Исследование поляризационной флуоресценции лиофилизированых порошков некоторых растений

АННОТАЦИЯ

В работе представлен обзор по исследованию поляризационной флуоресценции сублимированных порошков и восстановленных соков сублимированного порошка арбуза обыкновенного, артишока посевного и аронии черноплодной.

Ключевые слова: поляризационная флуоресценция, лиофилизированный порошок, арбуз обыкновенный, артишок посевной, арония черноплодная.

Современная криохимия доказывает, что существуют процессы, скорость которых увеличивается при охлаждении, а не при повышении температуры (вопреки теории Аррениуса). Низкотемпературное инициирование процесса связано с изменением его направления и образованием молекулярных комплексов, которые способствуют этому. Установлено, что при низких температурах протекают процессы с наименьшей энергией активации. Поэтому, замораживание с последующей сублимацией приводит к двум желаемым результатам: во-первых, благодаря изменениям механизма образования основного продукта облегчается процесс его накопления через низкотемпературные молекулярные комплексы, во-вторых, подавляются побочные процессы, которые характеризуются высокой энергией активации. В конечном счете, реализуются высокоселективные химические процессы [17, 21].

Криохимические процессы образования и преобразования радикалов и ионов в твердых замороженных и сублимированных веществах показывают, что в условиях низких температур возможны преобразования радикалов и ионов, которые зависят от физических и химических свойств исходного материала [24, 25].

Следует отметить, что сочетание низких температур с последующей сублимацией способствуют фотоинициированию, изменению агрегатного состояния веществ и различным фазовым переходам [3, 7, 11, 26].

В процессах замораживания с последующей сублимацией в вакууме получают изменения различных физико-химических свойств сублимированных порошков. По данным современных ученых изменяются и фотосвойства веществ [23, 26]. Учитывая вышеприведенное, нами было проведено исследование поляризационной флуоресценции сублимированных порошков арбуза, артишока, аронии и восстановленных соков на их основе [1, 5, 20]. Эксперимент был проведен на поляризационном микроскопе. Сублимированные порошки наносили на стекло в виде монослоя, а восстановленные соки - в виде капли. После этого направляли поток поляризованного луча, вращая поляризатор на окуляре микроскопа в перпендикулярной оптической оси плоскости, достигали оптимального уровня флуоресценции. Изменением плоскости поляризации и интенсивности потока луча устанавливали необходимый уровень поляризационной флуоресценции микрочастиц порошка биоорганического объекта. Спектральный состав свечения регистрировали с помощью фотометрической насадки. Результаты исследований приведены на рисунках 1-6.

86

87

Как свидетельствуют результаты исследований, замораживание с последующей сублимацией обеспечивают лиофилизированным порошкам растений новые свойства, а именно: растительные порошки обретают жидкокристаллические свойства, которые не исчезают при разведении их в воде [3, 4]. В силу оптической активности молекул с жидкокристаллическими свойствами, для которых характерно повторное преломление световых лучей, флуоресценция их в поляризованном свете достаточно полно отражает физические свойства лиофилизированных порошков растений и их восстановленных соков на квантово-электронном уровне. Наблюдается образование жидких кристаллов. Жидкие кристаллы обладают способностью изменять ориентацию молекул под действием электрического поля. Важная их особенность - это изменение цвета под действием температуры [11]. Жидкие кристаллы - это вещества, которые переходят, при определенных

88условиях (в данном случае - это быстрое замораживание с последующей сублимацией), в жидкокристаллическое состояние, которое является промежуточным между кристаллом и жидкостью. Жидкокристаллическое состояние часто называют также мезоморфным (мезофаза). Жидкокристаллические вещества представляют собой длинные молекулы с полярной группой на конце, например -CN, -NO2, -NH2 и чаще всего включают фрагменты с одним или несколькими бензольными кольцами [3]. Молекулы жидких кристаллов, вращаясь в электрическом поле по разному отражают и пропускают свет. Визуализация процесса миграции электронов или энергии их возбуждения в поле зрения микроскопа в виде различного по интенсивности и спектральным составом свечения обеспечивает высокий уровень точности и информативности исследований.

В результате эксперимента во всех сублимированных порошках арбуза, артишока и аронии и их восстановленных соках выявлено наличие жидких кристаллов [12, 14, 18]. Следует отметить, что наличие жидких кристаллов в объектах, подлежащих исследованию, зависит именно от оптимальных режимов криокристализации, замораживания, введение криопротекторов [2, 4, 19]. На предыдущих этапах исследования, когда использовали разведенные соки без криопротекторов, со стандартными режимами замораживания и сублимации, образование жидких кристаллов со специфической флуоресценцией не наблюдалось [15, 16]. Как свидетельствуют рис. 1-6, флуоресценция образцов отличается по спектру свечения: в порошках аронии, арбуза и их восстановленных соках наблюдается насыщенная желтая и красная флуоресценция, в порошках артишока и его соках - зеленоватая и желтоватая [6, 8, 10, 13]. Можно предположить, что характер, интенсивность и цвет свечения зависит от сохранения и концентрирования определенных биологически активных веществ, обладающих флуоресценцией такого типа. В частности были пересмотрены образцы витаминов группы В, наличие которых может вызывать желтоватую и зеленую флуоресценцию. Результаты приведены на рисунках 7 и 8.

89

Микрофотографии поляризации витаминов (рис. 7-8.) достаточно близки по интенсивности и цвету флуоресценции в плоскополяризованном свете сублимированных порошков растений. Благодаря высокой специфичности образованных кристаллов, в дальнейшем есть возможность проведения качественной идентификации биологически активных веществ с помощью поляризационной флуоресценции.

Выводы

Таким образом, получения растительных порошков методом сублимационной сушки с экспериментально обоснованными режимами замораживания, позволяет получить молекулы с жидкокристаллическими свойствами, которым присуще повторное преломление световых лучей [9, 15, 16]. Флуоресценция их в поляризованном свете достаточно полно отражает физические свойства лиофилизированных порошков растений и их восстановленных соков на квантово-электронном уровне. Образование мезофазы (жидких кристаллов) при сублимационной сушке будет способствовать лучшей биологической доступности лиофилизированных порошков растений в различных лекарственных формах [1].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Визначення температури замерзания соків ароніі та артишоку / Л. В. Соколова, Л. М. Іванець, А. С. Соколова, С. О. Хара // Здобутки клінічноі і експериментальноі медицини. - 2011. - № 2 (13). - С. 166-169.
2. Сренко О. К. Стандартизація трави та ліофільного екстракту з трави оману британського / О. К. Сренко, Г. П. Смойловська, О. В. Мазулін // 4-та науково-практична конференція з міжнародною участю «Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів», 29-30 вересня 2011 р. - Тернопіль. - 2010. - С. 37-38.
3. Жидкие кристаллы вчера, сегодня и завтра / Бюллетень жидкокристаллического общества «Содружество». - 1998. - Вып. 7 - С. 45.
4. Зеркаев А. И. Разработка и моделирование процесса получения микропорошков путем диспергирования и сушки при отрицательных температурах: дис. канд. техн. наук / Зеркаев А. И. - М., 2010. - 131 с.
5. Кріоскопічні дослідження соків кавуна і сливи / Л. В. Соколова, Л. М. Іванець, А. С. Соколова, О. В. Лукіенко // Фармацевтичний часопис. - 2011. - № 4. - С. 43-46.
6. Монатко К. В. Вплив ліофільного порошку кавуна на видільну функцію нирок щурів / К. В. Монатко // 4-та науково-практична конференція з міжнародною участю «Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів», 29-30 вересня 2011 р. - Тернопіль. - 2010. - С. 214-215.
7. Подплетня О. А. Вивчення антиексудативноі активності сублімованого порошку ароніі в експерименті / О. А. Подплетня, В. Ю. Слесарчук, Т. В. Дорофеева // 4-та науково- практична конференція з міжнародною участю «Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів», 29 - 30 вересня 2011 р. - Тернопіль, 2010. - С. 220.
8. Протизапальні властивості сублімованого гранульованого порошку ароніі / О. А. Подплетня, В. Ю. Слесарчук, Л. В. Соколова, Т. В. Дорофеева // Фармацевтичний часопис. - 2011. - № 4. - С. 100-102.
9. Разработка способа вакуум-сублимационного обезвожживания с использованием эффекта Ранка / В.Е. Добромиров [и др.] // Междунар. науч.-техн. семинар «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов», 11-13 мая 2010 г. - Воронеж, 2010. - С. 497-498.
10. Савченкова Л. В. Вивчення впливу кріоактивованого порошку ароні! чорноплідноі на стан енергетичного обміну у тварин при гіпокінетичному стресі / Л. Савченкова, М. Акімова // Медична i клінічна хімія. - 2011. - Т. 13, № 4. - С. 216.
11. Сиротюк В. Д. Фізика : підручник для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл.: (рівень стандарту) / В. Д. Сиротюк, В. І. Баштовий. - К.: Освіта, 2010. - 303 с.
12. Соколова Л. В. Біофармацевтичні дослідження впливу кріопротекторів на вміст макро- та мікроелементів в сублімованому порошку кавуна / Л. В. Соколова, С. О. Хара, С. О. Тихонова // Матеріали науково-практично! інтернет-конференці!: «Біофармацевтичні особливості створення лікарських препаратів в аспекті !х медичного застосування», 22-27 листопада 2011 р. - Харків, 2011. - С. 31.
13. Соколова Л. В. Вивчення впливу сублімаційно! сушки на кількісний вміст фенольних сполук і флавоноідів у порошку артишоку / Л. В. Соколова, С. О. Тихонова, А. С. Соколова // Матеріали VII Національного з’!зду фармацевтів Укра!ни - Фармація Укра!ни. Погляд у майбутне, 15-17 вересня 2009 р. - Харків. - 2010. - С. 401.
14. Соколова Л. В. Вивчення кристалографічних характеристик і фракційного складу сублімованих порошків артишоку посівного з різними структуроутворювачами / Л. В. Соколова // Актуальні питання фармацевтично! і медично! науки та практики. - Запоріжжя. - 2011. - № 2. - С. 37-40.
15. Соколова Л. В. Вивчення поляризаційно! флуоресценці! сублімованих порошків рослин / Л. В. Соколова, С. О. Тихонова // Матеріали міжнародно! науково-практично! конференці!: «Нанотехнологі! у фармаці! та медицині», 13 жовтня 2011 р. - Харків. - 2011 - С. 194-195.
16. Соколова Л. В. Визначення кількісного вмісту кислоти аскорбіново! в сублімованих порошках рослин / Л. В. Соколова // Укра!нський медичний альманах. - Луганськ. - 2010. - Т. 13, № 6. - С. 133-136.
17. Соколова Л. В. Дослідження впливу методу заморожування і техніки сублімаці! на фармако- технологічні характеристики порошків кавуну / Л. В. Соколова, С. О. Тихонова // Вісник фармаці!. - 2010. - № 2 (62). - С. 10-12.
18. Соколова Л. В. Дослідження впливу структуроутворювачів на вміст мінеральних речовин у сублімованих порошках кавуна / Л. В. Соколова // Медична хімія. - 2010. - № 4. - С. 102105.
19. Соколова Л. В. Дослідження впливу сублімаці! на кількісний вміст відновлюючих цукрів у кавуні / Л. В. Соколова, С. О. Тихонова, Л. В. Вронська // Вісник фармаці!. - 2010. - № 3(63). - С. 44-46.
20. Соколова Л. В. Сублімований порошок артишоку - перспективне джерело мінеральних речовин / Л. В. Соколова // Здобутки клінічно! і експериментально! медицини. - 2010. - № 2. - С. 80-82.
21. Соколова Л. В. Сучасне використання можливостей сублімаційно! сушки для отримання лікарських препаратів / Л. В. Соколова, О. М. Барна // Мат. XXVIII Всеукраінськоі науково - практично! конференці! з міжнародною участю: «Ліки - людині. Сучасні проблеми створення. Вивчення та апробаці! лікарських засобів», 3 лютого 2011 р. - Харків: НФаУ, 2011. - С. 391-396.
22. Сорбіт - ефективний кріопротектор при сублімаційному сушінні / Л. В. Соколова, С. О. Тихонова, А. С. Соколова, Р. I. Скрипник-Тихонов, О. В. Лукіенко // Матеріали II науково- практичноі конференціі з міжнародною участю: «Сучасні досягнення фармацевтичноі технологі!», 17-18 листопада 2011 р. - Харків, 2011. - С. 189-190.
23. Теорія і практика сублімаційного сушіння / [Соколова Л.В., Барна О.М., Белей Н.М. та ін. ] ; за ред. Л.В. Соколовоі. - Тернопіль: Крок, 2011. - 130 с.
24. Konovalov V. I. / Some generalized and particular issues on modeling of complex drying processes based on temperaturemoisture relationships: in 3 parts // [V.I. Konovalov, T. Kudra, N.Z. Gatapova]. - 17-th Intern. drying symposium (IDS-2010), Magdeburg, Germany, 3-6 October 2010. - Magdeburg, 2010. - 1. General statements. - Vol. A. - P. 478-485; 2. Specific targets. Thermally thin bodies. - Vol. A. - P. 248-256; 3. Specific targets. Drying with essential temperature kinetics. - Vol. B. - P. 786-794.
25. Liapis A. I. / A mathematical model for the spray freeze drying process: the drying of frozen particles in trays and in vials on trays // [A. I. Liapis, R. Bruttini]. - International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2009. - № 1-2 (52). - P. 100-111.
26. Understanding Lyophilization Formulation Development [Електронний ресурс] // [Frank Kofi Bedu-Addo]. - Pharmaceutical Technology LYOPHILIZATION. - 2004. - Р. 10-18. - Режим доступу до журн.: www.pharmtech.com