Российские нанотехнологии. 2018; 13: 92-96
УДАЛЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ ПЕПТИДОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ С ПОМОЩЬЮ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
Аннотация
Цель исследования — изучение возможности удаления антимикробных пептидов ареницина-1 и тахиплезина-1 из водных растворов с помощью новых высокогидрофобных наноматериалов — углеродных нанотрубок (УНТ) «Таунит М». Были исследованы две разновидности УНТ, функционализированные и нефункционализированные — СOOH-группами, соответственно. Для количественного определения пептидов в растворах до и после сорбции на УНТ использовали метод ОФ ВЭЖХ. Установлено, что тахиплезин-1 и ареницин-1 практически не адсорбируются на нефункционализированные УНТ. Теоретический расчет удельной гидрофобности и алифатического индекса показал, что оба пептида обладают слабо выраженными гидрофобными свойствами, и этим можно объяснить их неспособность к адсорбции. Напротив, использование функционализированных УНТ позволяет удалять из раствора до 89 % ареницина-1 и 92 % тахиплезина-1. Сравнительная оценка адсорбции антимикробного пептида тахиплезина-1 на нефункционализированный активированный уголь и функционализированные УНТ показала, что количество адсорбированного пептида на активированный уголь примерно в три раза меньше, чем на то же количество УНТ. Предполагается, что высокая адсорбционная способность функционализированных УНТ в отношении изученных пептидов вызвана функционализацией поверхности сорбента — СООН-группами, способными образовывать ионные связи со свободными —NH2 -группами пептидов. Это обуславливает перспективность использования функционализированных УНТ в качестве сорбентов для удаления из водных растворов токсичных препаратов пептидного происхождения.
Список литературы
1. McEachran A.D., Blackwell J., Brett R., Hanson D., Wooten K.J., Mayer G.D., Cox S.B., Smith P.N. Antibiotics, bacteria, and antibiotic resistance henes: aerial transport from cattle feed yards via particulate matter // Environ Health Perspectives. 2015. V. 123. P. 337–343.
2. Пантелеев П.В., Болосов И.А., Баландин С.В., Овчинникова Т.В. Строение и биологические функции β-шпилечных антимикробных пептидов // Acta Naturae. 2015. Т. 7. № 1 (24). С. 39–50.
3. Ahmed M.B., Zhou J.L., Ngo H.H., Guo W. Adsorptive removal of antibiotics from water and wastewater: Progress and challenges // Sci Total Environ. 2015. V. 532. P. 112–126.
4. Fei Y., Yong L., Shen H., Jie M. Adsorptive removal of antibiotics from aqueous solution using carbon materials // Chemosphere. 2016. V. 153. P. 365–385.
5. Ильина М.В., Тимофеева А.В., Иванова В.Т., Бурцева Е.И., Баратова Л.А., Сапурина И.Ю., Катруха Г.С. Исследование процессов сорбции и десорбции некоторых антибиотиков-полипептидов на многослойных углеродных нанотрубках типа «Таунит» // Журнал Биотехнология. 2011. № 5. С. 59–65.
6. Ткачев А.Г., Мележик А.В., Дьячкова Т.П., Блохин А.Н., Буракова Е.А., Пасько Т.В Углеродные наноматериалы серии «Таунит»: производство и применение // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 4. С. 55–59.
7. www.nanotoc.all.biz.
8. Дьячкова Т.П., Ткачев А.Г. Методы функционализации и модифицирования углеродных нанотрубок. М.: Изд. дом «Спектр», 2013. 152 с.
9. Advances in the characterization of industrial minerals / Ed. By G.E. Christidis. European Mineralogical and the Mineralogical Society of Great Britain&Ireland London. 2011. V. 9. 485 p.
10. Activated Carbon // Technical Information Bulletin. SigmaAldrich: www.sigmaaldrich.com.
11. Consden R., Gordon A, Martin A, Synge R. Gramicidin S: the sequence of the amino-acid residues // Biochem J. 1947. V. 41. P. 596–602.
12. Физико-химические методы анализа: практическое руководство / Под ред. В.Б. Алесковского. М.: «Химия», 1988. 376 с.
13. Ikai A.J. Thermostability and aliphatic index of globular proteins // J Biochem. 1980. V. 88. P. 1895–1898.
14. Kyte J., Doolittle R.F. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein // J Mol Biol. 1982. V. 157. P. 105–132.
15. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M. R., Appel R. D., Bairoch A. // Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server / Ed. by J.M. Walker. Humana Press: The Proteomics Protocols Handbook, 2005. P. 571–607.
16. Bansal M.G., Goyal M. Activated Carbon Adsorption. Taylor & Francis Group, 2005. www.taylorandfrancis.com.
Title in english. 2018; 13: 92-96
УДАЛЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ ПЕПТИДОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ С ПОМОЩЬЮ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
Abstract
Цель исследования — изучение возможности удаления антимикробных пептидов ареницина-1 и тахиплезина-1 из водных растворов с помощью новых высокогидрофобных наноматериалов — углеродных нанотрубок (УНТ) «Таунит М». Были исследованы две разновидности УНТ, функционализированные и нефункционализированные — СOOH-группами, соответственно. Для количественного определения пептидов в растворах до и после сорбции на УНТ использовали метод ОФ ВЭЖХ. Установлено, что тахиплезин-1 и ареницин-1 практически не адсорбируются на нефункционализированные УНТ. Теоретический расчет удельной гидрофобности и алифатического индекса показал, что оба пептида обладают слабо выраженными гидрофобными свойствами, и этим можно объяснить их неспособность к адсорбции. Напротив, использование функционализированных УНТ позволяет удалять из раствора до 89 % ареницина-1 и 92 % тахиплезина-1. Сравнительная оценка адсорбции антимикробного пептида тахиплезина-1 на нефункционализированный активированный уголь и функционализированные УНТ показала, что количество адсорбированного пептида на активированный уголь примерно в три раза меньше, чем на то же количество УНТ. Предполагается, что высокая адсорбционная способность функционализированных УНТ в отношении изученных пептидов вызвана функционализацией поверхности сорбента — СООН-группами, способными образовывать ионные связи со свободными —NH2 -группами пептидов. Это обуславливает перспективность использования функционализированных УНТ в качестве сорбентов для удаления из водных растворов токсичных препаратов пептидного происхождения.
References
1. McEachran A.D., Blackwell J., Brett R., Hanson D., Wooten K.J., Mayer G.D., Cox S.B., Smith P.N. Antibiotics, bacteria, and antibiotic resistance henes: aerial transport from cattle feed yards via particulate matter // Environ Health Perspectives. 2015. V. 123. P. 337–343.
2. Panteleev P.V., Bolosov I.A., Balandin S.V., Ovchinnikova T.V. Stroenie i biologicheskie funktsii β-shpilechnykh antimikrobnykh peptidov // Acta Naturae. 2015. T. 7. № 1 (24). S. 39–50.
3. Ahmed M.B., Zhou J.L., Ngo H.H., Guo W. Adsorptive removal of antibiotics from water and wastewater: Progress and challenges // Sci Total Environ. 2015. V. 532. P. 112–126.
4. Fei Y., Yong L., Shen H., Jie M. Adsorptive removal of antibiotics from aqueous solution using carbon materials // Chemosphere. 2016. V. 153. P. 365–385.
5. Il'ina M.V., Timofeeva A.V., Ivanova V.T., Burtseva E.I., Baratova L.A., Sapurina I.Yu., Katrukha G.S. Issledovanie protsessov sorbtsii i desorbtsii nekotorykh antibiotikov-polipeptidov na mnogosloinykh uglerodnykh nanotrubkakh tipa «Taunit» // Zhurnal Biotekhnologiya. 2011. № 5. S. 59–65.
6. Tkachev A.G., Melezhik A.V., D'yachkova T.P., Blokhin A.N., Burakova E.A., Pas'ko T.V Uglerodnye nanomaterialy serii «Taunit»: proizvodstvo i primenenie // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Seriya: Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. 2013. T. 56. № 4. S. 55–59.
7. www.nanotoc.all.biz.
8. D'yachkova T.P., Tkachev A.G. Metody funktsionalizatsii i modifitsirovaniya uglerodnykh nanotrubok. M.: Izd. dom «Spektr», 2013. 152 s.
9. Advances in the characterization of industrial minerals / Ed. By G.E. Christidis. European Mineralogical and the Mineralogical Society of Great Britain&Ireland London. 2011. V. 9. 485 p.
10. Activated Carbon // Technical Information Bulletin. SigmaAldrich: www.sigmaaldrich.com.
11. Consden R., Gordon A, Martin A, Synge R. Gramicidin S: the sequence of the amino-acid residues // Biochem J. 1947. V. 41. P. 596–602.
12. Fiziko-khimicheskie metody analiza: prakticheskoe rukovodstvo / Pod red. V.B. Aleskovskogo. M.: «Khimiya», 1988. 376 s.
13. Ikai A.J. Thermostability and aliphatic index of globular proteins // J Biochem. 1980. V. 88. P. 1895–1898.
14. Kyte J., Doolittle R.F. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein // J Mol Biol. 1982. V. 157. P. 105–132.
15. Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M. R., Appel R. D., Bairoch A. // Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server / Ed. by J.M. Walker. Humana Press: The Proteomics Protocols Handbook, 2005. P. 571–607.
16. Bansal M.G., Goyal M. Activated Carbon Adsorption. Taylor & Francis Group, 2005. www.taylorandfrancis.com.
