Synteza i charakterystyka skrobi dialdehydowej dla aplikacji biomedycznych

Abstract

Abstrakt: Skrobie ziemniaczana oraz kukurydziana zostały poddane reakcji selektywnego utleniania roztworem nadjodanu sodu w celu otrzymania skrobi dialdehydowej o różnej zawartości grup aldehydowych. Uzyskany materiał scharakteryzowano przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), spektroskopii ATR-FTIR oraz analizy rentgenograficznej. Określono również fotostabilność otrzymanych związków oraz charakter powierzchni otrzymanego materiału za pomocą pomiaru kąta zwilżania oraz obliczenia wartości swobodnej energii powierzchniowej. Udowodniono, że dialdehydowa skrobia kukurydziana zawierała większą zawartość grup aldehydowych i była bardziej fotostabilna niż dialdehydowa skrobia ziemniaczana.

Treść: Polisacharydy stanowią ważną klasę biopolimerów, połączonych wiązaniami glikozydowymi, które występują we wszystkich żywych organizmach. Ze względu na zróżnicowaną strukturę oraz właściwości są one interesującym źródłem materiałów, które mogą być wykorzystane w wielu dziedzinach nauki oraz przemysłu. Polisacharydy są biokompatybilne, biodegradowalne, nietoksyczne oraz powszechnie dostępne. Przykładem takiego polisacharydu może być skrobia, stanowiąca niejednorodny chemicznie związek, składający się z nierozgałęzionej amylozy oraz rozgałęzionej amylopektyny [1]. Skrobia dialdehydowa stanowi polimeryczny dialdehyd wytwarzany na skutek selektywnego utleniania polisacharydu roztworem nadjodanu sodu, w wyniku czego następuje rozerwanie wiązania pomiędzy 2 i 3 atomem węgla w pierścieniu piranozowym (Rys. 1.) [2]. Skrobia swą budową przypomina aldehyd glutarowy, ponieważ posiada dwie grupy aldehydowe w obrębie jednego monomeru, jednak jest ona nietoksyczna. Dzięki swym wyjątkowym właściwościom znajduje ona coraz szersze zastosowanie, jako czynnik sieciujący w inżynierii tkankowej (projektowanie implantów) [3], farmacji (immobilizacja enzymów) [4] oraz przemyśle spożywczym (otrzymywanie folii do pakowania żywności) [5]. Skrobia dialdehydowa jest bardzo skuteczna, jako czynnik sieciujący, dzięki reakcji grup aldehydowych z grupami funkcyjnymi polimerów. Dochodzi wówczas do tworzenia silnych wiązań kowalencyjnych, które korzystnie wpływają na stabilność materiałów sieciowanych przy pomocy tego czynnika sieciującego. W ramach niniejszej pracy otrzymano szereg skrobi dialdehydowych różniących się zawartością grup aldehydowych oraz ich botanicznym pochodzeniem. Uzyskany materiał zanalizowano przy pomocy zdjęć SEM, analizy ATR-FTIR oraz analizy rentgenograficznej. Określono również zawartość grup aldehydowych, fotostabilność otrzymanych związków oraz charakter powierzchni uzyskanego materiału. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2014/15/D/NZ7/01805 Literatura: [1] R. F. Tester, J. Karkalas, X. Qi (2014) Starch composition, fine structure and architecture, Journal of Cereal Science 39:151-165 [2] W. Lu, Y. Shen, A. Xie, W. Zhang (2013) Preparation and protein immobilization of magnetic dialdehyde starch nanoparticles, The Journal of Physical Chemistry B 117:3720-3725 [3] J. Skopinska-Wisniewska, K. Wegrzynowska-Drzymalska, A. Bajek, M. Maj, A. Sionkowska (2016) Is dialdehyde starh a valuable cross-linking agent for collagen/elastin based materials?, Journal of Materials Science: Materials in medicine 27:67 [4] F. Kholiya, J. P. Chaudhary, N. Vadodariya, R. Meena (2016) Synthesis of bio-based aldehyde from seaweed polysaccharide and its interaction with bovine serum albumin, Carbohydrate Polymers 150:278-285 [5] H. M. C. Azeredo, K. W. Waldron (2016) Crosslinking in polysaccharide and protein films and coatings for food contact – A review, Trends in Food Science & Technology 52:109-122