РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Обзор литературы 5
1.1. Культивирование микроорганизмов, синтезирующих
полигидроксиалканоаты 5
1.2. Синтез полигидроксиалканоатов 5
1.3. Основные виды полигидроксиалканоатов 6
1.4. Физико-химические свойства полигидроксиалканоатов 8
1.5. Влияние различных источников углерода на синтез ПГА, содержащих 4ГВ 10
2. Материалы и методы 13
2.1. Бактериальный штамм, среда и условия роста 13
2.2. Измерение параметров культивирования 13
2.3. Измерение содержания полимера 14
2.4. Измерение молекулярной массы 14
2.5. Измерение краевого угла смачивания 15
2.6. Измерение температуры плавления 15
ВЫВОДЫ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 17
Полигидроксиалканоаты (ПГА) являются биополимерами, которые синтезируются многими микроорганизмами в специфических условиях несбалансированного роста, при избытке углеродного и энергетического субстрата в среде и дефиците минеральных элементов (азота, серы, фосфатов и др.), а также кислорода. В последние годы изучению ПГА уделяется огромное внимание благодаря их потенциальному применению в различных областях, так как по сравнению с обычными пластиками ПГА разрушаются в аэробных/ анаэробных условиях и являются биосовместимыми материалами, поэтому интерес к ним увеличивается [1].
Сополимерные ПГА различного химического состава более перспективны, чем гомополимер П(3ГБ), однако их получение - весьма сложная технологическая задача [2]. В питательную среду можно добавлять предшественники различных мономеров, таких как 3ГВ, 4ГБ и 4ГВ. Добавление данных предшественников (как показано в работах Huong et al.,2014, Muzaiyanah and Amirul, 2013, Ramachandran et al, 2011) значительно влияет на состав полимера и его физико-химические свойства. В этих работах была продемонстрирована возможность получения сополимеров П(3ГБ-со-4ГБ) при росте штамма Cupriavidus sp. USMAA1020 (DSM 19416) на олеиновой кислоте с предшественниками 4ГБ: у-бутиролактоном, 1,4-бутандиолом, 1,6 - гександиолом с высокими выходами биомассы и полимера и трехкомпонентных полимеров П(3ГБ-со-3ГВ-со-4ГБ) и П(3ГБ-со-3ГВ-со-4ГВ) бактериями Cupriavidus sp. USMAA2-4 при росте на олеиновой кислоте с предшественниками 4ГВ, 3ГВ и 4ГБ, соответственно, у-валеролактоне, 1- пентаноле и 1,4-бутандиоле [3]. 4-гидроксивалератсодержащие полимеры
принадлежат к классу термопластичных эластомеров. Это свидетельствует о том, что они обладают высокоэластичными свойствами и вязкостью и, следовательно, могут растягиваться до размеров, во много раз превышающих его начальную длину (эластомерная нить), и, что существенно, возвращаться к исходному размеру, когда нагрузка снята. К тому же, сополимеры, содержащие 4ГВ, являются термопластами. Это значит, что они имеют высокую температуру стеклования [4]. 4-гидроксивалератсодержащие сополимеры являются очень перспективными и могут широко использоваться в промышленности и регенеративной медицине. Из них можно производить различные упаковочные материалы, тару, бутылки и т. д. В медицине - это шовная нить, системы доставки лекарственных средств, скэффолды и т. д.
Цель: исследовать влияние у-валеролактона на рост Cupriavidus eutrophus В-10646, состав и свойства синтезированного полимера.
Задачи:
1. Исследовать влияние различных концентраций у-валеролактона на рост Cupriavidus eutrophusВ-10646 и синтез полимера.
2. Изучить физико-химические свойства синтезированных полимеров с различными включениями мономеров.
1. Исследован рост бактерий Cupriavidus eutrophus B-10646 и накопление полимера в периодической культуре при росте на фруктозе с добавлением у-валеролактона в концентрациях 1-3 г/л в начале культивирования и в фазу активного роста бактерий (24 час культивирования). Показано отсутствие ингибирующего влияния исследуемых концентраций добавленного на 24 ч культивирования у- валеролактона на рост бактерий и накопление полимера. Установлено, что полимер, синтезируемый бактериями помимо 3ГБ, содержит включения 3ГВ и 4ГВ.
2. Исследован рост бактерий Cupriavidus eutrophus B-10646 и накопление
полимера в периодической культуре при росте на фруктозе с периодичностью добавления у-валеролактона 8-16 ч. Показано
увеличение включения 3ГВ и 4ГВ с увеличением концентрации у- валеролактона. Максимальные включения 3ГВ и 4ГВ получены при концентрации у-валеролактона 5 г/л и составляли соответственно 5,56 и 1.85 мол.%.
3. Исследованы молекулярно-массовые характеристики и поверхностные свойства пленок, изготовленных из синтезированных полимеров различного состава. Отмечено снижение средневесовой и среднечисловой молекулярной массы у полимеров, содержащих 4ГВ. Показано, что с увеличением содержания 3ГВ и 4ГВ происходило значительное снижение дисперсионной составляющей по сравнению с пленками из П(3ГБ).
4. Показано, что при небольших (минорных) включениях 4ГВ (1,85%) значительно изменяются физико-химические свойства сополимеров, а именно, происходит снижение температуры плавления до 158°С по сравнению с П(3ГБ) - 178°С. Изменений в температуре деградации не обнаружено.
