В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Канашевой Нурданы Кабыкеновны на тему «Синтез и исследование макро- и супрамолекулярных систем на основе бициклических бисмочевин» по образовательной программе «8D05306 – Химия».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Химии» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Жумагалиева Шынар Нурлановна – профессор кафедры химии и технологии органических веществ, природных соединений и полимеров Казахского национального университета имени аль-Фараби, д.х.н., профессор, (г.Алматы, Республика Казахстан);
Мангазбаева Рауаш Амантаевна – профессор кафедры химической и биохимической инженерии Института геологии и нефтегазового дела им. К. Турысова, к.х.н., ассоц. профессор, (г.Алматы, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Бектенов Несипхан Абжапарович – профессор кафедры химии Казахского национального педагогического университета имени Абая, д. х. н., профессор (г.Алматы, Республика Казахстан);
Аппазов Нурбол Орынбасарулы – профессор-исследователь образовательной программы «Инжиниринговые технологии» Кызылординского университета имени Коркыт Ата, к.х.н. (г. Кызылорда, Республика Казахстан);
Павловский Виктор Иванович – профессор Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера Национального исследовательского Томского политехнического университета, д.х.н. (г. Томск, Российская Федерация).
Научные консультанты:
Еркасов Рахметулла Шарапиденович – профессор кафедры химии Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева, д.х.н., профессор, (г.Астана, Республика Казахстан);
Бакибаев Абдигали Абдиманапович – ведущий научный сотрудник лаборатории органического синтеза Томского государственного университета, д.х.н., профессор (г. Томск, Российская Федерация).
Защита состоится: 21 мая 2025 года 15:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D053 – Физические и химические науки» по образовательной программе «8D05306 – Химия» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном (оффлайн и онлайн) формате.
Ссылка: https://surl.li/lnbmki
Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, корпус ЦИСИ (№3), аудитория 333.
Аннотация (рус.): Общая характеристика работы. Диссертационная работа посвящена изучению условий получения макро- и супрамолекулярных систем на основе бициклических бисмочевин (гликолурила) в качестве прекурсоров для полимерных соединений, а также определению их некоторых практических свойств для изучения потенциала создания на их основе биокомпозитных материалов медицинского назначения. Диссертационная работа представлена в виде серии из двух статей и одного обзора, опубликованных докторантом в соответствии с требованиями пункта 5–1 Правил присуждения степеней, утвержденных приказом Министра образования и науки Республики Казахстан от 31 марта 2011 года №127 (зарегистрирован в Реестре государственной регистрации нормативных правовых актов под №6951), с изменениями, внесенными приказом Министра образования и науки РК от 30.04.2020 №170, и в соответствии с приказом Министра образования и науки РК от 09.03.2021 №98, с изменениями, внесенными и.о. Министра науки и высшего образования РК от 09.01.2023 года №7. Актуальность работы. В настоящее время гликолурил используется в различных отраслях, включая производство фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, сшивающих агентов для синтеза полимеров специального назначения и других практически ценных соединений. В последние десятилетия новой активно развивающейся областью химии гликолурила является создание макроциклических соединений с уникальными контролируемыми свойствами — кукурбит[n]урилов, бамбус[n]урилов, тиара[n]урилов и образование супрамолекулярных систем на их основе. Супрамолекулярные соединения, полученные с использованием гликолурила, изучались как компоненты органических полупроводниковых материалов, вспомогательные соединения для фармацевтических препаратов (например, пролонгаторы и молекулярные контейнеры с контролируемым высвобождением), материалы со свойствами «молекулярного распознавания» и молекулярные сенсоры для экспресс-анализа амфифильных компонентов, таких как поверхностно-активные вещества, бактериальные эндотоксины и биогенные амины, в которых гликолурил используется в качестве строительного блока. Несмотря на значительный прогресс, химия гликолурила продолжает активно развиваться, поскольку является фронтирной областью исследований. В частности, перспективы макро- и супрамолекулярных систем на его основе открывают новые горизонты для обеспечения современных нужд различных смежных областей, например, разработка биокомпозитных материалов медицинского назначения, создание новых «умных» материалов и формирование систем таргетной доставки лекарственных веществ. Совокупность этих тенденций развития химии гликолурилов определяют актуальность настоящего исследования, направленного на синтез и изучение новых макро- и супрамолекулярных систем на основе бициклических бисмочевин. Цель диссертационного исследования. Цель работы – разработка методов получения новых гликолурилсодержащих макроциклических веществ и исследование их физико-химических и биологических свойств. Задачи: 1. Провести анализ современной научной литературы по методам синтеза макроциклических соединений на основе гликолурила и их применению в качестве прекурсоров для полимерных соединений. 2. Исследовать условия получения и биосовместимость новых биокомпозитных материалов на основе гликолурила и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) для разработки новых противоспаечных средств. 3. Синтезировать новый гликолурил-меламин-формальдегидный (ГУМЕФА) полимер в присутствии оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) и исследовать содержание метилольных групп и свободного формальдегида в полученном полимере. 4. Изучить условия образования полимера ГУМЕФА в присутствии супрамолекулярного комплекса (CB[6]@Pipa*2HCl) на основе кукурбит[6]урила (CB[6]) и дигидрохлорида 1,4-бис(2-гидроксиэтил)пиперазина (Pipa*2HCl). 5. Оценить гемосовместимость и антибактериальную активность полимера ГУМЕФА, полученного в присутствии ОЭДФ. Объекты исследования – гликолурил, композитные пленочные материалы на основе гликолурила и Na-КМЦ, гликолурил-меламин-формальдегидный полимер (ГУМЕФА), супрамолекулярный комплекс на основе кукурбит[6]урила и дигидрохлорида 1,4-бис(2-гидроксиэтил)пиперазина. Научная новизна работы. 1. Впервые проведён обзор методов синтеза, свойств и применения макроциклических азотсодержащих соединений на основе гликолурила в качестве прекурсоров для полимеров. 2. Впервые получены композитные пленочные материалы на основе гликолурила и Na-КМЦ, а также исследованы их физико-химические и биологические свойства, определяющие противоспаечное действие. Экспериментально установлено, что композитные пленки на основе гликолурила и Na-КМЦ демонстрируют низкую адгезию макрофагов к поверхности (61±8 при 0,01% и 18±5 при 0,05%) и высокую антиоксидантную активность (10,02±0,86 мкмоль тролокса/г пленки при 0,01% и 21,27±0,91 мкмоль тролокса/г пленки при 0,05%), что превышает показатели коммерческого образца Seprafilm (адгезия макрофагов: 128±16; антиоксидантная активность: 2,19±0,32 мкмоль тролокса/г пленки). 3. Впервые синтезирован и охарактеризован комплекс гликолурила и меламина (ГУ-МЕ) в соотношении 1:5, что подтверждено методами ИК- и ЯМР-спектроскопии. Установлена возможность поликонденсации комплекса в ГУМЕФА с использованием ОЭДФ в качестве «зеленого» катализатора. Предложен механизм образования данного полимера, а также исследовано содержание свободного формальдегида (1,22–1,34 мас.%) и метилольных групп (1,56–0,48 мас.%) в его составе. Также впервые установлено, что супрамолекулярный комплекс CB[6]@Pipa*2HCl является эффективным катализатором синтеза полимера ГУМЕФА, сокращая время пластификации по сравнению с соляной кислотой (на 58%) и ОЭДФ (на 37,5%). Его применение требует меньшего количества катализатора, что повышает эффективность процесса и расширяет перспективы в полимерной химии. 4. Впервые исследованы гемолитический эффект с использованием спектрофотометрического метода и антибактериальная активность стандартным диско-диффузионным методом в авторской модификации для нового синтетического полимера ГУМЕФА, синтезированного с использованием различных катализаторов: соляной кислоты и ОЭДФ. Основные положения диссертации, выносимые на защиту. 1. Использование производных гликолурила для синтеза макроциклических соединений за счет образования реакционноспособных интермедиатов позволяет получать новые структуры с потенциально высокими функциональными свойствами. На основе анализа литературных данных обоснована перспективность применения гликолурила в синтезе высокомолекулярных соединений (полимеров) как недостаточно изученного направления, открывающего новые возможности для разработки функциональных материалов. 2. Условия получения композитного пленочного материала (0,01% и 0,05% растворы; мольное соотношение гликолурила и глиоксаля – 1:2,5; pH – 2,7–4,0; биологически инертная матрица: Na-КМЦ (M.W. 250000, DS = 0,9), Na-КМЦ (M.W. 250000, DS = 1,2) или гидроксипропилметилцеллюлоза; общая масса – 10,0 г; t – 24 часа) обеспечивают биосовместимость материала, сравнимую с коммерческим медицинским изделием Seprafilm. 3. Воздействие ОЭДФ при синтезе полимера ГУМЕФА приводит к снижению содержания свободного формальдегида (по спектрофотометрическому и флуориметрическому методам) и метилольных групп (по обратному йодометрическому методу) по сравнению с полимером, полученным в присутствии соляной кислоты. 4. Использование ОЭДФ в качестве катализатора при синтезе полимера ГУМЕФА приводит к снижению его гемолитического эффекта (0,1889%) и повышению антибактериальной активности в отношении Escherichia coli: средний диаметр зон подавления роста бактерий составил 47,8 мм. Для полимера, полученного с использованием соляной кислоты, данный показатель оказался ниже (43,7 мм), при этом различия статистически значимы (p < 0,05). Практическая значимость работы. Полученные результаты исследований условий синтеза и биосовместимости композитных пленочных материалов на основе гликолурила и Na-КМЦ могут служить основой для разработки прототипа пленочного материала с противоспаечными свойствами. Разработанные составы композитных пленочных материалов могут быть использованы при создании необходимых в клинической хирургии отечественных противоспаечных средств барьерного типа. Практическая значимость исследования заключается в том, что применение ОЭДФ в роли катализатора снижает содержание свободного формальдегида в полимере ГУМЕФА, что расширяет его области применения и оптимизирует процесс пластификации для снижения уровня формальдегида. Кроме того, образцы, полученные в ходе исследования, благодаря высокой гемосовместимости и антибактериальной активности, могут быть использованы в различных областях биомедицины. Полученные результаты также открывают перспективы для создания смол различного состава и назначения, что способствует разработке новых композитных материалов с заданными свойствами. Личный вклад автора в диссертационное исследование заключается в поиске, анализе и обобщении известных научных данных по теме исследования, разработке плана исследования. Автором проведены все химические эксперименты, включая выделение и очистку продуктов; интерпретированы результаты физико-химических методов исследования. Соискатель осуществлял подготовку материалов к публикации в научных журналах, представлял их в докладах на научных конференциях. Апробация работы. Основные положения, выводы и научные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных конференциях: ХII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы естественных наук» (Петропавловск, 2024), ХХ Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2023), 7th International Scientific Conference «Reviews of Modern Science» (Zurich, Switzerland, 2024), International Scientific Conference «Foundations and Trends in Research» (Copenhagen, Denmark, 2024), International Scientific Conference «European Research Materials» (Amsterdam, Netherlands, 2024). Публикации. Основные результаты диссертационного исследования отражены в 9 опубликованных работах, из них 2 статьи и 1 обзорная статья опубликованы в научных изданиях, входящих в первый и второй квартиль по импакт-фактору согласно данным Journal Citation Reports (Жорнал Цитэйшэн Репортс) компании Clarivate Analytics (Кларивэйт Аналитикс); 1 публикация в зарубежном научном издании; 5 работ в материалах республиканских и международных конференций. В обзоре Kabieva, S.K.; Zhumanazarova, G.M.; Kanasheva, N.; Bakibaev, A.A.; Panshina, S.Yu.; Malkov, V.S.; Mamaeva, E.A.; Knyazev, A.S. Methods of synthesizing glycoluril-based macrocyclic compounds as precursors for polymeric compounds. Journal of Saudi Chemical Society 2023, 27, 101768. докторант участвовал в поиске литературы по теме исследования, анализе данных и подготовке первоначального варианта работы. Журнал «Journal of Saudi Chemical Society» имеет Impact Factor за 2023 год равный 5,9, и квартиль по химии, мультидисциплинарной – Q1. Имеет CiteScore за 2023 год равный 8,9, процентиль по общей химии – 83. В статье Kanasheva, N.; Fedorishin, D.A.; Lyapunova, M.V.; Bukterov, M.V.; Kaidash, O.A.; Bakibaev, A.A.; Yerkassov, R.; Mashan, T.; Nesmeyanova, R.; Ivanov, V.V.; et al. The Determination of the Biocompatibility of New Compositional Materials, including Carbamide-Containing Heterocycles of Anti-Adhesion Agents for Abdominal Surgery. Molecules 2024, 29, 851. соискатель является первым автором. Журнал «Molecules» за 2023 год имеет Impact Factor равный 4,2, и квартиль по биохимии и молекулярной биологии, химии, мультидисциплинарной – Q2. Имеет CiteScore за 2023 год равный 7,4, процентиль по химии (разное) – 83; процентиль по органической химии – 81; процентиль по физической и теоретической химии – 80; процентиль по аналитической химии – 78; процентиль по фармацевтической науке – 81; процентиль по открытию наркотиков – 73; процентиль по молекулярной медицине – 68. Докторант участвовал в проведении экспериментов и анализе данных, создавал графики и таблицы, а также редактировал рукопись, улучшая структуру, стиль и ясность изложения. Кроме того, Канашева Н.К. занималась оформлением статьи в соответствии с требованиями журнала. Докторант является первым автором в статье Kanasheva, N.; Ukhov, A.; Malkov, V.S.; Gubankov, A.; Sergazina, S.; Issabayeva, M.A.; Mashan, T.; Kolpek, A.; Ryskaliyeva, R.; Bakibaev, A.; et al. The Synthesis of a New Glycoluryl–Melamine–Formaldehyde Polymer under the Action of HEDP and the Investigation of the Content of Methylol Groups and Free Formaldehyde. Polymers 2024, 16, 2877. Журнал «Polymers» за 2023 год имеет Impact Factor равный 4,7, и квартиль по полимерной науке – Q1. Имеет за 2023 год CiteScore равный 8,0, процентиль по общей химии – 81; процентиль по полимерам и пластмассам – 80. Канашева Н.К. принимала непосредственное участие в получении экспериментальных данных, обработке и интерпретации экспериментальных результатов, в подготовке первоначального варианта рукописи, в написании выводов по эксперименту для оформления статьи. Соискатель также занимался подачей статьи в журнал, поддерживанием контакта и ведением переписки с редакцией журнала во время рецензирования и публикации статьи. Докторант принимал активное участие в получении экспериментальных данных, обработке и интерпретации результатов для оформления материалов и тезисов 5 докладов на республиканских и международных научных конференциях.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/rm4nIhQ1I4g
