Тези доповідей Школи-конференції молодих вчених «Прохоровського тижня»
Наукова стаття на тему 'Аналіз каротиноїдів і поліетіленгліколей методом спектроскопії комбінаційного розсіювання'

Текст наукової роботи на тему «Аналіз каротиноїдів і поліетіленгліколей методом спектроскопії комбінаційного розсіювання»

?Аналіз каротиноїдів і поліетіленгліколей методом спектроскопії комбінаційного розсіювання

Новіков В.С.

ВКІВ, лабораторія гіперкомбінаціонних розсіяння

Е-mail: vs. novikov @ kapella. gpi. ru Введення

У даній роботі досліджені спектри комбінаційного розсіювання (КР) світла двох серій органічних сполук, що мають найважливіше значення для дерматології, - поліетіленгліколей (ПЕГ) і каротиноїдів. Проведено квантово-хімічні розрахунки структури і спектрів КР цих молекул і їх ізомерів.

Спектроскопія КР має великий потенціал для дослідження біотканин, а також для аналізу складу і якості лікарських препаратів. Цей метод особливо затребуваний в дерматології і косметології, так як дозволяє швидко і без пошкодження шкірних покривів досліджувати стан шкіри на різній глибині і визначити зміст і глибину проникнення компонентів лікарських або косметичних засобів в роговий шар шкіри.

Одне з важливих застосувань бінарних сумішей ПЕГ з різною молекулярною масою - в якості основ мазей і кремів. Вибір молекулярної маси і змісту компонентів суміші дозволяє домогтися будь-якої потрібної консистенції для лікування ран різного типу. Для ряду активних лікарських речовин в розчинах і сумішах з ПЕГ виявлено значне збільшення стабільності і здатності проникати в шкіру при повному збереженні ефективності лікувальної дії.

Каротиноїди містяться в шкірі людини, захищають її від ультрафіолетового випромінювання, мають провітамін, антиоксидантні, антимутагенними, антікарціногеннимі, імуностимулюючі та лікувально-профілактичними

властивостями. Крім того, завдяки своїм лікувальним і захисними властивостями такого роду з'єднання використовуються як компоненти лікарських мазей і косметичних кремів. Однак властивості каротиноїдів (наприклад, провитаминная активність і біодоступність) залежать від ізомерного складу. аналіз

каротиноїдів в біотканинах і лікарських формах методом спектроскопії КР особливо привабливий, так як резонансне посилення інтенсивності КР каротиноїдів при порушенні в синьо-зеленій області спектра дозволяє аналізувати ці сполуки в дуже малих концентраціях.

Квантово-хімічні розрахунки були проведені з використанням програми «Природа» методом функціонала щільності. Порівняння експериментальних спектрів з теоретично розрахованими дозволяє більш достовірно інтерпретувати складні спектри КР досліджуваних речовин. У разі ПЕГ, молекули яких можуть знаходитися в конформації спіралі 7/2, в повністю транс-конформації і в нестереорегулярний конформації, розрахунок структури, енергії і спектру КР і порівняння з експериментальними даними дає інформацію про конформаційні складі зразків з різною молекулярною масою. У разі каротиноїдів квантово-хімічні розрахунки дозволяють визначити залежність спектра КР від довжини полиеновой ланцюга, будови бічних і кінцевих груп, типу ізомери.

результати

Можливості спектроскопії КР при аналізі конформационного складу ПЕГ демонструє рис. 1. На ньому наведено експериментальний спектр КР для рідкого при кімнатній температурі ПЕГ 400 середня молекулярна маса яких 400 Da (приблизно 9 мономерних ланок) і розраховані спектри для молекули ПЕГ-9 з 9 мономірними ланками в конформації спіралі і в повністю транс-конформації. Оскільки розрахунок не враховує реальну ширину і форму ліній КР, з метою наочного порівняння теоретичні спектри були розширені з урахуванням значень ширини і форми ліній, оцінених з експериментальних спектрів. З малюнка 1 видно, що експериментальний спектр добре відповідає спектру молекули в конформації спіралі 7/2. Таким чином, встановлено, що вміст молекул ПЕГ 400 в конформації спіралі значно перевищує вміст молекул в інших конформаціях. Цей висновок підтверджується оцінкою з використанням розподілу Больцмана, а саме, кількість молекул в конформації спіралі відноситься до кількості молекул в повністю транс-конформації як 99/1.

Частота, crrf1

Мал. 1. Експериментальний спектр ПЕГ 400 і теоретично розраховані спектри для молекули ПЕГ-9 в повністю транс-конформації і конформації спіралі 7/2

Аналіз спектрів КР транс- і ^ з-ізомерів р-каротину, що містить два бета--иононового кільця в якості кінцевих груп, і лікопіну, що не містить кілець, показав, що резонансно посилюються смуги, що відповідають валентним коливанням одинарних і подвійних С-С зв'язків в районі 1120 і 1520 cm-1, є дублетами і положення максимумів цих ліній залежить від типу ізомери і кінцевих груп.

висновок

Показано, що за спектрами КР можна визначати конформаційний склад поліетіленгліколей, а також хімічний та ізомерний склад каротиноїдів.

Подяки

Автор висловлює подяку Кузьміну В.В. за допомогу в розрахунках спектрів КР молекул ПЕГ. Автор висловлює подяку МСЦ РАН за надання обчислювальних ресурсів.

Робота по дослідженню каротиноїдів виконана за фінансової підтримки РФФД в рамках наукового проекту № 19-3290172 «Аспіранти».

1. M.E. Darvin, W. Sterry, J. Lademann and T. Vergou. Molecules. 2011, 16 (12), 10491-10506.

2. D.N. Laikov. Chemical Physics Letters. 1997, 281 (1-3), 151-156.


Завантажити оригінал статті:

Завантажити