СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СОЛЕЙ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПЛЕСНЕВЫЕ ГРИБЫ РОДА ASPERGILLUS
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Общая характеристика плесневых грибов 6
1.1.2. Конидии. Пигментация конидий и конидиеносцев 10
1.1.3. Мицелий. Колония 13
1.2. Специфические потребности плесневых грибов 15
1.3. Плесневые грибы - продуценты БАВ 17
1.4. Микозы 20
1.5. Некоторые методы и средства защиты от плесневых грибов 24
1.5.1. Фунгициды 27
1.5.2. Антимикотики 30
1.5.3. Методы защиты древесины при хранении 32
1.6. Роль тяжёлых металлов в биологических процессах 36
1.7. Токсичность солей тяжелых металлов 38
1.8. Влияние солей тяжелых металлов на плесневые грибы 40
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40
2.1. Материалы исследования 40
2.2. Методы исследования 42
2.2.1. Методы синтеза наноструктурированных биологически активных
соединений 42
2.2.2. Методы исследования антимикозной активности 54
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 94
ПРИЛОЖЕНИЯ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Общая характеристика плесневых грибов 6
1.1.2. Конидии. Пигментация конидий и конидиеносцев 10
1.1.3. Мицелий. Колония 13
1.2. Специфические потребности плесневых грибов 15
1.3. Плесневые грибы - продуценты БАВ 17
1.4. Микозы 20
1.5. Некоторые методы и средства защиты от плесневых грибов 24
1.5.1. Фунгициды 27
1.5.2. Антимикотики 30
1.5.3. Методы защиты древесины при хранении 32
1.6. Роль тяжёлых металлов в биологических процессах 36
1.7. Токсичность солей тяжелых металлов 38
1.8. Влияние солей тяжелых металлов на плесневые грибы 40
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40
2.1. Материалы исследования 40
2.2. Методы исследования 42
2.2.1. Методы синтеза наноструктурированных биологически активных
соединений 42
2.2.2. Методы исследования антимикозной активности 54
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 94
ПРИЛОЖЕНИЯ
Плесневые грибы повсеместно распространены в природе. Многие из них способны осуществлять процессы жизнедеятельности в местах, характеризующихся минимальными количествами питательных веществ и повышенной, либо пониженной, влагой, и при этом быть скрытыми от глаз человека. Например, виды Aspergillus glaucus, Aspergillus restrictus характеризуются устойчивостью к высоким концентрациям солей и способностью роста при низкой влажности. Некоторые представители аспергиллов могут развиваться в широких пределах температуры. Плесневые грибы встречаются в почве, пищевых и кормовых субстратах при неблагоприятных условиях хранения, компостах, промышленных материалах и изделиях [2]. Споры грибков способны выдерживать колоссальные внешние нагрузки, с последующим проростанием. Их значение для человека является амбивалентным, так как, плесневые грибы используются в биотехнологических производствах. Например, Aspergillus niger используется для синтеза лимонной, глюконовой, щавелевой кислоты; Aspergillus oryzae используют для приготовления основы соевого соуса, при производстве рисовой водки (саке), и др., Penicillium roqueforti и Penicillium camemberti при производстве сыров, плесневые грибы используют в качестве продуцентов антибиотиков, например, Penicillium chrysogenum. Кроме того, существует возможность использования хитина и хитозана грибов [1].
В то же время, плесневые грибы - угроза человеческому здоровью, сельскохозяйственному производству, животноводству. Могут поражать строительные материалы. Например, Aspergillus fumigatus, наиболее частый представитель рода Aspergillus, который является возбудителем аспергиллеза человека и животных. Aspergillus flavus продуцирует афлатоксины, обладающие канцерогенным действием для человека [8].
Факторы, представляющие опасность, совместно с возможностью использования в целях получения необходимого продукта для человека, обуславливаемые жизнедеятельностью плесневых грибов, подтверждают необходимость изучения и разработки методов борьбы с неконтролируемым заражением в производствах, а также способов лечения болезней, вызываемых грибками совместно с поисками технологий использования некоторых видов в промышленных масштабах человеком.
Актуальность данного исследования состоит в том, что соли тяжёлых металлов обладают фунгицидными и фунгистатическими свойствами, следовательно, модификация таких структур, а именно, нанокапсулирование, может способствовать образованию
наноконструкций с отличными от нативных свойств, например, превосходящая эффективность действующего вещества. плесневые грибы рода Aspergillus, наряду и с другими представителями грибков, представляют серьезную угрозу для многих сфер деятельности человека, в том числе и для здоровья. Исходя из чего, становится необходимым поиск новых средств борьбы с плесневыми грибами-патогенами и модификации уже существующих веществ.
Цель работы - синтезировать наноструктурированные формы солей тяжёлых металлов и исследовать их влияние на плесневые грибы рода Aspergillus.
В связи с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:
1. изучить характеристики плесневых грибов, их роль в жизни человека;
2. изучить свойства веществ, используемых для борьбы с плесневыми грибами-патогенами;
3. изучить влияние тяжелых металлов и их солей на плесневые грибы;
4. осуществить синтез наноструктурированных солей тяжелых металлов и исследовать их свойства;
5. исследовать антимикозную активность наноструктурированных солей тяжелых металлов на примере Aspergillus niger.
В то же время, плесневые грибы - угроза человеческому здоровью, сельскохозяйственному производству, животноводству. Могут поражать строительные материалы. Например, Aspergillus fumigatus, наиболее частый представитель рода Aspergillus, который является возбудителем аспергиллеза человека и животных. Aspergillus flavus продуцирует афлатоксины, обладающие канцерогенным действием для человека [8].
Факторы, представляющие опасность, совместно с возможностью использования в целях получения необходимого продукта для человека, обуславливаемые жизнедеятельностью плесневых грибов, подтверждают необходимость изучения и разработки методов борьбы с неконтролируемым заражением в производствах, а также способов лечения болезней, вызываемых грибками совместно с поисками технологий использования некоторых видов в промышленных масштабах человеком.
Актуальность данного исследования состоит в том, что соли тяжёлых металлов обладают фунгицидными и фунгистатическими свойствами, следовательно, модификация таких структур, а именно, нанокапсулирование, может способствовать образованию
наноконструкций с отличными от нативных свойств, например, превосходящая эффективность действующего вещества. плесневые грибы рода Aspergillus, наряду и с другими представителями грибков, представляют серьезную угрозу для многих сфер деятельности человека, в том числе и для здоровья. Исходя из чего, становится необходимым поиск новых средств борьбы с плесневыми грибами-патогенами и модификации уже существующих веществ.
Цель работы - синтезировать наноструктурированные формы солей тяжёлых металлов и исследовать их влияние на плесневые грибы рода Aspergillus.
В связи с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:
1. изучить характеристики плесневых грибов, их роль в жизни человека;
2. изучить свойства веществ, используемых для борьбы с плесневыми грибами-патогенами;
3. изучить влияние тяжелых металлов и их солей на плесневые грибы;
4. осуществить синтез наноструктурированных солей тяжелых металлов и исследовать их свойства;
5. исследовать антимикозную активность наноструктурированных солей тяжелых металлов на примере Aspergillus niger.
1. Таким образом, были изучены литературные данные о плесневых грибах, определяющие их роль для человека, включающая в себя как положительные, так и отрицательные значения. Многие представители грибов вызывают порчу строительных материалов, продуктов, вызывают болезни человека и сельскохозяйственных животных, что подтверждает необходимость исследований и поиска средств эффективного устранения патогена.
2. В ходе ознакомления с литературными источниками, выявлены вещества, используемы при борьбе с грибками, носящие фунгицидный и фунгистатичный характер. При некоторых заболеваниях человека применяют антимикотики, которые поражают возбудителя, не причиняя большого ущерба организму пациента. Среди фунгицидов выделяют группу медьсодержащих, что свидетельствует о влиянии меди на плесневые грибы как ксенобиотика.
3. Исследование литературы, описывающей тяжелые металлы и их свойства, позволило выявить их негативное воздействие на живые организмы, в целом. Тем не менее, тяжелые металлы являются необходимыми компонентами для нормальной жизнедеятельности организмов, в малых концентрациях.
Исходя из того, что медьсодержащие фунгициды являются действенным средством, а также, учитывая данные исследований влияния никеля, меди и кобальта, проводимые исследователями, такими как В.А. Калюжин и О.В. Калюжина, в работе «Влияние концентрированных растворов солей тяжелых металлов на физиологические и кинетические показатели микроорганизмов», и пр., становится ясным, что соли тяжелых металлов проявляют ксенобиотический характер относительно плесневых грибов, в частности, представителей рода Aspergillus.
4. Был осуществлен синтез наноструктурированных солей тяжелых металлов. Данные по размерам нанокапсул солей металлов приведены на рис.3 - 11. - и таблицах. При конфокальном микроскопировании были обнаружены фрактальные композиции (рис.2), что свидетельствует о наличии супрамолекулярных свойств данных структур.
5. В результате опыта было установлено, что соли тяжелых металлов подавляют рост плесневого гриба Aspergillus niger в разной степени. Так, при диско-диффузном методе, 1%-ые растворы нативных солей тяжелых металлов формируют зоны ингибирования (X, мм), равные 12, 25 (NiSO4); 13, 25 (CuSO4); 5, 917 (СоШ')/.). Определена антимикозная активность наноструктурированных солей тяжелых металлов относительно нативных, а именно, различие статистически не значимо для сульфата никеля в каррагинане с соотношением ядро:оболочка 1:1 [приложение 10] и сульфата меди в каррагинане с соотношением ядро:оболочка 1:1 [приложение 11]. Повышение активности отмечено в случае сульфата кобальта в геллане с соотношением ядро:оболочка 1:1 в сравнении с нативным сульфатом кобальта [приложение 12]. Для остальных вариантов оболочек и соотношений характерно снижение активности действующего вещества наноструктурированных солей тяжёлых металлов.
7. Можно предположить связь антимикозной активности наноструктурированных солей тяжёлых металлов с размерами нанокапсул, так как, соли тяжёлых металлов в нанокапсуле с соотношением 1:1 имеют меньшее среднее значение размера и большее значение активности, чем у солей тяжёлых металлов в оболочках с соотношением 1:3.
6. Были поданы заявки на изобретения наноструктурированных солей тяжелых металлов.
2. В ходе ознакомления с литературными источниками, выявлены вещества, используемы при борьбе с грибками, носящие фунгицидный и фунгистатичный характер. При некоторых заболеваниях человека применяют антимикотики, которые поражают возбудителя, не причиняя большого ущерба организму пациента. Среди фунгицидов выделяют группу медьсодержащих, что свидетельствует о влиянии меди на плесневые грибы как ксенобиотика.
3. Исследование литературы, описывающей тяжелые металлы и их свойства, позволило выявить их негативное воздействие на живые организмы, в целом. Тем не менее, тяжелые металлы являются необходимыми компонентами для нормальной жизнедеятельности организмов, в малых концентрациях.
Исходя из того, что медьсодержащие фунгициды являются действенным средством, а также, учитывая данные исследований влияния никеля, меди и кобальта, проводимые исследователями, такими как В.А. Калюжин и О.В. Калюжина, в работе «Влияние концентрированных растворов солей тяжелых металлов на физиологические и кинетические показатели микроорганизмов», и пр., становится ясным, что соли тяжелых металлов проявляют ксенобиотический характер относительно плесневых грибов, в частности, представителей рода Aspergillus.
4. Был осуществлен синтез наноструктурированных солей тяжелых металлов. Данные по размерам нанокапсул солей металлов приведены на рис.3 - 11. - и таблицах. При конфокальном микроскопировании были обнаружены фрактальные композиции (рис.2), что свидетельствует о наличии супрамолекулярных свойств данных структур.
5. В результате опыта было установлено, что соли тяжелых металлов подавляют рост плесневого гриба Aspergillus niger в разной степени. Так, при диско-диффузном методе, 1%-ые растворы нативных солей тяжелых металлов формируют зоны ингибирования (X, мм), равные 12, 25 (NiSO4); 13, 25 (CuSO4); 5, 917 (СоШ')/.). Определена антимикозная активность наноструктурированных солей тяжелых металлов относительно нативных, а именно, различие статистически не значимо для сульфата никеля в каррагинане с соотношением ядро:оболочка 1:1 [приложение 10] и сульфата меди в каррагинане с соотношением ядро:оболочка 1:1 [приложение 11]. Повышение активности отмечено в случае сульфата кобальта в геллане с соотношением ядро:оболочка 1:1 в сравнении с нативным сульфатом кобальта [приложение 12]. Для остальных вариантов оболочек и соотношений характерно снижение активности действующего вещества наноструктурированных солей тяжёлых металлов.
7. Можно предположить связь антимикозной активности наноструктурированных солей тяжёлых металлов с размерами нанокапсул, так как, соли тяжёлых металлов в нанокапсуле с соотношением 1:1 имеют меньшее среднее значение размера и большее значение активности, чем у солей тяжёлых металлов в оболочках с соотношением 1:3.
6. Были поданы заявки на изобретения наноструктурированных солей тяжелых металлов.