При разработке модельных и аналитических биосистем широко используются электроактивные красители феназинового ряда – метиленовый синий и толуидиновый синий. Красители применяются как в мономерной форме, так и в виде электроактивных полимерных плёнок. С целью оценки электрохимической активности и биосовместимости полимерных плёнок обоих красителей – метиленового синего (МС) и толуидинового синего (ТС), полученных в присутствии природных пектинов, и оценки возможности дальнейших исследований в отношении живых клеток на полученных электроактивных подложках, в частности поведения клеток перитонеального смыва (КПС) в ответ на активацию внесением липополисахарида (ЛПС), были получены и охарактеризованы указанные электроактивные материалы.

В ходе работы была принята единая схема полимеризации, применяемая к обоим красителям. Для получения электроактивных полимеров к растворам МС и ТС (0,5 мМ) добавляли эквивалентные количества растворов пектина с концентрацией 3% (масс.) и проводили электрополимеризацию (ЭП), используя трис-HCl (рН 8,31) в качестве фонового электролита. Рабочий диапазон ЭП +1200…-450 мВ (для реакционной системы с МС) и +1200...-700 мВ (для реакционной системы с ТС). Остаточную активность полимеров оценивали в диапазоне потенциалов +600…-600 мВ (для реакционной системы с МС) и +700...-700 мВ (для реакционной системы с ТС). Характеризующие циклические вольтамперограммы (ЦВА) процессов ЭП МС и ТС, а также ЦВА остаточной активности позволяют предположить формирование электроактивных полимеров на поверхности рабочих электродов.

На ЦВА в процессе ЭП МС можно выделить три характерных области. При высоких положительных потенциалах происходит необратимое окисление мономеров. В этой области в присутствии пектина значения токов окисления оказались несколько выше (2,10 мкА), наблюдаемых при ЭП без полисахарида (1,86 мкА). По мере прохождения циклов токи в этой области снижаются.

Вторая характерная часть ЦВА ЭП МС – область потенциалов -200…-450 мВ характеризует превращения мономерных форм. Эффект пектина заключается в ограничении электрохимических превращений красителей – токи окисления и восстановления существенно ниже (достигают -1,35 мкА и 0,44 мкА), если в среде присутствует пектин.

Заметные изменения отмечены в области ЦВА, соответствующей наращиванию полимерных форм МС. Это пики электроокисления и электровосстановления смещенные в сторону положительных потенциалов относительно электрохимических превращений мономера и нарастающие по мере прохождения циклов. В пектинсодержащем электролите значения потенциалов соответствующие электроокислению полимера (Е ~ -100 мВ) смещены относительно показателей, полученных при полимеризации без полисахарида (Е ~ -150 мВ). Значения токов при этом оказались близкими (-0,40 мкА и -0,60 мкА, соответственно). Потенциалы, соответствующие процессу электровосстановления полимера, практически равны (Е ~ 150 мВ), при этом значения токов восстановления в конце полимеризации были выше в присутствии пектина.

На ЦВА в процессе ЭП ТС можно выделить три характерных области. При высоких положительных потенциалах происходит необратимое окисление мономерной формы ТС. В этой области в присутствии пектина значения токов окисления оказались значительно ниже (0,8 мкА), наблюдаемых при ЭП ТС без полисахарида (3,0 мкА). По мере прохождения циклов в реакционной системе с ТС токи в этой области остаются неизменными.

Вторая характерная часть ЦВА ЭП ТС – область потенциалов 550…-250 мВ характеризует превращения мономерных форм. Эффект пектина заключается в ограничении электрохимических превращений красителя, сопровождающиеся не только снижением величин регистрируемых токов (от суммарная величина изменения более 3,5мкА до 0,2 мкА), но и сдвигом потенциалов (из областей 300… -250 мВ до -250...-400 мВ), если в среде присутствует пектин.

Заметные изменения отмечены на ЦВА, отражающей процессы полимеризации ТС. В присутствии пектина происходит резкое снижение величины регистрируемой силы тока в системе (при этом наблюдаются значительные отличия в силе тока на первом и 20 цикле полимеризации -0,2мкА и -0,4мкА соответственно для полимеризации без полисахарида эти величины составляют -1,4мкА и -1,8 мкА).

При детальном анализе ЦВА полимеризации ТС в присутствии пектина и без него обнаруживаются дополнительные характеристические признаки в области наращивания полимера (диапазон потенциалов 0...950 мВ в присутствии пектина наблюдается незначительное увеличение величины регистрируемой силы тока по мере прохождения циклов полимеризации, прирост равен 0,2мкА). Для процесса полимеризации ТС в отсутствии полисахарида этот диапазон потенциалов существенно ниже и находится в интервале 500… 1000 мВ.

Таким образом, можно отметить неравнозначное электрохимическое поведение реакционных описанных систем при равных концентрациях электроактивных красителей. При исследовании отклика полимерных форм ТС и МС, полученных в присутствии пектина, в ответ на внесение клеток перитонеального смыва установлены изменения в характеризующих графиках ЦВА. Что подтверждает возможность дальнейшего изучения свойств полученных полимерных форм электроактивных красителей.

Electroactive dyes of the phenazine series, methylene blue and toluidine blue, are widely used in the development of model and analytical biosystems. Dyes are used both in monomeric form and in the form of electroactive polymer films.

In order to assess the electrochemical activity and biocompatibility of polymer films of both dyes - methylene blue (MB) and toluidine blue (TB), obtained in the presence of natural pectins, and evaluating the possibility of further studies in relation to living cells on the obtained electroactive substrates, in particular the behavior of peritoneal lavage (PCL) cells in response to activation by the introduction of lipopolysaccharide (LPS)these electroactive materials were obtained and characterized.

In the course of the work, a unified polymerization scheme was adopted to both dyes. Equivalent amounts of natural pectin solutions with a concentration of 3% (wt.) were added to solutions of MB and TB (0.5 mM) and electropolymerization (EP) was carried out, Tris-Hcl solution (pH 8.31, 0,15M) was used as supporting electrolyte. The operating range of EP was +1200…-450 mV (for the MB reaction system) and +1200...-700 mV (for the TB reaction system). The residual activity of the polymers was evaluated in the potential range of +600...-600 mV (for the MB) and +700...-700 mV (for the TB).

Characterizing cyclic voltammograms (CVA) of the processes of EP MB and TB, as well as the CVA of the residual activity ones, let us suggest the formation of electroactive polymers on the surface of the working electrodes. There are three characteristic regions on the CVA during the EP-MB.

At high positive potentials, irreversible oxidation of the monomers occurs. In this region, in the presence of pectin, the values ​​of the oxidation currents turned out to be somewhat higher (2.10 μA) than those observed in EP without polysaccharide (1.86 μA). As the cycles progress, the currents in this region decrease.

The second characteristic part of the CVA EP MB located in the potential range -200 ... -450 mV, it characterized the transformation of monomeric forms of MB dye. The effect of pectin is to limit the electrochemical transformations of dye - the oxidation and reduction currents are significantly lower (reach -1.35 μA and 0.44 μA) if pectin is present in the medium.

Noticeable changes were noted in the region of CVA corresponding to the growth of MB-polymeric form. These are the peaks of electrooxidation and electroreduction shifted towards positive potentials relative to the electrochemical transformations of the monomer and increasing as the cycles pass. In a pectin-containing electrolyte, the potential values ​​corresponding to the electrooxidation of the polymer (E ~ -100 mV) are shifted relative to those obtained during polymerization without polysaccharide (E ~ -150 mV).

The current values ​​turned out to be close (-0.40 µA and -0.60 µA, respectively). The potentials corresponding to the process of polymer electroreduction are almost equal (E ~ 150 mV), while the values ​​of reduction currents at the end of polymerization were higher in the presence of pectin.

Three characteristic areas can be distinguished on the CVA during the EP TB. At high positive potentials, irreversible oxidation of the monomeric form of TB occurs. In this region, in the presence of pectin, the values ​​of the oxidation currents turned out to be significantly lower (0.8 μA) than those observed with EP TB without polysaccharide (3.0 μA). As the cycles pass in the reaction system with TS, the currents in this region remain unchanged.

The second characteristic part of the CVA EP TS addicted to the potential range of 550 ... -250 mV characterizes the transformation of monomeric forms. The effect of pectin is to limit the electrochemical transformations of the dye, accompanied not only by a decrease in the values ​​of recorded currents (from a total change of more than 3.5 μA to 0.2 μA), but also by a potential shift (from 300 ... -250 mV to -250 ... -400 mV) if pectin is present in the medium.

Noticeable changes are noted in the CVA reflecting the processes of TB polymerization. In the presence of pectin, there is a sharp decrease in the value of the recorded current in the system (at the same time, significant differences in the current strength are observed in the first and 20 cycles of polymerization -0.2 μA and -0.4 μA, respectively, for polymerization without polysaccharide, these values ​​are -1.4 μA and - 1.8 uA).

A detailed analysis of the CVA polymerization of TB in the presence of pectin and without it reveals additional characteristic features in the region of polymer growth (potential range 0 ... 950mV mV in the presence of pectin, there is a slight increase in the value of the recorded current strength as the polymerization cycles pass, the increase is 0.2 μA). For the TB polymerization process in the absence of a polysaccharide, this potential range is significantly lower and is in the range of 500…1000 mV.

Thus, one can note the unequal electrochemical behavior of the described reaction systems at equal concentrations of electroactive dyes. When studying the response of polymeric forms of TB and MB, obtained in the presence of pectin, in response to the introduction of peritoneal lavage cells, changes in the characteristic curves of CVA were established. This confirms the possibility of further study of the properties of the obtained polymeric forms of electroactive dyes.