Разработка методики получения ассоциатов бромелина с микро- и наночастицами карбоксиметилхитозана
Аннотация
Бромелин – цистеиновая протеаза растительного происхождения, имеет высокие перспективы применения в медицине и промышленности. Растворимые формы фермента подвержены быстрой инактивации вследствие конформационных перестроек, вызванных действием многих химических веществ и физических факторов, поэтому их использование ограничено. Одним из способов преодоления названных затруднений является адсорбция бромелина на различных биополимерах. Адсорбция является наиболее простым методом иммобилизации ферментов, которая влияет на активность биокатализаторов. В связи с вышесказанным, целью исследования было получение комплексов бромелина с микро- и наночастицами карбоксиметилхитозана без и с добавлением аскорбиновой кислоты, определение каталитической активности биокатализаторов и оценка их стабильности при оптимальных условиях функционирования.
В ходе работы были синтезированы микро- и наночастицы среднемолекулярного (200 кДа) и высокомолекулярного (350 кДа) карбоксиметилхитозанов без и с добавлением аскорбиновой кислоты, а также получены комплексы бромелина с микро- и наночастицами карбоксиметилхитозана. Функциональная активность препаратов снижалась в течение семи суток эксперимента. Каталитическая способность ассоциатов бромелина с микрочастицами карбоксиметилхитозана с молекулярными массами 200 и 350 кДа увеличилась на 63 и 52 % по сравнению со свободным ферментом. При получении этих же комплексов в присутствии аскорбиновой кислоты, активность увеличилась на 69 % для среднемолекулярного карбоксиметилхитоза и на 55 % для высокомолекулярного карбоксиметилхитозана.
Каталитическая способность ассоциатов бромелина с наночастицами карбоксиметилхитозана с молекулярными массами 200 и 350 кДа по сравнению со свободным ферментом увеличилась на 62 и 30 %. При добавлении аскорбиновой кислоты, активность комплексов увеличилась на 65 % для среднемолекулярного карбоксиметилхитоза и на 50 % для высокомолекулярного карбоксиметилхитозана.
Скачивания
Литература
Red’ko Y.A., Ol’shannikova S.S., Holyavka M.G., Lavlinskaya M.S., Sorokin A.V., Artyukhov V.G., Development of a method for obtaining bromelain associates with chitosan micro- and nanoparticles, Pharm Chem J. 2022; 56(7): 984-988. https://doi.org/10.1007/s11094-022-02737-5
Sakibaev F.A., Kholyavka M.G., Artyukhov V.G., In silico study of the composition and structure of internal cavi-ties, tunnels and pores of the papain mole-cule at binding with different ligands, Pro-ceeding of Voronezh state university. Se-ries: Chemistry. Biology. Pharmacy, 2021; 2(1): 50-54.
Ataide J.A., Geraldes D.C., Gerios E.F., Bissaco F.M., Cefali L.C., Oliveira-Nascimento L., Mazzola P.G., Freeze-dried chitosan nanoparticles to stabilize and de-liver bromelain, J. Drug Deliv. Sci. Tech-nol., 2021; 61: 102225. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2020.102225.
Nanda R.F., Bahar R., Syukri D., Thu N.N.A., Kasim A., A review: Applica-tion of bromelain enzymes in animal food products, Andalasian International Journal of Agriculture and Natural Sciences (AI-JANS), 2020; 1(01): 33-44. https://doi.org/10.25077/aijans.v1.i01.33-44.2020.
Hikisz P., Bernasinska-Slomczewska J., Beneficial Properties of Bromelain, Nutrients, 2021; 13: 4313. https://doi.org/10.3390/nu13124313.
Olshannikova S.S., Malykhina N.V., Lavlinskaya M.S., Sorokin A.V., Khol-yavka M.G., Artyukhov V.G., Development of a biocatalyst based on bromelain immo-bilized on N-succinylchitosan, Proceeding of Voronezh state university. Series: Chem-istry. Biology. Pharmacy, 2022; 3: 113-119.
Popova T.N., Rakhmanova T.I., Popov S.S. Meditsinskaya enzimologiya. Vo-ronezh, Publishing and Printing Center of Voronezh State University, 2008, 64 p.
Muhammad Z. Abdul, Ahmad T., Therapeutic uses of pineapple-extracted bromelain in surgical care-A review, JPMA: Journal of the Pakistan Medical Association, 2017; 67(1): 121-125.
Ramli A.N., Aznan T.N., Illias R.M., Bromelain: from production to commercialization, J. Sci. Food Agric., 2017; 97: 1386-1395. https://doi.org/10.1002/jsfa.8122.
Arshad Z.I.M., Amid A., Yusof F., Jaswir, I., Ahmad K., Loke S.P., Brome-lain: an overview of industrial application and purification strategies, Appl Microbiol Biotechnol., 2014; 98: 7283-7297. https://doi.org/10.1007/s00253-014-5889-y.
Varilla C., Marcone M., Paiva L., Baptista J., Bromelain, a group of pineap-ple proteolytic complex enzymes (Ananas comosus) and their possible therapeutic and clinical effects. A summary, Foods, 2021; 10(10): 2249. https://doi.org/10.3390/ foods10102249.
Hatano K.-I., Takahashi K., Tano-kura M., Bromein, a bromelain inhibitor from pineapple stem: structural and func-tional characteristics, Protein Pept Lett., 2018; 25: 838-852. https://doi.org/10.2174/0929866525666180821115432.
Ol’shannikova S.S., Red’ko Y.A., Lavlinskaya M.S., Sorokin A.V., Khol-yavka M.G., Artyukhov V.G., Preparation of papain complexes with chitosan micro-particles and evaluation of their stability using the enzyme activity level, Pharm Chem J., 2022; 55(11): 1240-1244. https://doi.org/10.1007/s11094-022-02564-8.
Maslova N.E., Krylova T.S., Garae-va M.Ya., Mamichev D.A., Metodi funktsionalizatsii poverkhnosti sensorov biologicheskimi molekulami, Molecular medicine, 2013; 5: 8-15.
Sonia T.A., Sharma C.P., Chitosan and its derivatives for drug delivery per-spective, Advances in Polymer Science, 2011; 243: 23-53. https://doi.org/10.1007/12_2011_117.
Liu X.F., Guan Y.L., Yang D.Z., Li Z., Yao F., Antibacterial action of chitosan and carboxymethylated chitosan, Journal of applied polymer science, 2001; 79: 1324-1335. https://doi.org/10.1002/1097-4628(20010214)79:7<1324::AID-APP210>3.0.CO;2-L.
Chen X-G., Park H-J., Chemical characteristics of O-carboxymethyl chi-tosans related to the preparation conditions, Carbohydrate Polymers, 2003; 53(4): 355-359. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(03)00051-1.
He G., Chen X., Yin Y., Zhenga H., Xionga X., Du Y., Synthesis, characteriza-tion and antibacterial activity of salicyloyl chitosan, Carbohydrate polymers, 2011; 83(3): 1274-1278. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.09.029.
Galbreich L.S., Сhitin and chitosan: structure, properties, application, Sorovsky educational journal, 2001; 7(1): 51-56.
Olshannikova S.S., Redko Yu.A., Lavlinskaya M.S., Sorokin A.V., M. G. Holyavka M.G., Yudin1 N.E., Artyukhov V.G., Study of the proteolytic activity of ficin associates with chitosan nanoparticles, Condensed Matter and Interphases, 2022; 24(4): 523-528. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/10556.
Malykhina N.V., Olshannikova S.S., Holyavka M.G., Sorokin A.V., Lavlinskaya M.S., Artyukhov V.G., Faizullin D.A., Zuev Yu. F., Preparation of Ficin Com-plexes with Carboxymethylchitosan and N-(2-Hydroxy)Propyl-3-Trimethylammoniumchitosan and Studies of Their Structural Features, Russian Jour-nal of Bioorganic Chemistry, 2022, 48(Suppl. 1): S50-S60. https://doi.org/10.1134/S1068162022060176
Ol’shannikova S.S., Red’ko Yu.A., Lavlinskaya M.S., Sorokin A.V., Holyavka M.G., Artyukhov V.G., Preparation of pa-pain complexes with chitosan microparti-cles and evaluation of their stability using the enzyme activity level, Pharmaceutical Chemistry Journal, 2022, 55(11): 1240-1244. https://doi.org/10.1007/s11094-022-02564-8
Sabirova A.R., Rudakova N.L., Balaban N.P., Ilyinskaya O.N., Demidyuk I.V., Kostrov S.V., Rudenskaya G.N., Sharipova M.R., A novel secreted metzinc-in metalloproteinase from Bacillus inter-medius, FEBS Lett., 2010; 584(21): 4419-4425. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2010.09.049
Koroleva V.A., Holyavka M.G, Ol-shannikova S.S, Artyukhov V.G., For-mation of ficin complexes with chitosan nanoparticles with a high level of proteo-lytic activity, Biopharmaceutical Journal, 2018; 10(4): 36-40.
Garcìa-Carreño F.L., The digestive proteases of langostilla (Pleuroncodes planipes, Decapoda): their partial charac-terization, and the effect of feed on their composition, Comp. Biochem. Physiol., 1992; 103: 575-578.
