Наночастицы различных металлов оказывают выраженное действие на микробные клетки, вызывая повреждения мембран, воздействуют на окислительные процессы, повреждая белки и ДНК. Наночастицы меди являются очень привлекательными материалами с точки зрения высокого потенциала применения в различных практических областях; включение металлов, обладающих улучшенной специфической поверхностью в наноразмерном состоянии, обеспечивает улучшение комплексообразующих свойств пектиновых материалов и, следовательно, повышает антимикробную и противораковую активность. Получение наночастиц меди представляет собой относительную сложность, поскольку они легко окисляются. Для получения медно-пектиновых нанокомпозитов в настоящей работе был использован метод химического осаждения in situ или метод самосборки. Медно-пектиновые нанокомпозиты были получены путем восстановления Cu(II) до Cu(0) с использованием гидразина и свекловичного пектина. Состав и структура комплекса меди (II) с пектином были изучены с помощью элементного и рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии и ЭПР-спектроскопии, термогравиметрического анализа и ДСК-термического анализа. В спектрах поглощения УФ/видимого света полученных наночастиц меди присутствует характерный пик поглощения, появление этого пика указывает на восстановление ионов меди до металлических наночастиц. Присутствие карбоксильных групп и метилового эфира оказывает определяющее влияние на физико-химические свойства этих соединений, главным образом в плане комплексообразования и образования геля.
Nanoparticles of various metals have a pronounced effect on microbial cells, causing membrane damage and influencing oxidative processes, damaging proteins and DNA. Copper nanoparticles are highly attractive materials due to their high potential for application in various practical fields. The incorporation of metals with enhanced specific surface properties in the nanoscale state improves the complexing properties of pectin materials and, consequently, enhances antimicrobial and anticancer activity. The production of copper nanoparticles is relatively challenging because they are easily oxidized. In this study, copper-pectin nanocomposites were prepared using in situ chemical precipitation or self-assembly. Copper-pectin nanocomposites were obtained by reducing Cu (II) to Cu(0) using sugar beet pectin. The composition and structure of the copper (II) complex with pectin were studied using elemental and X-ray diffraction analysis, IR and EPR spectroscopy, thermogravimetric analysis, and differential scanning calorimetry (DSC) thermal analysis. The UV/visible light absorption spectra of the obtained copper nanoparticles show a characteristic absorption peak, the appearance of which indicates the reduction of copper ions to metallic nanoparticles. The presence of carboxyl groups and methyl ester has a decisive influence on the physicochemical properties of these compounds, primarily in terms of complexation and gel formation.
1. Maxwell E. G., Colquhoun I. J., Chau H. K., Hotchkiss A. T., Waldron K. W., Morris V. J., Belshaw N. J. Modified sugar beet pectin induces apoptosis of colon cancer cells via an interaction with the neutral sugar side-chains // Carbohydrate Polymers. 2016. Vol. 136. Р. 923-929. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.09.063.
2. Fang T., Liu D. D., Ning H. M., Dan L., Sun J. Y., Huang X. J., Dong Y., Geng M. Y., Yun S. F., Yan J., Huang R. M. Modified citrus pectin inhibited bladder tumor growth through downregulation of galectin-3 // Acta Pharmacol Sin. 2018. № 39(12). Р. 1885-1893. DOI: 10.1038/s41401-018-0004-z.
3. Mei X., Yi C., Huang G. Preparation methods and antioxidant activities of polysaccharides and their derivatives // Mini-Reviews in Medicinal Chemistry. 2017. Vol. 17. № 10. P. 863-868. DOI: 10.2174/1389557517666170116114657.
4. Wang R., Liang R., Dai T., Chen J., Shuai X., Liu C. Pectin-based adsorbents for heavy metal ions: A review // Trends in Food Science & Technology. 2019. Vol. 91. Р. 319-329. DOI: 10.1016/j.tifs.2019.07.033.
5. Hassan E. A., Abou Elseoud W. S., Abo-Elfadl M. T., Hassan M. L. New pectin derivatives with antimicrobial and emulsification properties via complexation with metal-terpyridines // Carbohydrate Polymers. 2021. Vol. 268. Article 118230. DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.118230.
6. Kudaibergenova I., Zhorobekova S., Sitnikova Y., Serikova L., Kylchykbaev A., Chakeyev I., Prokhorenko V., Duvvuri S. P., Meduri K. Ch., Vityala Y. Enhancing the efficacy of radiation therapy and chemotherapy in cancer treatment with modified citrus pectin and metformin // Asian Journal of Pharmaceutics. Jan-Мar 2024. Vol. 18 (1). Р. 200-204. DOI: 10.22377/ajp.v18i01.5280.
7. Kapoor S., Dharmesh S. M. Pectic Oligosaccharide from tomato exhibiting anticancer potential on a gastric cancer cell line: Structure-function relationship // Carbohydrate Polymers. 2017. Vol. 160. P. 52-61. DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.12.046.
8. Ai L., Chung Y. C., Lin S. Y., Lee K. C., Lai P. F. H., Xia Y., Wang G., Cui S. W. Active pectin fragments of high in vitro antiproliferation activities toward human colon adenocarcinoma cells: Rhamnogalacturonan II // Food Hydrocolloids. 2018. Vol. 83. P. 239-245. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2018.05.017.
9. Liang X., Shi L., Zhang R., Zhang M. Pectin mediated green synthesis of CuO nanoparticles: evaluation of its cytotoxicity, antioxidant and anti-human cervical cancer properties // Journal of Experimental Nanoscience. 2022. Vol. 17. № 1. Р. 315–325. DOI: 10.1080/17458080.2021.2013470/
10. Pei-jun Li., Jin-ye Liang., Dong-lin Su., Ying Huang, Jiang-juan Pan, Ming-fang Peng, Gao-yang Li, Yang Shan. Green and efficient biosynthesis of pectin-based copper nanoparticles and their antimicrobial activities // Bioprocess and Biosystems Engineering. 2020. Vol. 43. P. 2017-2026. DOI: 10.1007/s00449-020-02390-w.
11. Nguyen T. D., Nguyen H. T., Phung H. T. et al. Investigating the antifungal activity of the pectin-stabilized copper nanoparticles against Fusarium solani and Rhizoctonia solani // Int. J. Environ. Sci. Technol. 2025. Vol. 22. P. 1497-1510. DOI: 10.1007/s13762-024-05737-y.
12. Shahrzad Zirak Hassan Kiadeh, Azadeh Ghaee, Mehdi Farokhi, Jhamak Nourmohammadi, Addie Bahi, Frank K. Ko. Electrospun pectin/modified copper-based metal–organic framework (MOF) nanofibers as a drug delivery system // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. Vol. 173. P. 351-365. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.01.058.
13. Kenzheyeva A. M., Zharmagambetova A. K., Talgatov E. T., Zamanbekova A. T., Jumekeyeva A. I., Auyezkhanova A. S., Myltykbayeva Z. K., Koca A. Effect of Pectin and Copper Modification on the Performance of Pd/ZnO Catalyst in Liquid-Phase Hydrogenation and Photocatalytic Hydrogen Evolution. // Molecules. 2025. Vol. 30. Is. 18. 3806. DOI: 10.3390/molecules30183806.
14. Ismail N., Shameli K., Che W. N., Ali R. R. Effect of size and shape dependent of synthesized copper nanoparticle using natural honey // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 808 (1). 012033. DOI: 10.1088/1757-899X/808/1/012033.
15. Самадун А. И., Таусарова Б. Р., Набиева Ж. С., Дарибаева Г. Т. Разработка антимикробных упаковочных материалов для пищевых продуктов на основе наночастиц меди // Вестник КазУТБ. 2024. Т. 3. № 24. DOI: 10.58805/kazutb.v.3.24-304.