The copolymerization of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) is a promising trend in bioengineering to improve
biomedical properties, e.g. biocompatibility, of this biodegradable polymer. We used strain Azotobacter
chroococcum 7B, an effective producer of PHB, for biosynthesis of not only homopolymer and its main
copolymer, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHB-HV), but also novel terpolymer,
poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)-poly(ethylene glycol) (PHB-HV-PEG), using sucrose as the primary
carbon source and valeric acid and poly(ethylene glycol) 300 (PEG 300) as additional carbon sources. The
chemical structure of PHB-HV-PEG was confirmed by 1H nuclear-magnetic
resonance analysis. The physico-chemical properties (molecular weight, crystallinity, hydrophilicity, surface
energy) of produced biopolymer, the protein adsorption to the terpolymer, and cell growth on biopolymer films
were studied. Despite of low EG monomers content in bacterial-origin PHB-HV-PEG polymer, the terpolymer
demonstrated significant improvement in biocompatibility in vitro in contrast to PHB and PHB-HV polymers,
which may be coupled with increased protein adsorption, hydrophilicity and surface roughness of PEG-containing
copolymer.
Синтетические материалы, используемые в стоматологии для замещения дефектов костной ткани.
Иванов С.Ю., Мухаметшин Р.Ф., Мураев А.А., Бонарцев А.П., Рябова В.М.
Современные проблемы науки и образования (Медицинские науки), 2013 г., №1 Abstractwww.science-education.ru/107-8345
Приведен анализ отечественных и зарубежных источников специальной литературы, отражающих положительные и
отрицательные свойства материалов, используемых в современной стоматологической практике для замещения дефектов
костной ткани. Учитывая высокую востребованность в использовании костнозамещающих материалов в хирургической
стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, сделан акцент на значимость разработки нового синтетического материала
для замещения дефектов костной ткани. Синтетические материалы на основе искусственного ГАП по ряду характеристик
превосходят ГАП животного происхождения. Они исключают возможность переноса инфекционных заболеваний, позволяют
регулировать скорость резорбции за счет особенностей синтеза, различных замещений фосфатных и гидроксильных
групп в структуре апатита. Это характеризует синтетический ГАП как перспективный остеопластический материал для
использования во всех областях костно-пластической хирургии.
Изучение акарицидного действия нового препарата пролонгированного действия «Иверлонг» на овцах, спонтанно зараженных клеещами Psoroptes Ovis.
Колесников В.И., Багомаев Б.М., Енгашева Е.С., Бонарцев А.П.
Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии, 2012, №4 (в печати). Abstract
Испытано 5 серий нового препарата пролонгированного действия Иверлонг на 61 овце (в двух опытах), спонтанно
зараженных Psoroptes ovis. Установлено, что Иверлонг в дозе 1мл/50кг введенный подкожно,
профилактировал псороптоз в течение 60 дней (опыт № 2), а ивомек – 46 дней.
Cell attachment on poly(3-hydroxybutyrate)-poly(ethylene glycol) copolymer produced by Azotobacter chroococcum 7B.
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Zharkova I.I., Boskhomdzhiev A.P., Bagrov D.V., Myshkina V.L., Makhina T.K., Kharitonova E.P., Samsonova O.V., Voinova V.V., Zernov A.L., Efremov Yu.M., Bonartseva G.A., Shaitan K.V.
BMC Chemical Biology, 2012 (in press). Abstract
Background. The improvement of biomedical properties, e.g. biocompatibility, of
poly(3-hydroxyalkanoates) (PHAs) by copolymerization is a promising trend in bioengineering. We used
strain Azotobacter chroococcum 7B, an effective producer of PHAs, for biosynthesis of not only
poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) and its main copolymer, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)
(PHB-HV), but also alternative copolymer, poly(3-hydroxybutyrate)-poly(ethylene glycol) (PHB-PEG).
Results. In biosynthesis we used sucrose as the primary carbon source and valeric acid or
poly(ethylene glycol) 300 (PEG 300) as additional carbon sources. The chemical structure of PHB-PEG and
PHB-HV was confirmed by 1H nuclear-magnetic resonance (1H NMR) analysis. The
physico-chemical properties (molecular weight, crystallinity, hydrophilicity, surface energy) and surface
morphology of films from PHB copolymers were studied. To study copolymers biocompatibility in vitro the
protein adsorption and COS-1 fibroblasts growth on biopolymer films by XTT assay were analyzed.
Both copolymers had changed physico-chemical properties compared to PHB homopolymer: PHB-HV and PHB-PEG
had less crystallinity than PHB; PHB-HV was more hydrophobic than PHB in contrast to PHB-PEG appeared to
have greater hydrophilicity than PHB; whereas the morphology of polymer films did not differ
significantly. The protein adsorption to PHB-PEG was greater and more uniform than to PHB and PHB-PEG
copolymer promoted better growth of COS-1 fibroblasts compared with PHB homopolymer.
Conclusions. Thus, despite low EG-monomers content in bacterial origin PHB-PEG copolymer, this
polymer demonstrated significant improvement in biocompatibility in contrast to PHB and PHB-HV
copolymers, which may be coupled with increased protein adsorption and hydrophilicity of PEG-containing
copolymer.
Sustained release of the antitumor drug paclitaxel from poly(3-hydroxybutyrate)-based microspheres.
Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Filatova E.V., Soboleva G.M., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Popov V.O., Kirpichnikov M.P.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry, 2012, 6(1), 42–47.
Original Russian Text published in Biomeditsinskaya khimiya, 2011, Vol. 57, Iss. 2, 232-240. Abstract
The development of time-delayed controlled release formulations based on biodegradable polymers is a
promising trend in modern pharmacology. Polyhydroxyalkanoates (PHA) attract increasing attention due to
their biodegradability and high biocompatibility, which make them suitable for the development of novel
drug dosage forms. We have prepared poly(3-hydroxybutyrate) (PHB)-based microspheres loaded with the
antitumor drug paclitaxel and investigated morphology, drug release kinetics and the effect of these
microspheres on tumor cells in vitro. The data on the kinetics of drug release, biocompatibility
and biological activity of the biopolymer microspheres in vitro have demonstrated that the studied
system of prolonged drug release had lower toxicity and higher efficiency compared to the traditional
dosage forms of paclitaxel.
Влияние модификации поли-3-оксибутирата полиэтиленгликолем на жизнеспособность клеток, культивиируемых на полимерных пленках.
Жаркова И.И., Бонарцев А.П., Босхомджиев А.П., Ефремов Ю.М., Багров Д.В., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Иванов Е.А., Воинова В.В., Яковлев С.Г., Зернов А.Л., Филатова Е.В., Андреева Н.В., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В.
Биомедицинская химия, 2012, Т. 58, вып. 5, 579-591. Abstract
Биоразлагаемый полимер бактериального происхождения, поли-3-оксибутират (ПОБ), активно исследуется как
биоматериал для тканевой инженерии. Однако, факторы, определяющие биосовместимость этого полимерного
материала, в настоящее время остаются не до конца ясны. С целью исследования влияния свойств
поли-3-оксибутирата на жизнеспособность культивируемых на нем клеток была проведена модификация
полимерного материала с использованием гидрофильного полимера, полиэтиленгликоля 300 (ПЭГ). Были получены
композиты ПОБ/ПЭГ с различным содержанием ПЭГ (10, 20, 30 и 50%), после чего 95% ПЭГ было удалено из
композитов в ходе инкубации в воде. Были исследованы шероховатость и гидрофильность поверхности пленок
методами атомно-силовой микроскопии и измерения контактного угла смачивания, соответственно. Была
исследована биосовместимость пленок in vitro на культуре фибробластов линии COS-1. Было
показано, что как шероховатость полимерной поверхности, так и ее гидрофобность прямо пропорциональны
исходному содержанию ПЭГ в композитах ПОБ/ПЭГ. Было показано, что интенсивность роста фибробластов линии
COS-1 на полимерных пленках определяет сочетание двух основных физико-химических свойств
полимерной поверхности: шероховатости и гидрофильности. Было показано, что оптимальной шероховатостью
для роста клеток линии COS-1 является средняя шероховатость более 25 нм, тогда как предельных
значений контактного угла смачивания, ответственных за относительно высокую жизнеспособность клеток,
найдено не было. Это свидетельствует о том, что наибольшее влияние на рост клеток оказывает
шероховатость поверхности пленок, а уровень гидрофильности полимерной поверхности вызывает дополнительный
положительный эффект на жизнеспособность прикрепившихся на пленках клеток через посредство формирования
на ней слоя адсорбированного белка. Таким образом, модификация полимерного материала ПОБ с использованием
ПЭГ привела к улучшению жизнеспособности клеток, культивируемых на полимерных пленках in vitro.
Полученные данные можно использовать для разработки таких медицинских изделий, как хирургические заплаты
и пародонтологические мембраны.
The effect of poly(3-hydroxybutyrate) modification by poly(ethylene glycol) on the viability of cells grown on the polymer films.
Zharkova I.I., Bonartsev A.P., Boskhomdzhiev A.P., Efremov Yu.M., Bagrov D.V., Mahina T.K., Myshkina V.L., Ivanov E.A., Voinova V.V., Yakovlev S.G., Filatova E.V. Andreeva N.V., Bonartseva G.A., Shaitan K.V.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry, 2012 (in press).
Original Russian Text published in Biomeditsinskaya khimiya,2012, Vol. 58, Iss. 5, 579-591.
Пролонгированное высвобождение хлорамбуцила и этопозида из полимерных микросфер из поли-3-оксибутирата.
Филатова Е.В., Яковлев С.Г., Бонарцев А.П., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Бонарцева Г.А.
Прикладная биохимия и микробиология, 2012, том 48, № 6, 662–667. Abstract
Получены микросферы на основе поли-3-оксибутирата (ПОБ) с включением в полимерную матрицу цитостатических
лекарственных веществ (ЛВ) хлорамбуцила и этопозида, изучены морфология, кинетика высвобождения ЛВ из
микросфер и взаимодействие микросфер с опухолевыми клетками рака молочной железы человека линии MFC-7
in vitro. Полученные данные свидетельствуют о том, что пролонгированное высвобождение ЛВ происходит
за счет диффузии лекарственного вещества из полимерной матрицы на начальном этапе и за счет
гидролитической деструкции полимера на более поздних этапах. При изучении биосовместимости и
биологической активности биополимерных микросфер показано, что хлорамбуцил сильнее подавляет рост
культивируемых опухолевых клеток за короткое время (24 ч). Этопозид действует слабее (подавление роста
клеток за 48 ч не превышает 50%), однако в дальнейшем он имеет долгий пролонгированный эффект
высвобождения ЛВ из полимерной матрицы. Изучаемая система может послужить основой создания новых
лекарственных форм пролонгированного действия этопозида и хлорамбуцила для терапии онкозаболеваний.
Prolonged release of chlorambucil and etoposide from poly-3-oxybutyrate-based microspheres.
Filatova E.V., Yakovlev S.G., Bonartsev A.P., Mahina T.K., Myshkina V.L., Bonartseva G.A.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2012, Vol. 48, Iss. 6, 598-602.
Original Russian Text published in Prikladnaya Biokhimiya i Mikrobiologiya, 2012, Vol. 48, No. 6, 662–667. Abstract
Microspheres were obtained on the basis of poly(3-oxibutyrate) (POB) with the inclusion of the Chlorambucil and
Etoposide cytostatic drugs in a polymer matrix, and the morphology, kinetics of drug release from microspheres,
and the interaction between microspheres and tumor cells in vitro were studied. Data on the kinetics of
drug release suggests that a prolonged release occurs by drug diffusion from the polymer matrix at the initial
stage and at the expense of hydrolytic degradation of the polymer at a later stage. A study of the
biocompatibility and biological activity of biopolymeric microspheres showed that chlorambucil operates actively
and strongly inhibits the growth of cultured cells for a short time (24 h). Etoposide acts weaker (the
percentage of cell growth suppression during 48 h does not exceed 50%), but subsequently it has a basis for the
creation of new dosage forms with prolonged action of Etoposide and chlorambucil for cancer therapy.
Использование мембранной техники для направленной регенерации костной ткани при хирургических стоматологических вмешательствах.
Иванов С.Ю., Гажва Ю.В., Мураев А.А., Бонарцев А.П.
Современные проблемы науки и образования (медицинские науки). 2012, №3, ст. 74. Abstract
Приведен анализ отечественных и зарубежных источников специальной литературы, отражающих положительные и
отрицательные свойства резорбируемых и нерезорбируемых мембран. Представлены новые, современные мебраны,
используемые для направленной костной регенерации. Обозначены принципиально новые подходы в лечении пациентов
с заболеваниями пародонта. Дана характеристика метода направленной тканевой регенерации (GTR), показана его
клиническая эффективность в комплексном применении с остеоиндуктивными и остеокондуктивными костезамещающими
материалами. Учитывая высокую востребованность в использовании изолирующих мембран в хирургической стоматологии
как при регенеративном лечении воспалительно-деструктивных заболеваний пародонта, так и при проведении костной
пластики до и во время дентальной имплантации, сделан акцент на значимость разработки новой синтетической
биодеградируемой мембраны для направленной костной регенерации.
Hydrolytic Degradation of Poly(3-hydroxybutyrate), Polylactide and their Derivatives: Kinetics, Crystallinity, and Surface Morphology.
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., Rebrov A.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Filatova E.A., Ivanov E.A., Bagrov D.V., Zaikov G.E.
Molecular Crystals and Liquid Crystals, 2012, 556 (1), 288-300. Abstract
Hydrolytic degradations of biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), polylactide (PLA) and their derivatives
were explored by kinetic and structure methods at 37 and 70°C in phosphate buffer. It was revealed the
kinetic profiles for copolymer PHBV (20% of 3-hydroxyvalerate) and the blend PHB-PLA (1:1 wt. ratio). The
intensity of biopolymer hydrolysis depending on temperature is characterized by total weight loss and the
viscosity-averaged molecular weight decrement ( ΔMW) as well as by WAXS and AMF techniques.
Characterization of PHB and PHBV includes both ΔMW and crystallinity evolution (x-ray diffraction) as well
as the AFM analysis of PHB film surfaces before and after aggressive medium exposition. The degradation is
enhanced in the series PHBV < PHB < PHB-PLA blend < PLA. The impact of MW on the biopolymer hydrolysis
is shown.
Hydrolytic degradation of poly(3-hydroxybutyrate) and its derivates: characterization and kinetic behavior.
Bonartsev A.P., Boskhomodgiev A.P., Voinova V.V., Makhina T.K., Myshkina V.L., Yakovlev S.A., Zharkova I.I., Zernov A.L., Filatova E.A., Bagrov D.V., Rebrov A.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L.
Chemistry and Chemical Technology, Vol. 6, № 4, 385-392.
Поли-3-оксибутират и биополимерные системы на его основе.
Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В., Кирпичников М.П.
Биомедицинская химия, 2011, т. 57, вып. 4, 374-391. Abstract
Биодеградируемые биополимеры привлекают повышенное внимание в биологии и медицине благодаря чрезвычайно
широкому спектру их применения. Обзор посвящен биоразлагаемому и биосовместимому полимеру бактериального
происхождения, поли-3-оксибутирату, имеющему широкие перспективы использования в медицине и фармацевтике.
Подробно рассмотрены основные свойства этого биополимера: способность к биодеградации и биосовместимость,
а также биополимерные системы: различные материалы, изделия и композиции на его основе. Рассмотрено
использование биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата в медицине в качестве хирургических
имплантатов, в биоинженерии – в качестве каркасов для клеточных культур, в фармацевтике – в качестве новых
лекарственных форм и систем.
Poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate)-based biopolymer systems.
Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Shaitan K.V., Kirpichnikov M.P.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry, 2011, Voil. 5, No. 1, 10–21.
Original Russian Text published in Biomeditsinskaya khimiya, 2011, Vol. 57, Iss. 4, 374-391. Abstract
Biodegradable biopolymers attract much attention in biology and medicine due to its wide application. The
present review considers a biodegradable and biocompatible polymer of bacterial origin,
poly(3-hydroxybutyrate), which has wide perspectives in medicine and pharmaceutics. It highlights basic
properties of biopolymer (biodegradability and biocompatibility) and also biopolymer systems: various
materials, devices and compositions based on the biopolymer. Application of poly(3-hydroxybutyrate)-based
biopolymer systems in medicine as surgical implants, in bioengineering as cell culture scaffolds, and in
pharmacy as novel drug dosage forms and drug systems are also considered.
Пролонгированное высвобождение противоопухолевого лекарственного вещества, паклитаксела, из микросфер на основе поли-3-оксибутирата.
Бонарцев А.П., Яковлев С.Г., Филатова Е.В., Соболева Г.М., Махина Т.К., Бонарцева Г.А., Шайтан К.В., Попов В.О., Кирпичников М.П.
Биомедицинская химия, 2011, т. 57, вып. 2, 232-240. Abstract
Создание лекарственных систем пролонгированного действия на основе биоразлагаемых полимеров является
перспективным направлением в современной фармакологии. Полиоксиалканоаты (ПОА) в последнее время
привлекают все больше внимания благодаря их способности к биоразложению и высокой биосовместимости,
что делает их пригодными для создания новых лекарственных форм. Были получены микросферы на основе
поли-3-оксибутирата (ПОБ) с включением в полимерную матрицу противоопухолевого лекарственного вещества
(ЛВ), паклитаксела, и изучены морфология, кинетика высвобождения ЛВ из микросфер и взаимодействие микросфер
с опухолевыми клетками in vitro. Полученные данные по кинетике высвобождения ЛВ, биосовместимости и
биологической активности биополимерных микросфер in vitro показали, что изучаемая система
пролонгированного высвобождения ЛВ обладает меньшей токсичностью и большей эффективностью по сравнению с
противоопухолевым препаратом в традиционной лекарственной форме.
Hydrolytic degradation of biopolymer systems based on poly(3-hydroxybutyrate). Kinetic and structural aspects.
Boskhomdzhiev A.P., Bonartsev A.P., Ivanov E.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Bagrov D.V., Filatova E.V., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L.
International Polymer Science and Technology. 2010, Vol. 37, No 11, 25-30.
Original Russian Text published in Plasticheskiye massy, 2009, Vol. 8, pp. 13–18. Abstract
The aim of this work is the registration and the comparison of long-term kinetics of polymer systems' hydrolysis, namely, bacterial
poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), its copolymer with 3-hydroxyvaleriate, and the blend PHB with polylactide (PLA). The total weight
loss and an averaged viscosity molecular weight (Mw) have been used as the control of hydrolytic destruction degree. The morphology
of PHB surface has been elucidated by AFM technique. It was shown that kinetic profile of destruction depends on incubation
medium (buffer nature), temperature, polymer Mw, and macromolecular content (ratio HB/HV). The AFM technique confirms the
competition between surface and volume hydrolytic process of PHB samples.
Исследована способность штамма Azotobacter chroococcum 7Б, продуцента полигидроксибутирата
(ПГБ), синтезировать его сополимер-поли-3-гидроксибутират-3-гидроксивалерат (ПГБ-ГВ).
Впервые показано, что штамм A.chroococum 7Б способен синтезировать ПГБ-ГВ с разным молярным
процентом включения гидроксивалерата (ГВ) в полимерную цепь при росте на среде с сахарозой с до бавлением
карбоновых кислот в качестве предшественников звеньев ГВ в цепи ПГБ: валериановой
(от 13.1 до 21.6 мол. %), пропионовой (3.1 мол. %) и гексановой (2.1 мол. %) кислот. Качественное и
функциональное различие между ПГБ и ПГБ-ГВ показано на примере оценки кинетики выхода метилового
красного из пленок, изготовленных на основе синтезированных полимеров. Максимальное
включение ГВ в полимерную цепь (28.8 мол. %) отмечено при дополнительном внесении в питательную
среду 0.1% пептона на фоне 20 мM валерата. Полученные данные позволяют рассматривать штамм в
качестве потенциального продуцента не только ПГБ, но и ПГБ-ГВ.
Biosynthesis of Poly-3-Hydroxybutyrate–3-Hydroxyvalerate Copolymer by Azotobacter chroococcum Strain 7B.
Myshkina V. L., Ivanov E. A., Nikolaeva D. A., Makhina T. K., Bonartsev A. P., Filatova E. V., Ruzhitsky A. O., and Bonartseva G. A.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2010, Vol. 46, No. 3, pp. 289–296.
Original Russian Text published in Prikladnaya Biokhimiya i Mikrobiologiya, 2010, Vol. 46, No. 3, pp. 315–323. AbstractPDF
The ability of Azotobacter chroococcum strain 7B, producer of polyhydroxybutyrate (PHB), to synthesize
its copolymer poly-3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate (PHB–HV) was studied. It was demonstrated, for
the first time, that A. chroococcum strain 7B was able to synthesize PHB-HV with various molar rates of HV in the
polymer chain when cultivated on medium with sucrose and carboxylic acids as precursors of HV elements in the
PHB chain, namely, valeric (13.1–21.6 mol %), propanoic (3.1 mol %), and hexanoic (2.1 mol %) acids. Qualitative
and functional differences between PHB and PHB-HV were demonstrated by example of the release kinetic
of methyl red from films made of synthesized polymers. Maximal HV incorporation into the polymer chain
(28.8mol %) was recorded when the nutrient medium was supplemented with 0.1% peptone on the background
of 20 mM valerate. These results suggest that that the studied strain can be regarded as a potential producer of not
only PHB but also PHB–HV.
Biodegradation Kinetics of Poly(3-hydroxybutyrate)-Based Biopolymer Systems
Boskhomdzhiev A. P., Bonartsev A. P., Makhina T. K., Myshkina V. L., Ivanov E. A., Bagrov D. V., Filatova E. V., Iordanskii A. L., and Bonartseva G. A.
Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry, 2010, Vol. 4, No. 2, pp. 177–183.
Original Russian Text published in Prikladnaya Biokhimiya i Mikrobiologiya, 2010, Vol. 46, No. 3, pp. 315–323. AbstractPDF
Abstract — The aim of this study was to evaluate and to compare the long-term kinetics curves of biodegradation
of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), its copolymer poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), and
a PHB/polylactic acid composite. The total weight loss and the change of average viscosity molecular weight
were used as the parameters reflecting the biodegradation degree. The rate of biodegradation was analyzed
in vitro in the presence of lipase and in vivo after film implantation in animal tissues. The morphology of the
PHB film surface was studied by the atomic force microscopy technique. It was shown that PHB biodegradation
involves both polymer hydrolysis and its enzymatic biodegradation. The results obtained in this study
can be used for the development of various PHB-based medical devices.
Микросферы из поли-3-оксибутирата для пролонгированного высвобождения лекарственных веществ.
Лившиц В.А., Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Иванов Е.А., Махина Т.А., Мышкина В.Л., Бонарцева Г.А.
Высокомолекулярные соединения, 2009, Т. 51, № 7, 1243-1251. AbstractPDF
Исследована кинетика контролируемого высвобождения антипролиферативного лекарственного
вещества дипиридамола из микросфер на основе биосовместимого и биоразлагаемого полимера,
поли-3-гидроксибутирата. В качестве носителей дипиридамола использовали микросферы, полученные
из раствора поли-3-гидроксибутирата методом однократного эмульгирования. В условиях
in vitro кинетические кривые высвобождения дипиридамола для микросфер диаметра 19, 63 и
92 мкм имеют два характерных участка – быстрое выделение лекарственного вещества за относительно
короткий период времени и хорошо выраженный длительный линейный участок. Для объектов
с диаметром 4 мкм линейный участок не наблюдался. Анализ кинетических кривых контролируемого
высвобождения лекарственного вещества в сочетании с измерением деструкции полимера
показал, что их кинетический профиль зависит от сочетания диффузионного процесса и
гидролитической деструкции поли-3-гидроксибутирата. Диффузионно-кинетическое уравнение,
описывающее линейную и нелинейную стадии высвобождения дипиридамола из микросфер, записано
в виде суммы двух слагаемых: десорбции из сферы по диффузионному механизму и высвобождения
в результате реакции нулевого порядка соответственно. Линейный участок профиля высвобождения
объяснен реакцией гидролиза поли-3-гидроксибутирата нулевого порядка. Рассчитаны
коэффициенты диффузии и кинетические константы. Для микросфер большого диаметра существование
на кинетических кривых длительного линейного участка позволит использовать микросистемы
поли-3-гидроксибутират-дипиридамол как новые лекарственные препараты для локальной пролонгированной доставки лекарственного вещества.
Гидролитическая деструкция биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата. Кинетический и структурный аспекты.
Босхомджиев А.П., Бонарцев А.П., Иванов Е.А., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Багров Д.В., Филатова Е.В., Бонарцева Г.А., Иорданский А.Л.
Пластические массы, 2009, 8, 13-18. AbstractPDF
The aim of this work is the registration and the comparison of long-term kinetics of polymer systems' hydrolysis, namely, bacterial
poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), its copolymer with 3-hydroxyvaleriate, and the blend PHB with polylactide (PLA). The total weight
loss and an averaged viscosity molecular weight (Mw) have been used as the control of hydrolytic destruction degree. The morphology
of PHB surface has been elucidated by AFM technique. It was shown that kinetic profile of destruction depends on incubation
medium (buffer nature), temperature, polymer Mw, and macromolecular content (ratio HB/HV). The AFM technique confirms the
competition between surface and volume hydrolytic process of PHB samples.
Сравнительное изучение кинетики биодеградации биополимерных систем на основе поли-3-оксибутирата.
Босхомджиев А.П., Бонарцев А.П., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Иванов Е.А., Багров Д.В., Филатова Е.В., Иорданский А.Л., Бонарцева Г.А.
Биомедицинская химия, 2009, 55(6), 625-635.
Биодеградация и биомедицинское применение бактериального поли(3-оксибутирата).
Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Бонарцева Г.А., Босхомджиев А.П., Заиков Г.Е.
"Все материалы" Энциклопедический справочник (ежемесячный научно-технический и производственный журнал, №11), ред. Берлин А.А., из-во Наука и технологии, Москва, 2009, 31-41. Abstract
В данный обзор включены современные представления как о биодеградации, так и о неферментативном гидролизе поли(3-оксибутирата).
Использование доноров окиси азота, инкапсулированных в имплантатах на основе бактериального поли(3-оксибутирата),
позволяет проводить терапевтическое действие сосудистой системы, а также способствует проверке модельных представлений
о механизме физиологического воздействия NO в организме. Показана большая перспективность в использовании бактериального
поли(3-оксибутирата) в медицине.
Biodegradation and medical application of microbial poly(3-hydroxybutyrate).
Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A., and Zaikov G.E.
Biotechnology, biodegradation, water and foodstuffs, ed. Zaikov G.E., Krylova L.P., Nova Science Publishers, Inc., New York, 2009, 1-35. AbstractPDF
This chapter is disigned to be a comprehensive source for biodegradable polymer:
poly(3-hydroxybutyrate) research, including fundamental structure/property relationships
and biodegradation kinetics for samples of different geometry. In addition to presenting
the scintific framework for the advances in PHB research, this review foceses on
applications of PHB in biomedicine and environment with a discussion on commercial
applications and health/safety concerns for biodegradable materials.
Biodegradation and Medical Application of Microbial Poly (3-Hydroxybutyrate).
Bonartsev A.P., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A. and Zaikov G.E.
Polymers Research Journal, 2008, Vol. 2, Iss. 2, 127-160. AbstractPDF
This review is disigned to be a comprehensive source for biodegradable polymer:
poly(3-hydroxybutyrate) research, including fundamental structure/property relationships
and biodegradation kinetics for samples of different geometry. In addition to presenting
the scintific framework for the advances in PHB research, this review foceses on
applications of PHB in biomedicine and environment with a discussion on commercial
applications and health/safety concerns for biodegradable materials.
Влияние условий культивирования на молекулярную массу поли-3-гидроксибутирата, синтезируемого Azotobacter chroococcum 7Б.
Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Махина Т.К., Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А.
Прикладная биохимия и микробиология, 2008, Т. 44, №5, стр. 533-538. PDF
Effect of Growth conditions on the Molecular weight of poly-3-hydroxybutyrate produced by Azotobacter chroococcum 7B
Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Makhina T.K., Bonartsev A.P., and Bonartseva G.A.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2008, Vol. 44, №5, pp. 482-486. PDF
Biosynthesis, biodegradation, and application of poly(3-hydroxybutyrate) and its copolymers - natural polyesters produced by diazotrophic bacteria. Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology.
Bonartsev A.P., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Furina E.K., Makhina T.A., Livshits V.A., Boskhomdzhiev A.P., Ivanov E.A., Iordanskii A.L., Bonartseva G.A.
Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology, Ed. Méndez-Vilas A., Formatex, Spain, 2007, V.1, 295-307. AbstractPDF
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are bacterial polymers that are formed as naturally occurring storage
polyesters by a wide range of microorganisms. Biodegradable and biocompatible poly(3-hydroxybutyrate)
(PHB) and its copolymers with 3-hydroxyvalerate (PHBV) are the best known representatives of PHA
family. For more than 20 years biosynthesis, biodegradation and applications of PHB and its copolymers
have been studied in the Bach Institute of Biochemistry RAS. An effective technology for production of
PHB and PHBV of different molecular weight (from 200 to 1500 kDa) by diazotrophic bacteria of
Azotobacter and Rhizobium genus has been developed. In order to clarify mechanism of PHB
biodegradation degradation of PHB at different conditions in vitro and in vivo have been studied. A
number of medical devices on basis of PHB: surgical meshes, screws and plates for bone fixation,
periodontal membranes, and wound dressing are developed. High biocompatibility of PHB films and
medical devices implanted in animal tissues has been demonstrated. Nowadays, development of systems
of sustained drug delivery on the base of PHAs microspheres and microcapsules as a new and promising
trend in the modern pharmacology is intensively in progress.
Controlled release profiles of dipyridamole from biodegradable microspheres on the base of poly(3-hydroxybutyrate).
Bonartsev A.P., Livshits V.A., Makhina T.A., Myshkina V.L., Bonartseva G.A., Iordanskii A.L.
Express Polymer Letters, 2007, V.1, No.12, 797–803. AbstractPDF
Novel biodegradable microspheres on the base of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) designed for controlled
release of antithrombotic drug, namely dipyridamole (DPD), have been kinetically studied. The profiles of release from the
microspheres with different diameters 4, 9, 63, and 92 µm present the progression of nonlinear and linear stages. Diffusionkinetic
equation describing both linear (PHB hydrolysis) and nonlinear (diffusion) stages of the DPD release profiles from
the spherical subjects has been written down as the sum of two terms: desorption from the homogeneous sphere in accordance
with diffusion mechanism and the zero-order release. In contrast to the diffusivity dependence on microsphere size,
the constant characteristics (k) of linearity are scarcely affected by the diameter of PHB microparticles. The view of the
kinetic profiles as well as the low rate of DPD release are in satisfactory agreement with kinetics of weight loss measured
in vitro for the PHB films. Taking into account kinetic results, we suppose that the degradation of both films and PHB
microspheres is responsible for the linear stage of DPD release profiles. In the nearest future, combination of biodegradable
PHB and DPD as a representative of proliferation cell inhibitors will give possibility to elaborate the novel injectable therapeutic
system for a local, long-term, antiproliferative action.
Для придания хирургическим нитям антимикробной активности на плетёные полиэфирные нити наносили покрытие из поли-3-гидроксибутирата
(ПГБ), содержащее антимикробное вещество фуразолидон (ФЗ). Показано, что пролонгированных эффект действия ФЗ (7-14 сут)
достигается двукратным нанесением покрытия в количестве 10% от массы нити, в состав которого входит 2-6% ФЗ. Показана возможность
регулирования структуры покрытия и антимикробной активности нитей введением в него других биосовместимых и биодеградируемых полимеров.
Antimicrobial activity of core–sheath surgical sutures modified with poly-3-hydroxybutyrate
Fedorov M.B., Vikhoreva G.A., Kil’deeva N.R., Mokhova O.N., Bonartseva G.A., and Gal’braikh L.S.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2007, Vol. 43, No. 6, pp. 611–615. AbstractPDF
Abstract — To impart antimicrobial activity to surgical sutures, weaved polyester fibers are coated with poly-
3-hydroxybutyrate (PHB), containing the antimicrobial agent furazolidone (FZ). The prolonged FZ effect
(7 - 14 days) is achieved by two-step application of a sheath, constituting 10% of the suture weight and containing
2–6% FZ. The sheath structure and antimicrobial activity of sutures can be modified by the introduction of
other biocompatible and biodegradable polymers.
Влияние совместной и раздельной инокуляции растений люцерны культурами Azospirillum lipoferum и Sinorhizobium meliloti на активность процессов денитрификации и азотфиксации.
Фурина Е.К., Бонарцева Г.А.
Прикладная биохимия и микробиология, 2007 г., Т.43, №3, стр. 318-324. PDF
The Effect of Combined and Separate Inoculation of Alfalfa Plants with Azospirillum lipoferum and Sinorhizobium meliloti on Denitrification and Nitrogen-Fixing Activities
Furina E.K. and Bonartseva G.A.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2007, Vol. 43, No. 3, pp. 286–291. AbstractPDF
Abstract — The effects of associative nitrogen fixer Azospirillum lipoferum strain 137 and root nodule bacteria
Sinorhizobium meliloti after combined and separate inoculation of alfalfa seedlings on the background of mineral
nitrogen applied at various times were studied. It was demonstrated that exudates of the alfalfa seedlings with the first pair of cotyledonary
leaves already provide a high activity of these bacteria in the rhizosphere. To 74.6% of the introduced nitrate was transformed into
N2O when the binary preparation of these bacteria was used. In an extended experiment (30 days), an active reduction of nitrates to
N2O with inhibition of nitrogen fixation was observed in all of the experimental variants during the formation of legume–rhizobial
and associative symbioses and simultaneous introduction of nitrates and bacteria. The most active enzyme fixation was observed in the case of
a late (after 14 days) application of nitrates in the variants with both separate inoculations and inoculation with the binary preparation of
A. lipoferum and S. meliloti. Separation in time of the application of bacterial preparations and mineral nitrogen assisted
its preservation in all of the experimental variants. The variant of alfalfa inoculation with the binary preparation of A. lipoferum
and S. meliloti and application of nitrates 2 weeks after inoculation was optimal for active nitrogen fixation (224.7 C2H4
nmol/flask · 24 h) and low denitrification activity (1.8 μmol N2O/flask · 24 h). These results are useful in applied developments
aimed at the use of bacterial and mineral fertilizers for leguminous plants.
Контролируемое высвобождение антисептика из мембран на основе поли(3-гидроксибутирата): сочетание диффузного и кинетического механизмов
Косенко Р.Ю., Иорданский А.Л., Маркин В.С., Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А.
Химико-фармацевтический журнал, 2007, Т. 41, No. 12, 27–30. PDF
Новые полимерные системы для контролируемого высвобождения дипиридамола и индометацина.
Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Лучинина Е.С., Лившиц В.А., Босхомджиев А.П., Маркин В.С., Иорданский А.Л.
Прикладная биохимия и микробиология, 2006, Т. 42, №6, 710-715. PDF
New poly-(3-hydroxybutyrate)-based systems for controlled release of dipyridamole and indomethacin.
Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Makhina T.K., Myshkina V.L., Luchinina E.S., Livshits V.A., Boskhomdzhiev A.P., Markin V.S., and Iordanskii A.L.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2006, Vol. 42, No. 6, pp. 625–630. AbstractPDF
Abstract - New poly-(3-hydroxybutyrate)-based systems for controlled release of anti-inflammatory and antithrombogenic
drugs have been studied. The release occurs via two mechanisms (diffusion and degradation)
operating simultaneously. Dipyridamole and indomethacin diffusion processes determine the rate of the release
at the early stages of the contact of the system with the environment (the first 6–8 h). The coefficient of the
release diffusion of a drug depends on its nature, the thickness of the poly-(3-hydroxybutyrate) films containing
the drug, the concentrations of dipyridamole and indomethacin, and the molecular weight of the poly-(3-
hydroxybutyrate). The results obtained are critical for developing systems of release of diverse drugs, thus,
enabling the attainment of the requisite physiological effects on tissues and organs of humans.
Получение биодеградируемых пористых пленок для использования в качестве раневых покрытий.
Кильдеева Н.Р., Вихорева Г.А., Гальбрайх Л.С., Миронов А.В., Бонарцева Г.А., Перминов П.А., Ромашова А.Н.
Прикладная биохимия и микробиология. 2006 г., Т.42, №6, 716-720. PDF
Preparation of biodegradable porous films for use as wound coverings
Kil’deeva N.R., Vikhoreva G.A., Gal’braikh L.S., Mironov A.V., Bonartseva G.A., Perminov P.A., and Romashova A.N.
Applied Biochemistry and Microbiology, 2006, Vol. 42, No. 6, pp. 631–635. AbstractPDF
Abstract - We studied the preparation of polymeric films formed from solutions of poly-3-hydroxybutyrate
and poly-ε-caprolactone in chloroform and methylene chloride. A morphological study of film chips (electron
microscopy) showed that solvent evaporation results in the formation of a heterogeneous structure with interpenetrating
pores (1–20 μm). We proposed a new method for introducing the proteolytic enzyme and the aminopolysaccharide
chitosan into the composition of polyester films. Composite films possessed necrolytic activity
and were characterized by increased hydrophilicity. Properties of enzyme-containing films from a mixture
of polymers (proteolytic activity, porous structure, and increased hydrophilicity) account for their use in the
preparation of biodegradable wound coverings.
Hydrophilicity impact upon physical properties of the environmentally friendly poly(3-hydroxybutyrate) blends: modification via blending. Fillers, Filled Polymers and Polymer Blends.
Iordanskii A.L., Ol’khov A.A., Pankova Yu.N., Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Popov V.O.
Macromol. Symp., Willey-VCH., 2006, V. 233, 108-116. AbstractPDF
Summary: We have integrated scientific research of polymer blends on the base of
poly-3-hydroxybutyrate (PHB and its copolymers) with bench testing in blend
preparation by both solvent casting and melt extrusion. As a second component,
we have used traditional synthetic macromolecules with various hydrophilicity
degree and hence with different morphologies and physical behavior. Besides,
variation of polymer hydrophilicity permits to control both the service characteristic
and the rate of (bio)degradation operating in the presence of water. Therefore, a
substantial part of our work is devoted to water transport in the parent PHB and its
blends. Combining the morphology knowledge (SEM, WAXS, FTIR tecynique), transport
characteristics (permeability cells and McBain spring microbalance), and
mechanical testing, we propose that blending of the parent biodegradable polymer
with synthetic macromolecules is a perspective tool to design novel materials with
improved characteristics. Both the water transport coefficients and the mechanical
characteristics are essentially sensitive to structure and morphology of the blends.
Hydrophilicity variation in the order LDPE &1t SPEU &1t PVA at blending with PHB shows
that the morphology transformation in immicsible or partly miscible blends shifted
along the PHB concentration scale as LDPE (at ∼ 16 wt% PHB) &1t PVA (∼ 30 wt%
PHB) &1t SPEU (∼ 50 wt% PHB) Our instrumental monitoring the structural hierarchy of
parent polymers and their blends as well as, simultaneously, the study of transport
processes, their modeling, and computer simulating open up the way to understanding
the precepts of polymer operation in corrosive and bioactive media.
Impact of Morphology upon Physical Properties in Environmentally Friendly Blends of Bacterial Poly(3-hydroxybutyrate). Chapter 1 in Book “Polymer analysis, degradation and Stabilization.”
Iordanskii A.L., Pankova Yu.N., Yakovlev V.V. et al.
Eds. G.E. Zaikov, A.Jimenez, Nova Science Publishers, New York (USA), 2005, pp. 1 – 14.
Thermal oxidation of self-degradable composite films based on LDPE.
Ol’khov A.A., Shibryaeva L.S., Iordanskii A.L., Zaikov G.E.
Oxidation Communications. 2005. V.28, №2, 442-450.
Транспорт воды как структурно-чувствительный процесс, характеризующий морфологию биодеградабельных полимерных систем.
Иорданский А.Л., Панкова Ю.Н., Косенко Р.Ю., Ольхов А.А.
Химическая физика. Сборник юбилейных статей памяти академика Н.М.Эмануэля, УГУ Уфа (Россия), 2005, 91–104
Impact of Structure and Morphology upon Water Transport in Polymers with Moderate Hydrophilicity. From Traditional to Novel Environmentally Friendly Polymers. In: Water Transport in Synthetic Polymers.
Iordanskii A.L.
Eds A.L.Iordanskii, O.V.Startsev, and G.E.Zaikov, Nova Science Publishers, Inc., New York, 2004, Ch.1, pp. 1-14.
Water Diffusion, Crystalline Structure, and Mechanical Properties of Novel PHB-PVA Blends.
Iordanskii A.L., Ol’khov A.A., Shatalova O.V., Zaikov G.E., and Hanggi U.J.
Eds A.L.Iordanskii, O.V.Startsev, and G.E.Zaikov, Nova Science Publishers, Inc., New York, 2004, Ch.9, pp. 213-221.
Aerobic and Anaerobic Microbial Degradation of Poly-β-Hydroxybutyrate Produced by Azotobacter chroococcum.
Bonartseva G.A., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Kevbrina M.V., Kallistova A., Gerasin V.A., Iordanskii A.L. and Nozhevnikova A.N.
Applied Biochemistry and Biotechnology, 2003, v. 109, Iss. 1-3, pp. 285-302. AbstractPDF
Food industry wastewater served as a carbon source for the synthesis of
poly-β-hydroxybutyrate (PHB) by Azotobacter chroococcum . The content of
polymer in bacterial cells grown on the raw materials reached 75%. PHB
films were degraded under aerobic, microaerobic, and anaerobic conditions
in the presence and absence of nitrate by microbial populations of soil, sludges
from anaerobic and nitrifying/denitrifying reactors, and sediment from
a sludge deposit site. Changes in molecular mass, crystallinity, and mechanical
properties of PHB were studied. Anaerobic degradation was accompanied
by acetate formation, which was the main intermediate utilized by
denitrifying bacteria or methanogenic archaea. On a decrease in temperature
from 20 to 5°C in the presence of nitrate, the rate of PHB degradation was
7.3 times lower. Under anaerobic conditions and in the absence of nitrate, no
PHB degradation was observed, even at 11°C. The enrichment cultures of
denitrifying bacteria obtained from soil and anaerobic sludge degraded PHB
films for a short time (3–7 d). The dominant species in the enrichment culture
from soil were Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas stutzeri. The rate of
PHB degradation by the enrichment cultures depended on the polymer molecular weight, which reduced with time during biodegradation.
Water transport, structure features and mechanical behavior of biodegradable PHB/PVA blends.
Olkhov A.A., Vlasov S.V., Iordanskii A.L., Zaikov G.E., and Lobo V.M.M.
J.Appl.Polymer. Sci., 2003, v. 90, 1471-1476.
Cryoimmobilization of biologically active compounds on polymer carrier.
Rozantsev E.G., Belyatskaya O.N., Bulatnikova L.I., Bykova L.V., Ivanova T.V., Iordanskii A.L., Kosenko R.Yu.
Journal of Balkan Tribological Association, 2003, v.9, N 2, 272-279.
Thermal oxidation of self-degradable composite films based LDPE. In Chemical Reactions in Liquid and Solid Phase. Kinetics and Thermodynamics.
Ol’khov A.A., Shibryaeva L.S., Iordanskii A.L., Zaikov G.E.
Eds by G.E.Zaikov, A Jimenez., Nova Sci. Publ., NY USA, 2003, pp. 155-164.
Биодеградация поли-β-оксибутирата в модельных условиях почвенного сообщества: влияние условий среды на скорость процесса и физико-механические характеристики полимера.
Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Ребров А.В., Герасин В.А., Махина Т.К.
Микробиология. 2002. т. 71, № 2, стр. 258-263. AbstractPDF
Исследована биодеградация плёнок из поли-β-гидроксибутирата молекулярной массы 1500 кДа (выделенного
из клеток Azotobacter chroococcum в Институте биохимии им. А.Н. Баха РАН) в модельных условиях почвенного
сообщества при дополнительном внесении нитратов и разных концентрациях кислорода в газовой фазе.
Прослежены изменения молекулярной массы, степени кристалличности и некоторых механических свойств полимера в процессе его биодеградации.
The Biodegradation of Poly-β-Hydroxybutyrate (PHB) by a Model Soil Community: The Effect of Cultivation Conditions on the Degradation Rate and the Physicochemical Characteristics of PHB.
Bonartseva G. A., Myshkina V. L., Nikolaeva D. A. , Rebrov A. V., Gerasin V. A., and Makhina T. K.
Microbiology, Vol. 71, No. 2, 2002, pp. 221–226. Translated from Mikrobiologiya, Vol. 71, No. 2, 2002, pp. 258–263. AbstractPDF
The biodegradation of films made of poly-β-hydroxybutyrate (PHB) with a molecular mass of 1500 kDa
was studied using a model soil community in the presence and absence of nitrate and at different concentrations
of oxygen in the gas phase. The biodegradation of PHB was investigated with respect to changes in its molecular
mass, crystallinity, and some mechanical properties.
Биодеструкция поли-β-гидроксибутирата микроскопическими грибами: испытания полимера на грибостойкость и фунгицидные свойства.
Poly-β-hydroxybutyrate biodestruction by micromycetes: resistance and fungidity tests.
Ребров А.В., Дубинский В.А., Некрасов Ю.П., Бонарцева Г.А., .Stamm M., Антипов Е.М.
Микология и фитопатология, 2002. т.36, №5, стр. 59-63. AbstractPDF
Перспективность использования поли-β-гидроксибутирата (ПГБ) в народном хозяйстве обусловлена его нестойкостью в окружающей среде и возможностью разложения до углекислого газа и воды. Среди факторов, способствующих его разрушению в различных природных средах (гидролиз, механическое или термическое разложение, окисление, фотодеструкция), биодеградация под воздействием бактерий и грибов занимает центральное место. Грибы характеризуются гетеротрофным типом питания, их потребности в питательных субстратах чрезвычайно разнообразны и определяются ферментными системами, которыми они обладают. Многие виды грибов способны усваивать труднодоступные соединения, и это даёт им определённые экологические преимущества в естественной среде обитания. Так как грибы составляют значительную часть микробиоты почвы (Мирчик, 1976), нельзя недооценивать их роль в биодеградации биополимеров. Среди выделенных из почвы микроорганизмов, участвующих в биодеградации полимера полигидроксибутирата, примерно 1/3 составляют грибы
(Maergaert et al., 1992; Matavulj, Molitoris, 1992; Oda et al., 1995).
Способность грибов разрушать ПГБ в природной окружающей среде показана в целом ряде работ. Как правило, грибы-диструкторы выявляли путём высева смывов с образцов биопластика на питательный агар (Matavulj, Molitoris, 1992; Lopez-Liorca et al., 1993; Savencova et al., 2000; Бонарцева и др., 2002). О способности отдельных видов грибов разрушать ПГБ судили по интенсивности их развития и зонам просветления при росте колоний на агазированной среде с полимером (Oda et al., 1995; Козловский и др., 1999). Наиболее часто в литературе как деструкторы ПГБ упоминаются грибы следующих родов: Penicillum, Aspergillus, Paecilomyces, Acremonium, Verticillium, Cephalosporium, Trichoderma.
Целью данной работы было впервые лабораторно испытать полимерную плёнку из ПГБ, полученную нами из клеток Azotobacter chroococcum в Институте биохимии им. А. Н. Баха РАН, на грибостойкость и фунгицидность путём заражения её чистыми культурами плесневых грибов (роды Aspergillus, Aureobasidium, Chaetomium, Paecilomyces, Penicillum, Trichoderma) в оптимальных для их развития условиях; проследить за изменениями молекулярной массы и механических свойств плёнки в процессе биоразрушения.
Проведено исследование надмолекулярной структуры волокон полигидроксибутирата, полученных методом гель-формования. Для изученных волокон характерна высокая степень восстанавливаемости
размеров после деформации при значительной степени кристалличности, что типично для так называемых хард-эластиков.
При упругом растяжении образца наряду с рефлексами ромбической ячейки полигидроксибутирата обнаружено появление дополнительного
рефлекса на экваторе рентгенограммы, носящее обратимый характер.
Восстановление нитратов культурами Azotobacter indicum и Azotobacter chroococcum.
Фурина Е.К., Николаева Д.А., Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Львов Н.П.
Прикладная биохимия и микробиология, 2002, т.38(6), стр. 649-652.
Reduction of nitrates by Azotobacter indicum and Azotobacter chroococcum cultures
Furina E.K., Nikolaeva D.A., Bonartseva G.A., Myshkina V.L., and L’vov N.P.
Applied Biochemistry and Microbiology, Vol. 38, No. 6, 2002, pp. 558–561. AbstractPDF
Abstract — The capacity for denitrification was studied in Azotobacter bacteria, which are free-living nitrogenfixing
obligatory aerobes. Data on nitrate reduction to nitrites and nitric oxide by A. indicum under anaerobic conditions were obtained for the first time for genus
Azotobacter.
Биодеструкция поли-β-гидроксибутирата микроскопическими грибами: испытание грибостойкости и фунгицидных свойств полимера.
Poly-β-hydroxybutyrate biodestruction by micromycetes: resistance and fungicidity tests.
Мокеева В.Л., Чекунова Л.Н., Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Герасин В.А., Бонарцева Г.А.
Микология и фитопатология, 2002, т.36, вып. 5, 59-63. PDF
Biodegradable plastic poly-β-hydroxybutyrate produced by Azotobacter chroococcum on food industry wastes
Bonartseva G.A., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Rebrov A.V., Gerasin V.A., Makhina T.K.
Proc. of 7th FAO/SPEN - Workshop "Anaerobic digestion for sustainability in waste (water) treatment and re-use", Moscow, 19-11, 2002, pp. 378–387. PDF
Microbial degradation of poly-3-hydroxybutyrate under denitrifying and strict anaerobic conditions at low temprature.
Kallistova A.Y., Kevbrina M.V., Bonartseva G.A., and Nozhevnikova A.N.
Proc. of 7th FAO/SPEN - Workshop "Anaerobic digestion for sustainability in waste (water) treatment and re-use", Moscow, 19-11, 2002, pp. 395–402. PDF
Влияние разных концентраций кислорода, сахарозы и нитрата на синтез поли-β-оксибутирата Rhizobium phaseoli
Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Загреба Е.Д.
Микробиология, Т. 64, No. 1, 1995, 40–43. AbstractPDF
Методом математического планирования эксперимента оптимизированы условия для максимального синтеза поли-β-оксибутирата малоактивным
штаммом Rhizobium phaseoli. В качестве варьируемых факторов взяты кислород, сахароза и нитрат калия. В результате эксперимента
концентрационные соотношения исследуемых факторов были подобраны таким образом, что содержание поли-β-оксибутирата у R. phaseoli, штамм А1
достигало 80% веса сухих клеток.
Influence of various oxygen, sucrose, and nitrate concentrations on poly-β-oxybutyrate syntesis in Rhizobium phaseoli
Bonartseva G.A., Myshkina V.L., and Zagreba E.D.
Microbiology, Vol. 64, No. 1, 1995, 30–33. PDF
Содержание поли-β-оксибутирата в клетках разных видов Rhizobium в зависимости от источников углерода и азота в среде
Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Загреба Е.Д.
Микробиология, Т. 63, No. 1, 1994, 78–85. AbstractPDF
Исследована способность к синтезу поли-β-оксимасляной кислоты (поли-β-оксибутирата у коллекционных штаммов (активных и малоактивных)
Rhizobium phaseoli, R. meliloti, R. trifolii при выращивании их на разных источниках углерода и азота. Показано, что в зависимости от
использованных источников углерода и азота синтез поли-β-оксибутирата можно избирательно индуцировать как у активных штаммов Rhizobium,
так и умалоактивных. Среди изученных штаммов выявлен потенциальный продуцент поли-β-оксибутирата - малоактивный штамм R. phaseoli 680,
клетки которого при выращивании на среде с сахарозой и нитратом содержали 65% поли-β-оксибутирата от веса сухих клеток.
Poly-β-hydroxybutyrate content in cells of various Rhizobium species during growth with different carbon and nitrogen sources
Bonartseva G.A., Myshkina V.L., and Zagreba E.D.
Microbiology, Vol. 63, No. 1, 1994, 45–48. PDF
Nitrogen fixation and poly-3-hydroxybutyrate accumulation by some azotobacter genus bacteria strains
Savenkova L., Bonartseva G., Gertsberg Z., Beskina J., Zagreba E.D., Grube M.
Proceeding of the Latvian academy of science, section B, no.5/6 (562/563), pp. 89–92. PDF
Relationship between poly-β-hydroxybutyrate content and nitrogenase and hydrogenase activity in some strains of Rhizobium
Bonartseva G.A., Myshkina V.L., and Zagreba E.D.
Plenum Publishing Corporation, 1990, pp. 742-745.
Translated from Microbiologiya, Vol. 58, No. 6, 1989, 920–922. PDF
Зависимость содержания поли-β-оксибутирата от активности нитрогеназы и гидрогеназы у некоторых штаммов Rhizobium
Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Загреба Е.Д.
Микробиология, Т. 58, No. 6, 1989, 920–922. AbstractPDF
Определено содержание поли-β-оксибутирата в клетках клубеньковых бактерий при выращивании их в условиях, индуцирующих активность нитрогеназы и способствующих
рециклизации водорода. Показана обратимая зависимость содержания поли-β-оксибутирата от активности нитрогеназы и прямая - от активности гидрогеназы.
Тестирование активности клубеньковых бактерий по накоплению поли-β-оксибутирата при витальном окрашивании их колоний фосфином 3R
Бонарцева Г.А.
Микробиология, Т. 54, No. 3, 1985, 461–464. AbstractPDF
Предлагается простой флуоресцентный метод окрашивания поли-β-оксибутирата в клетках бактерий при выращивании их колоний на твёрдой среде
в чашках Петри в присутствии витального липофильного красителя фосфина 3R. О наличии полимера свидетельствует флуоресценция колоний в ультрафиолетовом свете.
Метод может быть применён для первичного качественного отбора активных штаммов клубеньковых бактерий люцерны и фасоли.
Колонии активных штаммов, содержащие поли-β-оксибутират в небольших количествах, не обладают флуоресценцией; колонии малоактивных штаммов,
содержащие большое количество гранул полимера, дают ярко-зелёную флуоресценцию при просмотре в УФ-свете.
Простота выполнения метода делает его пригодным для серийных анализов.
Биополимерная система на основе поли-3-оксиалканоата
Бонарцев А.П., Бонарцева Г.А., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Иорданский А.Л., Шайтан К.В., Попов В.О., Кирпичников М.П.
Заявление о выдаче патента РФ на изобретение № 2009132037 от 26.08.2009.
Штамм бактерий Azotobacter chroococcum 12А – продуцент поли-3-оксибутирата и сополимера 3-оксибутирата с 3-оксивалератом
Бонарцева Г.А., Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Попов В.О.
Патент РФ на изобретение №2307159 от 06.05.2006. JPG
Биологически активная полимерная композиция
Попов В.О., Гальбрайх Л.С., Вихорева Г.А., Кильдеева Н.Р., Юданова Т.Н., Бонарцева Г.А., Махина Т.К.
Патент РФ на изобретение №2318535 от 10.10.2006. JPG
Способ выделения полигидроксибутирата из сухой биомассы микроорганизма
Прудскова Т.Н., Кириллович В.И., Заковряшина Н.А., Ермилина Н.И., Андреева Т.И., Бонарцева Г.А., Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Попов В.О.
Патент РФ на изобретение №2333962 от 17.10.2006.
Сетчатый эндопротез для восстановительной хирургии
Бонарцева Г.А., Бонарцев А.П., Иорданский А.Л., Махина Т.К., Мышкина В.Л.
Патент РФ на изобретение №2316290 от 21.11.2005. JPG
Способ получения поли-β-оксибутирата заданной молекулярной массы
Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Загреба Е.Д., Николаева Д.А.
Патент на изобретение № 2201453 от 18.10.2001.
Изучение биодеструкции и биосовместимости полимерных систем на основе полиоксиалканоатов
Босхомджиев А.П.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Москва, 2010. PDF
Системы контролируемого высвобождения биологически активных соединений на основе поли(3-гидроксибутирата)
Лившиц В.А.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Москва, 2009. PDF
Биосинтез поли-3-гидроксибутирата разной молекулярной массы культурой Azotobacter chroococcum и его биодеградация
Николаева Д.А.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Москва, 2004. PDF