснения их защитного действия. Целью настоящей работы является изучение биологической активн о сти талийорганических соединений (ТОС), обладающих АО активн о стью, и определение их локализации в клетке вакцинного штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ. В работе использовали ТОС двух типов: Ar 2 TIX и ArTIX 2 (где Ar-ароматический радикал, X-остаток кислоты) [2,3]. Антиоксидантную а к тивность синтезированных соединений определяли на хемилюминометре LKB-Wallaс 1251 (Швеция). Антиоксидантную активность (К) исследу е мых соединений вычисляли по формуле: К= (В-Б): Б, где Б - уровень исходного фонового свечения в mV; В - интенсивность стимулированного свечения в mV. Определение биологической агрессии (БА) АО проводили в сист е ме: бактериофаг Т4 - штамм Escherichia coli B и определяли по фо р муле: А = Co : Ck 100%, где Co - количество выживших фаговых частиц в опыте; Ck - то же в ко н троле. Клеточную суспензию бактерий Y. pestis EV НИИЭГ обрабатыв а ли ТОС (концентрация 1 мкг/мл) с экспозицией 2 часа. В качестве раствор и теля АО использовали диметилсульфоксид (ДМСО). Перед проведен и ем электрофореза клетки инактивировали мертиолятом натрия [4]. Обра з цы изучались в электрофорезе с использованием прибора «Elphor-VAP5» (ВЕNDER & HOBEIN GMBH, ФРГ) в 0.033 М трис буфере рH 9,4 при 6 0 С, скорости протока буфера 500 мл/ч, напряжении 500 В в течение 30 мин. Воздействие исследуемых веществ на клеточную поверхность бактерий определяли по изменению электрофоретической подвижности (ЭФП) кл е ток в опыте, относительно контроля (бактерии, инкубированные с ДМСО). Оценку достоверности различий данных производили с применением критерия (Колмогорова-Смирнова) и углового преобразования Фишера [5]. Образцы для электронной микроскопии готовили из клеток бакт е рий, выращенных на агаре Хоттингера, с добавлением ТОС в концентр а ции 1 мкг/мл. Просмотр негативно окрашенных препаратов осущест в ляли на электронном микроскопе JEM-7А (Япония). Антифаговая и антиоксидантная активности исследованных ТОС представлены в табл. 1. Наибольшей антифаговой активностью облад а ли соединения со структурной формулой ArTlX 2 . По критериям (выживаемость фага Т4 и антиоксидантная активность) наиболее перспективным для применения при лиофилизации является вещество (4-СH 3 ОC 6 H 4 ) 2 TlOCOCF 3 . Известно, что при адсорбции полимеров на бактериальных клетках их электрофоретическая подвижность меняется. Таблица 1 Антифаговая и антиоксидантная активности ТОС № Формула соединения Выживаемость Т4 (%) Антиоксидантная а к тивность 1 Ph 2 TlBr 37 1,690 2 (4-CH 3 OC 6 H 4 ) 2 TlOCOCF 3 76 2,555 3 PhTl(OCOC 4 H 9 -t) 2 0,006 1,530 4 (4-CH 3 COOC 6 H 4 )TlCl 44 1,560 5 PhTl(OCOCF 3 ) 2 0,04 1,530 6 4-CH 3 C 6 H 4 Tl(OCOCF 3 ) 2 0,2 1,925 7 4-Br CH 3 C 6 H 4 Tl(OCOF 3 ) 2 0,6 1,615 Примечание. В таблице представлены средние арифметические значения. Количес т во опытов n=3. Обработка клеточной суспензии клеток Y. pestis EV НИИЭГ ТОС вызывала изменение их электроповерхностных свойств (табл. 2). В во д ных растворах ДМСО синтезированные ТОС ионизированы и частично ди с социируют на ионы Ar 2 Tl + , ArTl + X и X - . На основе полученных нами данных можно предположить, что катионы ТОС образуют комплексы с отрицательно заряженными группами клеточной поверхности за счет действия электростатических и адсорбционных сил, что приводит к измен е нию ЭФП клеток. Исходя из этого можно сделать вывод, что катионы Ar 2 Tl + и ArTl + X локализуются на клеточной поверхности. Внесение талийорганических соединений в питательную среду сп о собствовало появлению интенсивной желтой окраски колоний штамма Y. pestis EV HИИЭГ. Таблица 2 Достоверность изменения ЭФП клеток вакцинного штамма под воздействием ТОС № Формула соединения Значимость различий р ( критерии) 1 Ph 2 TlBr 0,02 2 (4-CH 3 OC 6 H 4 ) 2 TlOCOCF 3 0,1 3 PhTl(OCOC 4 H 9 -t) 2 0,01 4 (4-CH 3 COOC 6 H 4 )TlCl 0,1 5 PhTl(OCOCF 3 ) 2 0 6 4-CH 3 C 6 H 4 Tl(OCOCF 3 ) 2 0,03 7 4-Br CH 3 C 6 H 4 Tl(OCOF 3 ) 2 0,069 На электронно-микроскопических снимках бактериальная повер х ность в контрольных препаратах и клетках, выращенных на питател ь ных средах с добавлением ТОС, отличается от описанной выше отсутств и ем гранул. Таллийорганические соединения представляли собой полимор ф ные гранулы округлой или вытянутой формы размером 10-80 нм, адсорб и рованные на клеточной поверхности. В межклеточном пространстве н а блюдалась обильная зернистость из аналогичных гранул. В.И.Дробковым с соавторами установлено, что Cu- и Zn-со-держащие супероксиддисмутазы локализованы преимущественно на н а ружной мембране клеток чумного микроба. Повышение суммарной ко н центрации собственных и синтетических АО на клеточной поверхности по сравнению с интактными бактериями может способствовать увеличению сроков хранения микроорганизмов при их консервации. Синтезированные таллийорганические соединения характеризуются различной антиоксидантной активностью, биологической агрессией в тесте с фагом Т4 и обладают способностью сорбироваться на клеточной п о верхности бактерий. Таким образом, исследованные антиоксиданты Ph 2 TlBr; (4-CH 3 -ОC 6 H 4 ) 2 TlOCOCF 3 ; (4-CH 3 COOC 6 H 4 )TlCl, обладающие высокими антиоксидантными свойствами и низкой биологической агре с сией, перспективны для использования в дальнейших экспериментах по оптимизации структуры веществ, обеспечивающих максимальную сохра н ность микроорганизмов при их лиофилизации. Литература 1. Сидякина Т.Н. Консервация микроорганизмов / Т.Н.Сидякина. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. Серия «Консервация генет и ческих ресурсов», 1985. 63 с. 2. Гунькин И. Ф. Синтез, электрохимические свойства и реакционная способность таллийорганических соединений: автореф. дис.… доктора хим. н а ук / И.Ф.Гунькин. М., 2000. 54 с. 3. Гунькин И.Ф. Таллийорганические соединения. Симметризация дикарбокс и латов моноакрилталлия ( III ). Факторы, влияющие на скорость и направление процесса / И.Ф.Гунькин, А.И.Иделевич, К.П.Бутин // Металлорганическая химия. 1990. Т.3, № 3. С. 602-608. 4. Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности: Сан и тарные правила. М.: Информ.-издат. центр Госкомсанэпиднадзора России, 1994. 152 с. 5. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологич е ских процессов / Е.В.Гублер. М.: Медицина, 1978. 296 с. УДК 678.5 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМ И НИЯ, ИМПРЕГНИРОВАННОГО ФТОРОПЛАСТОМ Ю.Д.Кудрявцев, Ж.И.Беспалова, Л.Г.Мирошниченко, И.А.Пятерко, Ю.А.Ло в паче Южно-Российский государственный технический университет (Новоче р касский политехнический институт) Многие оксидные пленки на металлах, в том числе и на алюминии, обладают высоким сопротивлением, являются хорошими диэлектриками и пр о являют свои свойства даже в сверхтонких слоях [1]. Представляло большой интерес выяснить, как влияет включение в анодный оксид алюминия (АОА) вещества, обладающего высокими диэлектрическими свойствами - политетрафторэтилена (ПТФЭ) на электрические свойства окси д ных пленок. Формирование АОА осуществляли из фонового электролита, с о стоящего из серной, сульфосалициловой и щавелевой кислот, переменным аси м метричным током промышленной частоты. Ток представлял собой две полусинусоиды разной амплитуды. Источником тока служило специал ь ное устройство [2], состоящее из двух диодов, включенных параллельно и проводящих ток в разных направлениях через регулируемые сопротивл е ния. Электрические свойства оксидных пленок изучали путем измерения комплексного сопротивления для переменного тока (импеданса) при м а лых напряжениях (0,03 В), которые не могли изменить состояние пленки. Изм е рение импеданса проводили в ртути на мосте переменного тока Р – 568. Определяли последовательно емкость (С s ) и сопротивление ( R s ) пленки при ра з личных частотах [3]. Ячейка представляла собой стеклографитовый стакан, который одновременно служил и противоэлектродом. Измерение проводили на игол ь чатом электроде из технического алюминия А99,5, армированном во фторопласт. Подготовку поверхности образцов осуществляли по стандар т ной методике [4]. Площадь электродов, равную 0,35 см 2 , поддерживали пост о янной при всех измерениях. Изучали электрические свойства воздушно-оксидных плёнок и АОА, сформированного в растворе фонового электролита с добавкой и без д о бавки ПТФЭ, при различных режимах. Воздушно-оксидная плёнка на алюминии не защищала металл от ртути. При погружении этих образцов в ртуть они быстро разрушались, поэтому измерения на них сделать было невозможно. Плёнки АОА, содержащие ПТФЭ, были достаточно стойкими. При погружении в ртуть на них не наблюдалось никаких визуальных изменений в течение трёх-четырёх часов. Результаты были хорошо воспроизв о димы. Результаты измерений в ртути и их обработка с применением математического пакета Mathcad – 6 Plus на ЭВМ предста в лены в таблице. Параметры импеданса для АОА, полученные в ртути Иссл е дуемый образец АОА С о про-ти в ление ра с твора, Ом Ёмкость двойн о го слоя, м Ф Емкость адсор б ции, м Ф Постоя н ная Варбурга, Ом Сопротивление п е рехода, Ом Сопротивл е ние дифф у зии, Ом Е м кость дифф у зии, м Ф Ненаполне н ный ПТФЭ 450 1,05