Synthesis and investigation of nanoscale magnesium carbonate stabilized with hyaluronic acid

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

As part of this work, the synthesis and study of nanoscale magnesium carbonate stabilized with hyaluronic acid was carried out. At the first stage, quantum chemical simulation of the interaction of magnesium carbonate nanoparticles with hyaluronic acid was carried out, as a result of which it was found that the addition of hyaluronic acid forms an energetically advantageous and chemically stable interaction. The most energetically advantageous ( ∆E = 462,410 kcal/mol) and chemically stable ( n = 0,091 eV) is the interaction through a carboxyl group attached to C 6 of the glucuronic acid residue. The synthesis was carried out by mixing solutions of magnesium acetate and hyaluronic acid, adding a solution of ammonium carbonate drop by drop at a rate of 30 ml per minute, stirring for 10 minutes at 700-1000 rpm. Further, the obtained samples were centrifuged for 5 minutes at 3000 rpm in a five-fold repeat and dried at 110°C for 8 hours. The powders were examined by powder diffractometry, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy. As a result of X-ray phase analysis, the phase composition of the obtained sample was determined: anhydrous magnesium carbonate, magnesium carbonate crystallohydrate, the mineral «Artinite». Scanning electron microscopy showed that the sample consists of rod-shaped particles with a length of 5 to 10 microns, consisting of nanoparticles with a diameter of 20 to 100 nm. The analysis of the infrared spectra of nanoscale magnesium carbonate stabilized with hyaluronic acid, hyaluronic acid and nanoscale magnesium carbonate without using a stabilizer showed that deformation plane oscillations of the O - H group are observed in the infrared spectrum of nanoscale magnesium carbonate stabilized with hyaluronic acid in the range from 1300 to 1400 cm-1, which allows us to conclude that the interaction of nanosized magnesium carbonate with hyaluronic acid occurs through the hydroxyl group.

About the authors

Andrey V. Blinov

North-Caucasian Federal University

Email: blinov.a@mail.ru
Ph. D., Associate Professor, Associate Professor of the Department of Physics and Technology of Nanostructures and Materials

Maxim A. Pirogov

North-Caucasian Federal University

Laboratory Assistant, Research Laboratory of Ceramics and Technochemistry of the Clean Zones Scientific Laboratory Complex, Faculty of Physics and Technology

Maria A. Yasnaya

North-Caucasian Federal University

Ph. D., Associate Professor, Associate Professor of the Department of Physics and Technology of Nanostructures and Materials

Alina S. Askerova

North-Caucasian Federal University

3rd year student of the Department of Physics and Technology of Nanostructures and Materials, Faculty of Physics and Technology

Irina M. Shevchenko

North-Caucasian Federal University

Ph. D., Associate Professor, Associate Professor of the Department of Physics and Technology of Nanostructures and Materials

Sergey V. Artyushin

North-Caucasian Federal University

3rd year student of the Department of Physics and Technology of Nanostructures and Materials, Faculty of Physics and Technology

References

  1. Попков, А.В. Биосовместимые импланты в тавматологии и ортопедии (обзор литературы) / А.В. Попков // Гений ортопедии. - 2014. - №. 3. - С. 94-99.
  2. Cieza, A. Global estimates of the need for rehabilitation based on the Global Burden of Disease study 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019 / A. Cieza, K. Causey, K. Kamenov et al. // The Lancet. - 2020. - V. 396. - I. 10267. - P. 2006-2017. doi: 10.1016/S0140-6736(20)32340-0.
  3. Кирилова, И.А. Новые виды материалов для костной пластики в свете современных представлений о костных трансплантатах / И.А. Кирилова, Н.Г. Фомичев, В.Т. Подорожная, В. И. Трубников // Хирургия позвоночника. - 2007 - №. 2. - С. 66-70. doi: 10.14531/ss2007.2.66-70.
  4. Glasdam, S.-M. The importance of magnesium in the human body: a systematic literature review / S.-M. Glasdam, S. Glasdam, G.H. Peters // Advances in Clinical Chemistry; ed. by G.S. Makowski. - 2016. - V. 73. - Ch. 6. - P. 169-193. doi: 10.1016/bs.acc.2015.10.002.
  5. Марушко, Ю.В. Роль магния в организме человека и влияние сниженного содержания магния на качество жизни детей с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью / Ю.В. Марушко, А.О. Асонов, Т.В. Гищак // Современная педиатрия. - 2019. - №. 1. - С. 124-130. doi: 10.15574/SP.2019.97.124.
  6. Seo, J.W. Magnesium metabolism /j.W. Seo, T.J. Park // Electrolytes & Blood Pressure. - 2008. - V. 6. - I. 2. - P. 86-95. doi: 10.5049/EBP.2008.6.2.86.
  7. Гизингер, О.А. Роль магния в процессах жизнеобеспечения организма: диагностика дефицита магния и его дотация с использованием минеральных комплексов / О.А. Гизингер, В.А. Дадали // Терапевт. - 2021. - №. 8. - С. 32-36. doi: 10.33920/MED-12-2108-03.
  8. Zoroddu, M.A. The essential metals for humans: a brief overview / M.A. Zoroddu J. Aaseth, G. Crisponi et al. // Journal of Inorganic Biochemistry. - 2019. - V. 195. - P. 120-129. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013.
  9. Bommala, V.K. Magnesium matrix composites for biomedical applications: A review / V.K. Bommala, M.G. Krishna, C.T. Rao // Journal of Magnesium and Alloys. - 2019. - V. 7. - I. 1. - P. 72-79. doi: 10.1016/j.jma.2018.11.001.
  10. Ångström, S.F. Mesoporous magnesium carbonate: Synthesis, characterization and biocompatibility / S.F. Ångström // Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology: Ph. D. Dissertation. - Uppsala: Acta Universitatis Upsaliensis, 2016. - 75 p.
  11. Передерин, Ю.В. Основные технологии получения оксида магния из серпентинита / Ю.В. Передерин, И.О. Усольцева, Д.В. Краснощекова // Ползуновский вестник. - 2019. - №. 2. - С. 123-127. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2019.02.024.
  12. Холявка, М.Г. Гиалуроновая кислота как стабилизирующий агент для ферментного препарата на основе бромелина / М.Г. Холявка, С.М. Панкова, В.Г. Артюхов // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. - 2020. - № 4. - С. 91-95.
  13. Савоськин, О. Характеристика различных методов получения гиалуроновой кислоты / О. Савоськин, Е. Семенова, Е. Рашевская и др. // Научное обозрение. Биологические науки. - 2017. - №. 2. - С. 125-135.
  14. Abatangelo, G. Hyaluronic acid: redefining its role / G. Abatangelo, V. Vindigni, G. Avruscio et al. // Cells. - 2020. - V. 9. - I. 7. - Art. № 1743. - 19 p. doi: 10.3390/cells9071743
  15. Papakonstantinou, E. Hyaluronic acid: A key molecule in skin aging / E. Papakonstantinou, M. Roth, G. Karakiulakis // Dermato-Endocrinology. - 2012. - V. 4. - I. 3. - P. 253-258. doi: 10.4161/derm.21923.
  16. Орехова, Л.Ю. Применение гиалуроновой кислоты в комплексном лечении заболеваний пародонта / Л.Ю. Орехова, Е.С. Лобода, Н.А. Яманидзе, А.Р. Галеева // Пародонтология. - 2018. - Т. 23. - № 3. - С. 25-30. doi: 10.25636/PMP.1.2018.3.4.
  17. IQmol Molecular Viewer. - Режим доступа: http://www.iqmol.org/. - 12.06.2024.
  18. Q-Chem 6.1 User's Manual. - Режим доступа: https://manual.q-chem.com/latest/. - 12.06.2024.
  19. Сулиз, К.В. Структурно-фазовые состояния наночастиц CoMoFeNiCu, полученных совместным электрическим взрывом проволочек / К.В. Сулиз, Н.Ю. Сдобняков, А.В. Первиков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 861-868. doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.861.
  20. Blinova, A.A. Synthesis and characterization of calcium silicate nanoparticles stabilized with amino acids / A.A. Blinova, A.A. Karamirzoev, A.R. Guseynova et al. // Micromachines. - 2023. - V. 14. - I. 2. - Art. № 245. - 12 p. doi: 10.3390/mi14020245.
  21. Алемасова, Н.В. Оксид графита: особенности исследования материала физическими методами / Н.В. Алемасова, Д.И. Бугорская, В.В. Бурховецкий и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 8-16. doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.008.
  22. Блинов, А.В. Компьютерное квантово-химическое моделирование взаимодействия наночастиц селена с четвертичными аммониевыми соединениями / А.В. Блинов, М.А. Пирогов, А.А. Гвозденко и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 357-366. - doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.357.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».