Біотехнологія мукоадгезивних лізоцим-полімерних систем медичного призначення

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorДекіна, Світлана Сергіївна
dc.date.accessioned2020-08-11T13:18:12Z
dc.date.available2020-08-11T13:18:12Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionРобота виконана в лабораторії фізико-хімічних основ біотехнології відділу медичної хімії Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України (м. Одеса)uk
dc.description.abstractenThe thesis is devoted to the development and application of biotechnological approaches for the immobilization of lysozyme into polymers of synthetic and natural origin, with the aim of creating new mucoadhesive systems of antibacterial action. The method for lysozyme isolation from chicken egg white has been improved, which makes it possible to obtain an enzyme with a yield of 3.2%, a purity of 95–98%, and an activity of 22025 ±1500 u / mg, comparable to the commercial lysozyme from AppliChem. The effect of metal ions inhibiting the catalytic activity of lysozyme was established. Using entropy and enthalpy, as well as ionized electronegativity as descriptors, a QSAR model was for the first time obtained, that adequately describes the effect of metal ions on enzyme activity. Approaches have been developed to increase the hydrolytic activity of free and immobilized lysozyme and to expand the spectrum of its antimicrobial action by adding the disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid and proteolytic enzymes. The interactions of lysozyme with polymers were studied by the methods of viscometry, MALDI mass spectrometry, UV spectroscopy, luminescence, etc. It was revealed that immobilization processes induce molecular mechanisms for the disaggregation of lysozyme associates by complexation. It was shown that stabilization of the enzyme with polymer solutions occurs due to the formation of associates and depends on the nature, structure and concentration of polymer carriers. Mucoadhesive polymeric systems with immobilized antibacterial lysozyme in the form of solutions, gels, hydrogel coatings and tablet mixtures have been developed, which contribute to the manifestation by the enzyme of maximum hydrolytic activity, stability, preservation and expansion of antimicrobial properties, prolonged action. A lysozyme preparation for tear replacement therapy “artificial tear” was obtained with preservation of hydrolytic activity of 95.5% for 1 year. The stabilization of the enzyme is achieved by the formation of ionic bonds between the hydroxyl groups of dextran and the amino groups of lysozyme, and mucoadhesive properties are provided by the addition of hydroxypropyl methylcellulose. “Artificial tear” has values of viscosity, density and osmolality that are close to tear fluid, which meets requirements for eye drops. The study of ophthalmic harmlessness, as well as the pharmacotherapeutic effectiveness of drops on a model of traumatic keratitis, showed the absence of an allergenic effect and effective anti-inflammatory and regenerative effect. Using the sodium salt of carboxymethyl cellulose as a matrix, immobilization of lysozyme and lysozyme with quercetin was carried out by gel incorporation. The gel with lysozyme has high adhesive properties to mucous membrane (6000 Pa), prolonged action, the enzyme is active in a wide range of pH values, stable in an acidic media and during prolonged storage (0-4 ° C). The developed gel is a preparation with complex biological activity and is promising for further biomedical research. A method for cryoimmobilization of lysozyme into polyvinyl alcohol is proposed. Coatings with quantitative preservation of protein and high hydrolytic activity of the enzyme are obtained, which have an expanded pH profile of activity, stability in an acidic environment, and retain 95% activity (3 months). The immobilized lysozyme exhibits a pronounced antimicrobial effect against the test strains of Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Candida albicans and has anti-inflammatory and antidysbiotic effects in the inflammation of the mucous membranes of the oral cavity induced by lipopolysaccharide. By immobilization of lysozyme in a complex matrix based on gelatin and sodium salt of carboxymethyl cellulose, mucoadhesive filmic forms of directed prolonged action, long shelf life (3 years) were obtained. The lysozyme included in the polymer matrix is stable after immobilization and sterilization by γ-radiation (28 kGy). The obtained films are effective in the treatment of experimental stomatitis in rats: a decrease in inflammation and markers of microbial contamination of the mucous membranes by 80.9% and 97.5%, respectively. Thanks to theoretical, technological and analytical studies, the developed composition of immobilized lysozyme and quercetin formed the basis for the development of the therapeutic and prophylactic tablet preparation of the antidysbiotic effect "Lysozyme-FORTE", which has a prolonged antimicrobial, antioxidant, immunostimulating and capillary-protective effects. An assessment of the kinetic parameters of lysozyme functioning after immobilization testifies to the effect of polymers on catalytic activity, which manifests itself in an increase in the Michaelis constant, maximum reaction rate, and KM / Vmax ratio, which is explained by transitional activation of the enzyme. In all cases, immobilization in polymer matrices positively affects the functioning of lysozyme: it stabilizes the enzyme molecule, contributing to the expansion of pH and thermal profile of activity, long-term storage, provides directed hydrolytic effect on mucous membranes due to mucoadhesive properties of polymers. The usage of modern analytical methods for monitoring the effectiveness of immobilization in work provides important information on the effect of this process on the stability and activity of the enzyme, and makes a significant contribution in the biotechnology of immobilization of lysozyme.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена разработке и применению биотехнологических подходов к иммобилизации лизоцима в полимеры синтетического и природного происхождения, с целью создания новых мукоадгезивных систем антибактериального действия. Усовершенствован метод выделения лизоцима из протеина куриного яйца, позволяющий получать энзим, сравнимый с коммерческим препаратом. Впервые получена QSAR модель, адекватно описывающая ингибирующее влияние ионов металлов на каталитическую активность энзима. Показана возможность увеличения активности лизоцима и расширение спектра его антимикробного действия путем добавления динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и протеолитических ферментов. Показано, что стабилизация лизоцима полимерами происходит за счет образования ассоциатов и зависит от природы, структуры полимерных носителей и мольного/массового соотношения фермент/полимер. Разработаны мукоадгезивные полимерные системы с иммобилизованным лизоцимом антибактериального действия в виде капель, гелей, криогеля, пленок и таблеточных смесей, способствующие проявлению энзимом максимальной гидролитической активности, стабильности, сохранению и расширению антимикробных свойств, пролонгированности действия. Разработанная композиция иммобилизованного лизоцима и кверцетина легла в основу создания лечебно-профилактического таблетированного препарата антидисбиотического действия «Лизоцим-ФОРТЕ», обладающего пролонгированным антимикробным, антиоксидантным, иммуностимулирующим и капилляропротекторным эффектами, внедренного на НВА «Одесская биотехнология». Оценка кинетических параметров функционирования лизоцима после иммобилизации свидетельствуют о влиянии полимеров на каталитическую активность и проявляется в увеличении константы Михаэлиса, максимальной скорости реакции и отношения Kм/Vмакс, что объясняется переходной активацией фермента. Во всех случаях иммобилизация в подобранные полимерные матрицы положительно сказывается на функционировании лизоцима: стабилизирует молекулу фермента, способствуя расширению рН- и термопрофиля активности, длительному хранению, обеспечивает направленное гидролитическое действие на слизистые оболочки за счет мукоадгезивных свойств полимеров. Использование в работе современных аналитических методов мониторинга эффективности иммобилизации предоставляет важную информацию о влиянии данного процесса на стабильность и активность энзима, вносит значимый вклад в биотехнологию иммобилизации лизоцима.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена розробці та застосуванню біотехнологічних підходів до іммобілізації лізоциму в полімери синтетичного і природного походження, з метою створення нових мукоадгезивних систем антибактеріальної дії. Удосконалено метод виділення лізоциму з протеїну курячого яйця, що дозволяє отримувати ензим, подібний до комерційного препарату. Вперше отримано QSAR модель, що адекватно описує інгібуючий вплив іонів металів на каталітичну активність ензиму. Показана можливість збільшення активності лізоциму і розширення спектра його антимікробної дії шляхом додавання натрієвої солі етилендіамінтетраоцтової кислоти і протеолітичних ензимів. Показано, що стабілізація лізоциму полімерами відбувається за рахунок утворення асоціатів і залежить від природи, структури носіїв і мольного/масового співвідношення полімер-ензим. Розроблені мукоадгезивні полімерні системи з іммобілізованим лізоцимом антибактеріальної дії у вигляді крапель, гелів, кріогеля, плівок і таблеткових сумішей, що сприяють прояву ензимом максимальної гідролітичної активності, стабільності, збереження та розширення антимікробних властивостей, пролонгування дії. Розроблена композиція іммобілізованого лізоциму і кверцетину стала основою для створення лікувально-профілактичного мукоадгезивного таблетованого препарату «Лізоцим-ФОРТЕ» пролонгованої антимікробної, антиоксидантної, імуностимулюючої і капіляропротекторної дій, впровадженого на НВА «Одеська біотехнологія». Оцінка кінетичних параметрів функціонування лізоциму після іммобілізації свідчить про вплив полімерів на каталітичну активність, що проявляється в збільшенні константи Міхаеліса, максимальної швидкості реакції і відношення KM/Vмакс, і пояснюється перехідною активацією ензиму. У всіх випадках іммобілізація в полімерні матриці позитивно позначається на функціонуванні лізоциму: стабілізує молекулу ензиму, сприяючи розширенню рН і термопрофілю активності, тривалому зберіганню, забезпечує спрямовану гідролітичну дію на слизові оболонки за рахунок мукоадгезивних властивостей полімерів. Використання в роботі сучасних аналітичних методів моніторингу ефективності іммобілізації надає важливу інформацію про вплив даного процесу на стабільність і активність ензиму, робить значний внесок в біотехнологію іммобілізації лізоциму.uk
dc.format.page40 с.uk
dc.identifier.citationДекіна, С. С. Біотехнологія мукоадгезивних лізоцим-полімерних систем медичного призначення : автореф. дис. … д-ра біол. наук : 03.00.20 – біотехнологія / Декіна Світлана Сергіївна. – Київ, 2020. – 40 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/35578
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectбіотехнологіяuk
dc.subjectлізоцимuk
dc.subjectмукоадгезивні лікарські формиuk
dc.subjectіммобілізаціяuk
dc.subjectполімериuk
dc.subjectbiotechnologyuk
dc.subjectlysozymeuk
dc.subjectmucoadhesive dosage formsuk
dc.subjectimmobilizationuk
dc.subjectpolymersuk
dc.subjectбиотехнологияuk
dc.subjectлизоцимuk
dc.subjectмукоадгезивные лекарственные формыuk
dc.subjectиммобилизацияuk
dc.subjectполимерыuk
dc.subject.udc547.56:577.151.4:577.152.1uk
dc.titleБіотехнологія мукоадгезивних лізоцим-полімерних систем медичного призначенняuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Dekina_aref.pdf
Розмір:
1.26 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (вільний доступ)