Синтез и характеристика карбоксиметилцеллюлозы из сосновой хвои для применения в биомедицине и регенеративной медицине

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) является одним из наиболее широко используемых компонентов гидрогеля для биомедицинских применений, поскольку ее предшественница целлюлоза является самой распространенной биологической макромолекулой на Земле. В последние годы наблюдается заметный рост синтеза КМЦ из различных растительных источников. В настоящем исследовании использовали хвою бодрящей сосны (Pinus spp.) из-за ее обилия и легкой доступности в гималайских регионах по всей Индии. Целлюлоза была извлечена из сосновых иголок. Затем процесс этерификации был использован для получения КМЦ из целлюлозы сосновых иголок с гидроксидом натрия и монохлоруксусной кислотой. Выход КМЦ, степень замещения, влагоудерживающая способность, маслоудерживающая способность, зольность и содержание КМЦ определяли путем сравнения полученной КМЦ со стандартной КМЦ. Чистота синтезированной КМЦ определяется содержанием КМЦ. Полученная КМЦ имела чистоту 10 % и выход 110 %. Степень замещения, влагоудерживающая способность и маслоудерживающая способность были определены как равные 0,02, 8,4 г/г и 4 г/г соответственно. Содержание золы в синтезированной КМЦ, по расчетам, составляло 6 %. Большинство характеристик были либо эквивалентны коммерческой КМЦ, либо превосходили ее, поэтому синтезированный продукт может быть использован в качестве потенциального компонента для изготовления биоматериалов для биомедицинских применений.

1. Alam F. A. B. M. Utilization of cellulosic wastes in textile and garment industries. I. Synthesis and grafting characterization of carboxymethyl cellulose from knitted rag /F. A. B. M. Alam, M. I. H. Mondal //Journ. of applied polymer science. – 2013. – V. 128. – Pp. 1206-1212.

2. Barai B. K. Optimization of a process for preparing carboxymethyl cellulose from water hyacinth (Eichornia crassipes) /B. K. Barai, R. S. Singhal, P. R. Kulkarni //Carbohydrate Polymers. – 1997. – V. 32. – Pp. 229-231.

3. Dubey K. K. Implication of industrial waste for biomass and lipid production in Chlorella minutissima under autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic grown conditions /K. K. Dubey, S. Kumar, D. Dixit //Applied biochemistry and biotechnology. – 2015. – V. 176. – Pp. 1581-1595.

4. Ebrahimi Sadrabadi A. Decellularized extracellular matrix as a potent natural biomaterial for regenerative medicine /A. Ebrahimi Sadrabadi, P. Baei, S. Hosseini //Cell Biology and Translational Medicine. – 2021. – V. 13. – Pp. 27-43.

5. Gobbi S. J. Biomaterial: concepts and basics properties /S. J. Gobbi, G. Reinke, V. J. Gobbi //Eur. Int. J. Sci. Technol. – 2020. – V. 9 (2). – Pp. 23-42.

6. Heinze T. Studies on the synthesis and characterization of carboxymethylcellulose /T. Heinze, K. Pfeiffer //Die Angewandte Makromolekulare Chemie. – 1999. – V. 266 (1). – Pp. 37-45.

7. Latif A. Two step synthesis and characterization of carboxymethylcellulose from rayon grade wood pulp and cotton linter /A. Latif, T. Anwar, S. Noor //Chemical Society of Pakistan. – 2007. – V. 29 (2). – P. 143.

8. Markhoff J. Biocompatibility and inflammatory potential of titanium alloys cultivated with human osteoblasts, fibroblasts and macrophages /J. Markhoff, M. Krogull, C. Schulze //Materials. – 2017. – V. 10 (1). – P. 52.

9. Mondal M. I. H. Preparation of food grade carboxymethyl cellulose from corn husk agrowaste /M. I. H. Mondal, M. S. Yeasmin, M. S. Rahman //International Journal of Biological Macromolecules. – 2015. – V. 79. – Pp. 144-150.

10. Onigbinde M. Research Article Synthesis of Industrial Raw Material from Cellulosic Agricultural Wastes: Focus on Carboxymethyl Cellulose /M. Onigbinde, A. Vivian //Nova. – 2015. – V. 4 (1). – Pp. 1-6.

11. Peppas, N. A. Hydrogels in biology and medicine: from molecular principles to bionanotechnology /N. A. Peppas, J. Z. Hilt, A. Khademhosseini //Advanced materials. – 2006. – V. 18 (11). – Pp. 1345-1360.

12. Seal B. L. Polymeric biomaterials for tissueand organ regeneration / B. L. Seal, T. C. Otero, A. Panitch //Mater. Sci. Eng. R. – 2001. – V. 34. – Pp. 147-153.

13. Shukla V. Impact of culture condition modulation on the high-yield, high-specificity, and cost-effective production of terpenoids from microbial sources: a review /V. Shukla, S. C. Phulara //Applied and Environmental Microbiology. – 2021. – V. 87(4). – e02369-20.

14. Wagner W. R. Biomaterials science: an introduction to materials in medicine /W. R. Wagner, S. E. Sakiyama-Elbert, G. Zhang. – NY: Academic Press, 2020. – 340 p.