Российские нанотехнологии, 2024, T. 19, № 6, стр. 747-755

ВВЕДЕНИЕ

Поддержание гомеостаза животного организма остается одним из наиболее эффективных методов предупреждения развития ряда опасных заболеваний, в частности у сельскохозяйственных животных [1, 2]. Совокупность факторов внешней среды, а также генетически детерминированных состояний индуцирует нарушение гомеостаза, обеспечивающего нормальный метаболизм в организме, приводя к окислительному стрессу, лежащему в основе формирования ряда заболеваний (гипо- или гипермикроэлементозы, лейкозы, инфекционные заболевания, гельминтозы, пневмонии, новообразования, аллергические и иммунодефицитные состояния и др.), что сопровождается снижением продуктивности, фертильности и получением нежизнеспособного потомства [3–5]. В условиях нарушения баланса между образующимися в организме в избыточном количестве в условиях развития патологии свободными радикалами и эндогенными антиоксидантами, их нейтрализующими, практически единственным способом восстановления данного равновесия является введение в организм дополнительных количеств антиоксидантов [6]. Однако используемые в сельском хозяйстве и ветеринарии препараты из групп антирадикальных средств, антиоксидантных ферментов и их активаторов, а также блокаторов образования свободных радикалов вследствие своей чрезмерной активности могут действовать в обратном направлении, т.е. ускорять свободно-радикальные реакции, усугубляя течение болезни [7, 8]. Это стимулирует продолжение поиска современных безопасных и эффективных препаратов с антирадикальной активностью, действие которых направлено на борьбу с патологическими заболеваниями сельскохозяйственных животных, обусловленными окислительно-восстановительными реакциями.

Активное вовлечение наночастиц (НЧ) различной природы в практику использования в таких областях, как медицина, биология, экология, а также сельское хозяйство, определяет потенциальное применение их и в качестве антиоксидантных средств [9–11]. На данный момент in vitro успешно продемонстрирована выраженная радикалсвязывающая способность целого ряда НЧ различной химической природы: Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Fe₃O₄, ZnO, Se, NiO и др. в отношении свободных радикалов ДФПГ^•, АБТС^•+, NO, O₂ и т.д. [12–16]. Однако большинство имеющихся работ посвящено исследованию антиоксидантной активности НЧ, стабилизированных либо синтетическими полимерными матрицами (поливинилпирролидон, полиэтиленгликоль, полиакриловая кислота), либо органическими соединениями различной природы, выделенными из природных экстрактов растений, грибов и микроорганизмов. В первом случае синтез НЧ сопровождается присутствием токсичных органических растворителей, восстанавливающих агентов или прекурсоров для синтеза самих полимерных матриц, что обусловливает необходимость последующей тщательной очистки получаемых наноматериалов от остатков реагентов и приводит к увеличению стадий процесса и стоимости получаемых наноматериалов. Синтез НЧ с использованием природных экстрактов также имеет ряд существенных недостатков вследствие жесткой зависимости химического состава, строения и количественного содержания в природном сырье активных компонентов, выполняющих функцию восстановителя и (или) стабилизатора образующихся НЧ, от региона их произрастания, возраста, фазы вегетации, климата, условий сбора и хранения, а также условий экстракции [17]. Невозможность стандартизации получаемых с использованием природных экстрактов наноматериалов накладывает существенные ограничения на возможность их практического применения в таких практически важных областях, как ветеринария, биомедицина и сельское хозяйство, для нейтрализации последствий патологически усиленных окислительно-восстановительных реакций в организмах сельскохозяйственных животных в том числе. Одним из возможных способов получения полностью биосовместимых, нетоксичных, водорастворимых и стабильных наноматериалов является использование в качестве стабилизирующей лигандной оболочки природного полисахарида арабиногалактана (АГ), выделяемого из древесины лиственницы сибирской (Larix sibirica) [18]. Ранее была успешно продемонстрирована перспективность получения гибридных органо-неорганических нанокомпозитов, сочетающих в себе свойства и АГ (водорастворимость, биосовместимость, нетоксичность, мембранотропность), и НЧ различной химической природы (оптические свойства, иммуномодулирующие свойства, антимикробная, противогрибковая, антианемическая активности и т.д.) [19–23].

Такая универсальность стабилизирующих свойств макромолекул АГ позволяет использовать его и для синтеза наночастиц элементной серы (S⁰НЧ). В сельском хозяйстве S⁰НЧ используются в качестве фунгицидов и пестицидов в отношении ряда представителей патогенных микроорганизмов (Staphylococcus aureus, Aspergillus niger, Fusarium oxysporum, Clavibacter и др.), а также в качестве стимуляторов роста и созревания растений, что позволяет избежать использования токсичных пестицидов и гормонов для этих целей [24, 25]. Кроме того, в ряде работ описывается способность НЧ серы нивелировать негативные последствия засоления почв, которое сопровождается выраженными физиологическими изменениями клеточных и митохондриальных мембран, снижением активности ферментов, в том числе антиоксидантных, и скорости дыхания, а также снижением транспорта питательных веществ, макро- и микроэлементов в растительный организм. В цепочке негативных последствий засоления почв для растительных организмов особое место занимает усиление выработки активных форм кислорода, провоцирующее окислительное повреждение ДНК, белков и мембранных липидов. НЧ серы в данном случае способны существенно увеличивать активность ферментов супероксиддисмутазы, пероксидазы, каталазы, аскорбатпероксидазы, глутатионредуктазы и глутатион S‑трансферазы посредством активации ряда генов, отвечающих за иммунный ответ растительного организма, обусловливая устойчивость растений к патогенам и абиотическим стрессам. Таким образом, вследствие большого потенциала практического использования серы в сельском хозяйстве, в частности в наноразмерном состоянии, в качестве эффективных и безопасных фунгицидных, бактерицидных, акарицидных и адаптогенных средств, рассмотрение возможности их использования и в качестве антирадикальных агентов для нивелирования последствий окислительного стресса на фоне развития основного заболевания является особенно актуальным [26–28]. Использование для диагностики радикалсвязывающей способности хемилюминесцентного (ХЛ) метода выгодно отличается от часто используемых фотометрических, химических и электрохимических методик своей высокой чувствительностью, специфичностью моделирования условий эксперимента, соответствующих естественным биологическим, а также возможностью детально исследовать скорость реакций с участием свободных радикалов и получать информацию об активности потенциального антиоксиданта и его антиоксидантной емкости [29, 30].

Цель данной работы – синтез и характеризация структуры арабиногалактан-стабилизированных наночастиц серы (АГ-S⁰НЧ) с последующим исследованием их радикалсвязывающей способности ХЛ-методом.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалы. АГ лиственницы Сибирской (Larix sibirica) с молекулярной массой 45.3 кДа получали по методике, представленной в [31]. Найдено: С – 41.9, Н – 7.4, О – 50.7%. Порошковая сера (Вектон), гидрат гидразина (64%), NaOH, KOH, KH₂PO₄, этанол (Реахим), пероксидаза хрена, 30%-ная перекись водорода, люминол, 2,2'-азобис(2-амидинопропан) дигидрохлорид (АБАП) (Sigma Aldrich) были использованы без дополнительной очистки.

Методы исследования. Микрофотографии АГ-S⁰НЧ получали на просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) “Leo 906Е”. Пробоподготовку образца для микроскопии осуществляли в соответствии с методикой, подробно описанной в [32]. Измерение НЧ осуществляли в ручном режиме обработкой микрофотографий с использованием программы IPWin45.

Рентгенофазовый анализ (РФА) выполнен на дифрактометре Bruker D8 ADVANCE (Cu-излучение), оснащенном зеркалом Геббеля.

Элементный состав исходного АГ и полученных на его основе композитов АГ-S⁰НЧ определяли методом рентгеновского энергодисперсионного микроанализа на электронном сканирующем микроскопе Hitachi ТМ 3000, оснащенном SDD-детектором XFlash 430-4, и на CHNS-анализаторе Flash 2000 фирмы Thermo Scientific.

Спектры оптического поглощения 0.1%-ных водных растворов нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ регистрировали в интервале длин волн 190–800 нм на спектрофотометре Perkin Elmer Lambda 35 в 1 см кварцевой кювете с использованием дистиллированной воды в качестве раствора сравнения.

Гидродинамические радиусы (R_h) АГ-S⁰НЧ определяли методом динамического рассеяния света (ДРС) на корреляционном спектрометре Photocor Compасt-Z (источник света – термостабилизированный полупроводниковый лазер мощностью 20 мВт с длиной волны λ = 638 нм) под углом 90°. Анализ корреляционной функции осуществляли с помощью программы обработки данных ДРС Dynals. Величины R_h рассчитывали из значений коэффициентов диффузии (D) по уравнению Эйнштейна–Стокса: R_h = kT/6πη₀D (η₀ – вязкость растворителя, k – постоянная Больцмана, T – температура). Дисперсность оценивали по стандартной методике с использованием распределения интенсивностей рассеяния в зависимости от значений R_h НЧ. Аналитические пробы готовили растворением в течение не менее пяти часов 5 мг образца в 10 мл дистиллированной воды, предварительно отфильтрованной через шприцевой фильтр. Полученный раствор еще раз очищали фильтрованием через шприцевой фильтр (диаметр пор 0.22 мкм). Время каждого измерения составляло не менее 200 с. Измерение проводили в трех повторах.

Синтез композитов АГ-S⁰НЧ. В трехгорлую колбу объемом 50 мл, оборудованную термометром и обратным холодильником, поместили 0.124 г NaOH и 0.2 мл N₂H₄ · H₂O, после чего при постоянном перемешивании довели температуру реакционной среды до 70°С. После полного растворения NaOH и гомогенизации смеси в колбу внесли 0.05 г порошковой серы. Синтез сульфид-анионов осуществляли в атмосфере аргона в течение 30 мин. В процессе синтеза порошковая сера полностью растворилась в системе “NaOH–N₂H₄ · H₂O”, а реакционная смесь приобрела оранжево-желтый цвет. Далее аликвоту (V = 5–60 мкл) реакционной среды, содержащей S^2–-анионы, добавили к предварительно полученному водному раствору АГ (0.3 г в 15 мл H₂O) и перемешивали полученную смесь при комнатной температуре в течение 25 мин. Выделение нанокомпозитов и их очистку от примесей побочных продуктов реакции осуществляли осаждением в четырехкратный избыток этанола с последующим отделением образовавшегося осадка на фильтре Шотта, его многократной промывкой этанолом и высушиванием на воздухе. Выход 85.0–91.2%. Найдено: АГ-S⁰НЧ-0.3: C – 40.57, H – 6.67, S – 0.30, O – 52.46%; АГ-S⁰НЧ-1.0: C – 39.87, H – 6.42, S – 1.00, O – 52.71%; АГ-S⁰НЧ-2.0: C – 39.18, H – 6.12, S – 2.00, O – 52.70%; АГ-S⁰НЧ-4.6: C – 39.85, H – 6.25, S – 4.60, O – 49.30%. ИК-спектр АГ-S⁰НЧ: 3425 (O–H), 2920 (C–H), 1636, (O–H), 890–1220 (C–C, C–O) (см^–1).

Исследование радикалсвязывающей способности композитов АГ-S⁰НЧ ХЛ-методом с использованием радикалгенерирующей системы “люминол–пероксидаза хрена–перекись водорода”. Оценку радикалсвязывающей способности композитов АГ-S⁰НЧ осуществляли в соответствии с модифицированной методикой, подробно представленной в [33] с использованием хемилюминометра Lum-100 (“ДИСофт”, Россия) и программы PowerGraph 3.3 для регистрации ХЛ. Кратко: в пластиковую кювету помещали 40 мкл 1 мМ раствора люминола в фосфатном буфере (рН 7.4), 40   мкл водного раствора нанокомпозитов АГ‑S⁰НЧ в концентрациях 2.1–10 мг/мл и 900 мкл фосфатного буфера. После записи фонового сигнала ХЛ в течение 40 с в кювету с анализируемой смесью вносили 100 мкл Н₂О₂ в концентрации 1 мМ и продолжали регистрацию ХЛ в течение 20 мин. Каждый эксперимент проводили в трех повторах. Результаты усредняли.

Исследование радикалсвязывающей способности композитов АГ-S⁰НЧ ХЛ-методом с использованием радикалгенерирующей системы “АБАП–люминол”. Методика тестирования, подробно представленная в [33], была подвергнута незначительным изменениям. В пластиковую кювету помещали 900 мкл фосфатного буфера (рН 7.4), 20 мкл 0.03 мМ раствора люминола в фосфатном буфере (рН 7.4), 40 мкл водного раствора нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ в концентрациях 1.6–10 мг/мл. После записи фонового сигнала ХЛ в течение 40 с в кювету с анализируемой смесью вносили 40 мкл 0.16 мМ раствора АБАП в буфере и продолжали регистрацию ХЛ в течение 50 мин. Каждый эксперимент проводили в трех повторах. Результаты усредняли.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Синтез АГ-S⁰НЧ осуществлен посредством мягкого окисления в водно-полисахаридном растворе сульфид-анионов, предварительно сгенерированных в результате восстановления порошковой элементной серы в основно-восстановительной системе “гидразин–гидрат/NaOH” в инертной атмосфере согласно уравнению

Продолжительность синтеза составляла 25 мин при температуре 40°С. Так, в результате взаимодействия сульфид-анионов с кислородом, присутствующим в составе реакционной среды, происходит их окисление до нуль-валентной серы с последующей коалесценцией сформировавшихся атомов S⁰ в наночастицы через прохождение ряда стадий зарождения, роста и созревания новой фазы и стабилизацией их поверхности макромолекулами АГ [34]. Содержание серы в составе нанокомпозитов варьировали в интервале 0.3–4.6 изменением соотношения S^2–/АГ от 0.004 до 0.05. Использование щелочи в данном случае сводится к направленному получению сульфида натрия, легко гидролизующегося в среде водного раствора АГ до NaHS и H₂S. Эти особенности создают благоприятные условия для постепенного образования атомов элементной серы, их коалесценции в зародыши новой фазы, их роста, созревания и формирования АГ-S⁰НЧ.

Согласно данным просвечивающей электронной микроскопии нанокомпозиты АГ-S⁰НЧ формируются в виде диспергированных в полисахаридной матрице НЧ, форма которых близка к сферической (рис. 1). Их средний размер и степень полидисперсности находятся в зависимости от условий синтеза нанокомпозитов и особенно от количества вводимых в состав АГ-матрицы наночастиц серы. Так, в нанокомпозите, содержащем 0.3% серы, средний размер частиц составил 8.3 нм при разбросе диаметров частиц от 4 до 15 нм. Увеличение содержания НЧ серы в составе композита до 2% сопровождается ростом среднего размера частиц до 11.3 нм и варьированием размеров в диапазоне 6–23 нм (рис. 1). Максимальный размер НЧ серы зафиксирован в нанокомпозите, содержащем 4.6% неорганической фазы. Размерное распределение частиц в данном образце составило 12–64 нм со средним значением 32 нм.

Рис. 1.

ПЭМ-изображение и диаграммы дисперсного распределения (на вставке) наночастиц серы в нанокомпозитах АГ-S⁰НЧ, содержащих 0.3 (а), 1.0 (б), 2.0% S (в).

С использованием порошкового РФА установлено, что все полученные нанокомпозиты АГ‑S⁰НЧ являются рентгеноаморфными веществами. Их дифрактограммы практически полностью повторяют дифрактограмму исходной стабилизирующей матрицы АГ (рис. 2а).

Рис. 2.

Типичная дифрактограмма (РФА) нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ в сравнении с исходным АГ (а); спектры поглощения 0.1%-ных водных растворов нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ (б); распределение частиц по интенсивности их рассеяния в водном растворе нанокомпозита АГ-S⁰НЧ (4.6% S) (в).

Электронные спектры поглощения водных растворов композитов АГ-S⁰НЧ характеризуются плавным ростом в УФ-области с малоинтенсивным максимумом поглощения при 290 нм, характерным для коллоидных растворов S⁰ [35]. При этом увеличение концентрации серы в составе нанокомпозитов сопровождается ростом интенсивности данного максимума, подтверждая его принадлежность электронным переходам на поверхности НЧ S⁰ (рис. 2б). Согласно данным ДРС в образце водного раствора нанокомпозита, содержащего 4.6% серы, обнаружена одна фракция частиц с величиной среднего значения гидродинамических радиусов (R_h) 36.5 нм, вероятно, соответствующая межмолекулярным ассоциатам клубкообразных макромолекул АГ со сформировавшимся в них НЧ серы. Изменение количественного содержания неорганической фазы в составе композита не сопровождается существенными отклонениями среднего значения R_h частиц от указанного выше значения или появлением дополнительных фракций.

С применением ИК-спектроскопии установлено, что введение в состав АГ наночастиц S⁰ в количестве 0.3–4.6% не сопровождается значительными изменениями функционального состава его макромолекул. ИК-спектры полученных нанокомпозитов характеризуются наличием ряда полос, присутствующих в спектрах исходного АГ, в частности интенсивной и широкой полосы в области 3425 см^–1, обусловленной колебаниями O‒H-групп полисахарида; относительно слабой полосы в области ~2920 см⁻¹, принадлежащей колебаниям C–H-связей; полосы в области 1636 см⁻¹, обусловленной колебаниями O–H-связей; набора полос в диапазоне 890–1220 см⁻¹, относящихся к C–O антисимметричным колебаниям С–O–H- и C–O–C-групп полисахарида.

Тестирование радикалсвязывающей способности полученных нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ было проведено ХЛ-методом с использованием двух типов радикалгенерирующих систем: “люминол–пероксидаза хрена–H₂O₂” и “люминол–АБАП”. Согласно имеющимся представлениям окисление люминола до возбужденной молекулы – аминофталата, сопровождающееся эмиссией фотонов в рамках использования радикалгенерирующей системы “пероксидаза хрена–перекись водорода”, инициируется взаимодействием пероксидазы хрена с перекисью водорода, приводящим к отщеплению от пероксидазы двух электронов (один от атома железа и один от порфиринового кольца) с образованием продукта с окисленным окcофеppильным центpом Fe⁴⁺=O и поpфиpиновым катион-pадикалом. После чего полученный продукт восстанавливается до исходной пероксидазы в результате его взаимодействия с молекулой люминола (донора электронов) с образованием люминол-pадикала и 3-аминофталат дианиона в возбужденном состоянии (АР^2–)*, переход которого в основное состояние сопровождается испусканием фотона hν (425 нм) [36]. Таким образом, с использованием данной радикалгенерирующей системы, а также посредством обработки кинетических кривых ХЛ-методом TAR (Total Antioxidant Reactivity) обнаружено, что введение в ее состав растворов полученных нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ сопровождается изменением кинетики ХЛ, степень выраженности которой определяется в первую очередь количеством серы в составе композитов и концентрацией их водных растворов. Так, начало процесса генерации свободных радикалов в контрольном образце, активированном добавлением пероксида водорода, идентифицируется резким возрастанием интенсивности ХЛ с достижением фазы стационарного свечения в течение 2.3–3.0 мин, наличие которой свидетельствует о постоянной скорости генерирования радикалов-инициаторов окисления люминола, появляющихся при разложении пероксида водорода пероксидазой хрена. По истечении указанного времени система переходит в фазу довольно резкого (в течение 2 мин) снижения интенсивности ХЛ, связанного с уменьшением общего количества радикалов в системе (рис. 3).

Рис. 3.

Кривые люминол-активированной ХЛ радикалгенерирующей системы “пероксидаза хрена–H₂O₂” в присутствии композитов АГ-S⁰НЧ с варьируемым количеством серы в составе и в концентрациях водных растворов 3.3 (а), 5 (б), 10 мг/мл (в).

При предварительном введении в объем анализируемой пробы, содержащей систему “люминол–пероксидаза хрена–H₂O₂”, аликвоты водного раствора композита АГ-S⁰НЧ в концентрации 3.3 мг/мл экспериментально зафиксировано резкое нарастание интенсивности ХЛ, связанное с активной генерацией свободных радикалов, инициируемое введением перекиси водорода, с выходом интенсивности ХЛ на максимальные значения в виде плато, продолжительность которого составила 2.3 мин с последующим плавным спадом до базовых значений (рис. 3а). Полученные кривые ХЛ аналогичны кривым ХЛ в контрольных опытах (без антиоксиданта). При этом увеличение количественного содержания серы в составе композита, соответственно, и в водном растворе, используемом в эксперименте, сопровождается сохранением формы кривых ХЛ одновременно с уменьшением до 35% продолжительности плато максимальных значений интенсивности ХЛ. Использование растворов с более высокой (5 мг/мл) концентрацией характеризуется той же тенденцией в изменении динамики ХЛ, а именно укорочением периода наивысших значений ХЛ, достигающих 35% в случае композита, содержащего 2.0% S (рис. 3б). В случае наивысшего для данного исследования содержания серы в составе композита (4.6%) наблюдалось краткосрочное подавление интенсивности ХЛ в начальный период измерения до уровня 52% от контроля с дальнейшим увеличением интенсивности ХЛ до контрольных значений. В концентрации 10 мг/мл, а также в случае тестирования нанокомпозитов с содержанием серы 2.0 и 4.6% тушение ХЛ было более выраженным с наличием значительного (до 21–28% от контроля), но краткосрочного подавления ХЛ в начальный период (вторая минута) времени измерения с последующим увеличением интенсивности ХЛ, не превышающим 58–69% от контроля (рис. 3в).

Кроме того, антиоксидантные свойства полученных композитов АГ-S⁰НЧ оценивали с использованием АБАП в качестве источника гидрофильных радикалов для получения высокой и продолжительной ХЛ. Так, генерирующиеся в результате термолиза АБАП пероксильные радикалы взаимодействуют с люминолом (LH₂) с образованием люминол-радикалов (LH^•) (2), из которых далее через образование промежуточных веществ (гидропероксида люминола и эндопероксида люминола) образуются молекулы 3-аминофталевой кислоты в электронно-возбужденном состоянии, дающие свечение [38]:

Интенсивность свечения при этом пропорциональна скорости образования фотонов, а она пропорциональна стационарной концентрации LH^• в системе. Взаимодействуя с радикалами, антиоксиданты прерывают описанную цепочку превращений и препятствуют образованию фотонов.

В качестве параметра оценки выраженности антиоксидантного эффекта тестируемых образцов использовали как значение максимальной интенсивности ХЛ, так и значение антиоксидантной емкости, рассчитанное по изменению площади (∆S) под кинетической кривой ХЛ (светосуммы) при добавлении потенциального антиоксиданта [38]. Величину ∆S вычисляли как разницу между значением площади под кинетической кривой ХЛ для системы с предварительно введенным в ее состав антиоксидантом (S_a) и значения площади для системы без антиоксиданта (S₀).

При введении в радикалгенерирующую систему “АБАП –люминол” водных растворов нанокомпозитов АГ-S⁰НЧ, содержащих 0.3–4.6% неорганической фазы, какого-либо антирадикального эффекта, выражающегося в снижении интенсивности ХЛ или значения площади под кривой ХЛ, зафиксировано не было (рис. 4). Практически единственным исключением являются случаи использования концентрированных растворов (10 мг/мл) тестируемых композитов с содержанием элементной серы 2.0 и 4.6%. Снижение интенсивности ХЛ при этом составило 70 и 44% от контрольных значений соответственно (рис. 4). Тогда как снижение значения площади под кривой ХЛ составило 85 и 73% от контрольных значений соответственно. Обнаруженные значения в совокупности с данными, полученными с использованием радикалгенерирующей системы “пероксидаза хрена–H₂O₂-люминол”, позволяют сделать заключение о наличии радикалсвязывающей способности у полученных композитов АГ‑S⁰НЧ, особенно в высоких концентрациях серы в растворе.

Рис. 4.

Влияние водных растворов (концентрации указаны на рисунке) нанокомпозитов серы, содержащих 0.3 (а), 2.0 (б), 4.6% S (в) на ХЛ-системы “АБАП–люминол”.

В [39, 40] было продемонстрировано наличие у НЧ серы (8–11 нм), стабилизированных полиэтиленгликолем (ПЭГ), выраженной антирадикальной активности в отношении ДФПГ^• и АБТС^+•. Высказывалось предположение, что такая антирадикальная активность НЧ серы обусловлена наличием на их поверхности макромолекул ПЭГ, содержащих гидроксильные группы [32]. Перенос H^• с гидроксильных групп на радикалы АБТС^+• и ДФПГ^• приводит к тушению свободнорадикальных форм. Этот антиоксидантный потенциал ПЭГ был подробно изучен в [41]. Подобный механизм антирадикального действия можно было бы ожидать и для полученных АГ-S⁰НЧ. Отметим, что для исходного чистого АГ не зафиксировали наличия антирадикального действия в условиях использования всех тестируемых радикалгенерирующих систем в выбранном концентрационном интервале. Следовательно, обнаруженный антирадикальный эффект синтезированных композитов АГ-S⁰НЧ обусловлен непосредственно НЧ S, а именно их высокоразвитой удельной поверхностью, напрямую взаимодействующей с функциональными группами макромолекул АГ. Учитывая небольшое (0.3–4.6%) содержание серы в составе композитов, можно заключить, что им свойственна высокая радикалсвязывающая активность, сопоставимая по величине с активностью аскорбиновой кислоты. Так, на нейтрализацию 50% радикалов в системе “люминол–пероксидаза хрена–перекись водорода” требовалось 5.7 × 10^–8 моль S⁰НЧ. Тогда как количество аскорбиновой кислоты для аналогичной цели достигало 9.9 × 10^–7 моль. В случае системы “люминол–АБАП” 50%-ная нейтрализация радикалов осуществлялась 2.5 × 10^–8 и 4.6 × 10^–8 моль серы для композитов, содержащих 2.0 и 4.6% S соответственно. То есть увеличение содержания серы в составе композитов, а следовательно, и увеличение среднего размера входящих в их состав НЧ (детектируемое ПЭМ) сопровождается снижением выраженности их радикалсвязывающего действия. Подобный эффект наблюдался ранее для композитов селена и серебра [42, 43].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С использованием стабилизирующего потенциала природного полисахарида арабиногалактана и оригинальной методики генерирования НЧ элементных халькогенов из их объемных предшественников успешно получен ряд новых, водорастворимых нанокомпозитов, представляющих собой НЧ элементной серы со средним размером 8.3–32.0 нм, стабилизированные макромолекулами АГ. С привлечением метода ХЛ-анализа и радикалгенерирующих систем “люминол–пероксидаза хрена–перекись водорода” и “люминол–АБАП” охарактеризована антирадикальная активность полученных композитов. Выраженность данной активности напрямую определяется не только типом используемой радикалгенерирующей системы, но и количественным содержанием серы в составе композита и концентрацией их водных растворов. Полученные данные определяют перспективность разработки на основе АГ-S⁰НЧ не только антимикробных, фунгицидных или акарицидных препаратов, но и препаратов для борьбы с окислительным стрессом и коррекции его последствий.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 23-26-00140).

В экспериментах использовали материалы и оборудование БАЦКП Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН и ЦКП “Изотопногеохимических исследований ИГХ СО РАН”.