Cинтез интерполиэлектролитного комплекса из флуоресцентно-меченого хитозана и полиакриловой кислоты
DOI:
https://doi.org/10.15328/cb2025_62Ключевые слова:
интерполиэлектролитный комплекс, природный полимер, синтетический полимер, хитозан, полиакриловая кислота, флуоресцентно-меченый полимер, эрозия почвыАннотация
В настоящем исследовании впервые синтезированы флуоресцентно-меченые образцы хитозана и полиакриловой кислоты (ПАК) для изучения глубины проникновения в лесную почву полимеров и интерполиэлектролитного комплекса (ИПЭК) и их устойчивости к вымыванию. Cинтез флуоресцентно-меченых полимеров и ИПЭК проводился методом смешения растворов c применением флуоресцеин изотиоцианата (FITC) и флуоресцеинамина (FA). Для идентификации состава и определения структуры синтезированных продуктов использовали ИК-cпектроскопию. Оптимальный мольный состав полученного ИПЭК [Хитозан]:[ПАК] = [1:9] подтвержден методом гравиметрии. Реовизкозиметрическим методом установили псевдопластичное течение хитозана и дилатантное течение ПАК и ИПЭК. В условиях лабораторных модельных опытов изучены механическая прочность и противоэрозионная устойчивость почвенно-полимерных структуратов. Обработка почвы ИПЭК способствовала формированию защитной почвенно-полимерной пленки, которая значительно повышает устойчивость почвенной поверхности к ветровой эрозии до 93% и к водной эрозии до 90%, а также усиливает механическую прочность почвенных агрегатов в 13 раз. Исследование подтверждает наибольшую устойчивость к вымыванию ИПЭК в отличие от индивидуальных полимеров, что представляет важное значение для практики структурирования и стабилизации почв в условиях эрозии.
Библиографические ссылки
1. Panova IG, Sybachin AV, Spiridonov VV, Kydralieva K, Jorobekova S, Zezin AB, Yaroslavov AA (2017) Geoderma 307:91-97. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.08.001
2. Devvanshi N, Mishra Sh, Yadav AA (2024) J Xidian Univ 18:1191–1222. https://doi.org/10.5281/Zenodo.12527672
3. Mussabayeva BKh, Kassymova ZhS, Orazzhanova LK, Klivenko AN, Sabitova AN, Bayakhmetova BB (2023) Bull Karaganda Univ Chem Ser 107:102–114. https://doi.org/10.31489/2022Ch3/3-22-11
4. Mussabayeva BKh, Kassymova ZhS, Aldabergenova MA (2020) Bull Karaganda Univ Chem Ser 97:22–29. https://doi.org/10.31489/2020Ch1/22-29
5. Silva ACQ, Silvestre AJD, Vilela C, Freire CSR (2022) Molecules 27:94. https://doi.org/10.3390/molecules27010094
6. Kanmani P, Aravind J, Kamaraj M, Sureshbabu P, Karthikeyan S (2017) Bioresour Technol 242:295–303. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.03.119
7. Abidin IZ, Murphy EJ, Fehrenbach GW, Gately N, Major I (2024) Carbohydr Polym Technol Appl 7:100480. https://doi.org/10.1016/j.carpta.2024.100480
8. Chang I, Prasidhi AK, Im J, Cho GC (2015) Constr Build Mater 77:430–438. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.12.116
9. Chang I, Im J, Prasidhi AK, Cho GC (2015) Constr Build Mater 74:65–72. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.10.026
10. Huang J, Kogbara RB, Hariharan N, Masad EA, Little DN (2021) Constr Build Mater 305:124685. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124685
11. Adamczuk A, Jozefaciuk G (2022) Molecules 27:2273. https://doi.org/10.3390/molecules27072273
12. Wang R, Ong DEL, Sadighi H, Goli M, Xia P, Fatehi H, Yao T (2025) Polym 27:151. https://doi.org/10.3390/polym17020151
13. Fatehi H, Ong DEL, Yu J, Chang I (2024) Constr Build Mater 411:e132944. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132944
14. Fatehi H, Ong DEL, Yu J, Chang I (2021) Geosci 11:291. https://doi.org/10.3390/geosciences11070291
15. Chang I, Prasidhi AK, Im J, Shin HD, Cho GC (2015) Geoderma 253:39–47. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.04.006
16. Fatehi H, Abtahi SM, Hashemolhossein H, Hejazi SM (2018) Constr Build Mater 167:813–821. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.088
17. Shabani K, Bahmani M, Fatehi H, Chang I (2022) Geomech Eng 29:535–548. https://doi.org/10.12989/gae.2022.29.5.535
18. Ilman B, Balkis AP (2023) J Build Eng 76:107220. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107220
19. Shariatmadari N, Reza M, Tasuji A, Ghadir P, Javadi AA (2020) E3S Web Conf 195:06007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019506007
20. Firmansyah DA, Somantri AK, Sihombing AV, Mase LZ, Sundara A (2024) Geotech Eng J SEAGS AGSSEA 55:31–37. https://doi.org/10.14456/seagj.2024.13
21. Sreelakshmi P, Gladis R, Rani B, Shajan V, Aparna BR, Swaroop R (2024) Int J Plant Soil Sci 36:577–589. https://doi.org/10.9734/ijpss/2024/v36i105108
22. Renouard S, Hano C, Ouagne P, Blondeau JP, Laine E (2014) Mater Lett 137:269–273. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.09.030
23. Aguilar R, Nakamatsu J, Ramírez E, Elgegren M, Ayarza J, et al. (2016) Constr Build Mater 114:625–637. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.03.218
24. Ramdas VM, Mandree P, Mgangira M, Mukaratirwa S, Lalloo R, Ramchuran S (2021) Transp Geotech 27:100458. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2020.100458
25. Getaneh S, Kidanemariam W (2021) Int J Adv Res Biol Sci 8:70–79. https://doi.org/10.22192/ijarbs.2021.08.03.008
26. Katiyar D, Hemantaranjan A, Singh B (2015) Indian J Plant Physiol 20:1–9. https://doi.org/10.1007/s40502-015-0139-6
27. Pandey P, Kumar Verma M, De N (2018) Bull Env Pharmacol Life Sci 7:87–96.
28. Hidangmayum A, Dwivedi P, Katiyar D, Hemantaranjan A (2019) Physiol Mol Biol Plants 25:313–326. https://doi.org/10.1007/s12298-018-0633-1
29. Pal K, Bharti D, Sarkar P, Anis A, Kim D, et al. (2021) Int J Mol Sci 22:10968. https://doi.org/10.3390/ijms222010968
30. Adamczuk A, Kercheva M, Hristova M, Jozefaciuk G (2021) Mater (Basel) 14(24):7724. https://doi.org/10.3390/ma14247724
31. Boukhlifi F, Mamouni FZ, Razouk R (2018) Chitin/Chitosan’s bio-fertilizer: Usage in vegetative growth of wheat and potato crops. In: Chitin-Chitosan – Myriad Functionalities in Science and Technology. IntechOpen, London. Available online: https://www.intechopen.com/chapters/61679 (accessed on 13 December 2021).
32. Karlesky DL, Ramelow G, Ueno Y (1987) Environ Pollut 43:195-207. https://doi.org/10.1016/0269- 7491(87)90156-4
33. Boaventura NF, Sousa TFP, Casagrande MDT (2023) Polym 15:4626. https://doi.org/10.3390/polym15244626
34. Namazi H (2017) Bioimpacts 7(2):73–74. https://doi.org/10.15171/bi.2017.09
35. Inagamova SA, Asrorov UA, Xujanov BE (2023) East Eur J Phys 4:258–266. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-32
36. Grabowska B, Bulwan M, Zapotoczny S, Grabowski G (2012) Polim 57:529–534.
37. Jawad YM, Hadi Al-Kadhemy MF (2021) J Kufa Phys 12:25–36. https://doi.org/10.31257/2018/JKP/2021/130204
38. Elliott JE, Macdonald M, Nie J, Bowman CN (2004) Polym 45:1503–1510. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2003.12.040
39. Alsohaimi I, Hafez IH, Berber MR (2021) J Appl Polym Sci 138. https://doi.org/10.1002/app.49915
40. Orazzhanova LK, Kassymova ZS, Mussabayeva BK, Klivenko AN (2020) Eurasian Soil Sci 53(12):1773–1781. https://doi.org/10.31857/S0032180X20120096
41. Bai M, Wilske B, Buegger F, Esperschütz J, Bach M, et al. (2015) Environ Sci Pollut Res 22(7):5444–5452. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3772-0
42. Kabanov AV (1998) Adv Drug Deliv Rev 30:49–60. https://doi.org/10.1016/S0169-409X(97)00049-5
43. Kabanov VA (1973) Macromol Chem 8:121–145. https://doi.org/10.1016/B978-0-408-70516-5.50010-6
44. Skorikova EE, Kalyuzhnaya RI, Vikhoreva GA, Galbraikh LS, Kotova SL, et al. (1996) Vysokomol Soedin Ser A 38(1):61–65. https://doi.org/10.1016/B978-0-408-70516-5.50010-6
45. Mun GA, Nurkeeva ZS, Khutoryanskiy VV, Sarybaeva GS, Dubolazov AV (2003) Eur Polym J 39:1687–1691. https://doi.org/10.1016/S0014-3057(03)00065-X
46. Palacios-Torres RE, Santos-Chavez A, Ortega-Ortiz H, Ramírez-Seañez AR, Yam-Tzec JA, et al. (2022) Horticulturae 8:201. https://doi.org/10.3390/horticulturae8030201
47. Ortega-Ortíz H, Gutiérrez-Rodríguez B, Cadenas-Pliego G, Jimenez LI (2010) Braz Arch Biol Technol 53(3):623–628. https://doi.org/10.1590/s1516-89132010000300016
48. Junran Zh, Liu J, Cheng Y, Jiang T, Sun D, Saberian M (2023) Constr Build Mater 403. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130419
49. Mohammadian F, Bonab AB, Oliaei M (2024) Environ Earth Sci 83:11891. https://doi.org/10.1007/s12665-024-11891-w
50. Symonds BL, Lindsay CI, Thomson NR, Khutoryanskiy VV (2016) RSC Advances 6:104. https://doi.org/10.1039/c6ra23485b
51. Jamshidi M, Mokhberi M, Vakili AH, Nasehi A (2023) J Transp Geotech 42:101110. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2023.101110
52. Hataf N, Ghadir P, Ranjbar N (2018) J Clean Prod 170:1493–1500. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.201
53. Fedorov SA (2024) Eng Bull Don 4:297–304.
54. Panova IG, Khaydapova DD, Ilyasov OL, Umarova AB, Yaroslavov A (2020) Colloids Surf A Physicochem Eng Asp 590:124504. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.124504
55. Berikbol NN, Kassymova ZhS (2024) Synthesis of an interpolyelectrolyte complex from biopolymers and its application to protect forest soils from degradation [Sintez interpolielektrolitnogo kompleksa iz biopolimerov i yego primeneniye dlya zashchity lesnykh pochv ot degradatsii]. Proceedings of the XV National Scientific and Practical Conference "Environmental readings – 2024". Omsk, Russia, 4–5 June 2024. P.385-389. (In Russian)
56. Caprifico A, Polycarpou E, Foot PJS, Calabrese G (2020) Macromol Biosci 21(1):2–27. https://doi.org/10.1002/mabi.202000312
57. Zhong H, Zhao B, Deng J (2023) Small 19(26):1–24. https://doi.org/10.1002/smll.202300961
58. Proença PLF, Carvalho LB, Campos EVR, Fraceto LF (2022) Adv Colloid Interface Sci 305:102695. https://doi.org/10.1016/j.cis.2022.102695
59. Hermanson GT (2008) Bioconjugate Techniques. 2nd ed. Academic Press, Burlington, MA, USA, 1041 p. ISBN: 978-0-12-370501-3
60. Klivenko A, Orazzhanova L, Mussabayeva B, Yelemessova G, Kassymova Z (2020) Polym Adv Technol 31:3292–3301. https://doi.org/10.1002/pat.5053
61. Berikbol N, Klivenko A, Markin V, Orazzhanova L, Yelemessova G, Kassymova Z (2024) Polymers 16:2373. https://doi.org/10.3390/polym16162373
62. Jiang L, Li X, Liu L, Zhang Q (2013) Int J Nanomedicine 8:1825–1834. https://doi.org/10.2147/IJN.S4374
63. Madani W (2023) J Umm Al-Qura Univ Appl Sci 9:285–293.
64. Krayukhina MA, Samoilova NA, Yamskov IA (2008) Russ Chem Rev 77(9):799–813. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n09ABEH003750
65. De Oliveira HC, Fonseca JL, Pereira MR (2008) J Biomater Sci Polym Ed 19(2):143–160. https://doi.org/10.1163/156856208783432471
66. Nyström B, Kjøniksen A, Iversen C (1999) Adv Colloid Interface Sci 79:81–103.
67. Alvarado JD, Almeida A, Arancibia M, Carvalho RA, Sobral PJA, et al. (2007) Afinidad 64:605–611.
68. Martínez-Ruvalcaba A, Chornet E, Rodrigue D (2004) Appl Rheol 14:140–147.
69. El-Hefian EA, Elgannoudi ES, Mainal A, Yahaya AH (2010) Turk J Chem 34:47–56. https://doi.org/10.3906/kim-0901-38
70. Do Amaral Sobral PJ, Gebremariam G, Drudi F, De Aguiar Saldanha Pinheiro AC, Romani S, et al. (2022) Foods 11:2692. https://doi.org/10.3390/foods11172692
71. Hwang J, Shin HH (2000) Aust Rheol J 12:175–179.
72. Nikolaeva O, Budtova T, Brestkin Yu, Zoolshoev Z, Frenkel S (1999) J Appl Polym Sci 72(12):1523–1528.
73. Hwang JK, Shin HH (2000) Aust Rheol J 12:175–179.
74. Alves L, Lindman B, Klotz B, Böttcher A, Haake H-M, Antunes FE (2015) Colloid Polym Sci 293(11):3285–3293.
75. Panova IG, Demidov VV, Shulga PS, Ilyasov LO, Butilkina MA, Yaroslavov AA (2020) Land Degrad Dev 32:1022–1033. https://doi.org/10.1002/ldr.3743
76. Cho GC, Im J, Chang I (2016) Sustainability 8:1–23. https://doi.org/10.3390/su8030251
77. Novoskoltseva OA, Loiko NG, Nikolaev YA, Lisin AO, Panova IG, Yaroslavov AA (2022) Polym Int 71:697–705. https://doi.org/10.1002/pi.6289
78. Zezin AB, Mikheikin SV, Rogacheva VB, Zansokhova MF, Sybachin AV, Yaroslavov AA (2015) Adv Colloid Interface Sci 226:17–23. https://doi.org/10.1016/j.cis.2015.06.006
79. Kabanov VA (1998) Adv Drug Deliv Rev 30:49–60. https://doi.org/10.1016/S0169-409X(97)00106-3
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Авторы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License (CC BY-NC-ND 4.0), которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
