Разработка технологий выделения и модификации природных полисахаридов из древесины хвойных пород Арктической зоны и территорий Крайнего Севера для создания новых материалов биомедицинского назначения

Разработан новый подход к получению микрофибриллированной целлюлозы низкой степени полимеризации сернокислотным гидролизом с одновременной ультразвуковой обработкой в мягких условиях (температура 25 °С, контроль мощности 80 %). Образцы исходной целлюлозы, МКЦ и МФЦ были охарактеризованы методами FTIR, XRF, SEM, динамического светорассеяния DLS и термогравиметрического анализа TGA. Установлено, что при гидролизе с ультразвуковой обработкой в течение 90 мин наблюдается высокий выход МФЦ (86,4 мас.%) и низкий СП (94). Показано, что полученная микрофибриллированная целлюлоза сохраняет структуру целлюлозы I и имеет ИК50 0,74. Установлено, что частицы МФЦ представляют собой сеть фибрилл со средним размером 91,2 нм. ζ-потенциал водной суспензии МФЦ, равный -23,3 мВ, свидетельствует о ее высокой стабильности. Отмечено, что МФЦ обладает высокой термической стабильностью, максимальная температура разложения составляет 333,9 °С. Одновременный процесс гидролиза с ультразвуковой обработкой для выделения МФЦ из целлюлозы, полученной при окислительной делигнификации древесины ели, позволяет сократить количество стадий, снизить энергозатраты, расширить область применения. Получены гемицеллюлозы из древесины осины. Наилучший выход наблюдался у образца, который получили при 100 °С, 3 ч обработки и добавлении 1,5 мас. %. При этих условиях выход составил 12, 11 мас.%, что составляет около 50 % от теоретически возможного выхода. Исследован моносахаридный состав. Среди определяемых компонентов оказались: γ-D-ксилоза (t'R=16,33), β-D-ксилоза (t'R=18,66), α-D-манноза (t'R=22,33), α-D-глюкоза (t'R=28,33), β-D-глюкоза (t'R=40,33). Инфракрасной спектроскопией удалось установить, что изучаемые образцы содержат функциональные группы, наблюдаемые в гемицеллюлозах. Результаты ГПХ показали, что при 90 градусах Цельсия разделение идет селективно. При повышении температуры до 100 градусов Цельсия наблюдаются явления деполимеризации, деструкции и гидролиза. Установлено, что полученные гемицеллюлозы обладают антиоксидантной активностью. Наилучшие показатели у образцов, полученных в условиях температуры, равной 90 градусам Цельсия. Впервые синтезированы азопроизводные лигнина по реакции азосочетания с использованием органосольвентных этанольных солей лигнина и диазония на основе сульфаниловой кислоты и п-нитроанилина. Строение азопроизводных лигнина изучено методами ядерного магнитного резонанса, инфракрасной Фурье-спектроскопии и гельпроникающей хроматографии. Установлено, что азобензольные связи, образующиеся в реакции азосочетания макромолекул, придают фоточувствительные свойства синтезированным полимерам за счет цис-транс фотоизомеризации диазобензольной группы. Экспериментально показано, что синтезированные полимеры обладают хорошей растворимостью как в водных средах в широком диапазоне рН (2–12), так и в органических растворителях ДМСО и ТГФ, что открывает новые перспективы их применения. По результатам выполненных в 2022-2023 г. исследований опубликовано 2 статьи в журналах 1 квартиля, индексируемых в БД WoS и Scopus.