kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-2(22)-39kaz44-2501Research ArticleПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯРАЗРАБОТКА И ОЦЕНКА МНОГОСЛОЙНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ОБОЛОЧКИ НА ОСНОВЕ МЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ДОСТАВКИ ФУЗИКОКЦИНА НА СЕМЕНАХ СОИDEVELOPMENT AND EVALUATION OF A MULTILAYER METHYLCELLULOSE-BASED POLYMER COATING FOR CONTROLLED DELIVERY OF FUSICOCCIN ON SOYBEAN SEEDShttps://orcid.org/0000-0001-9318-6155БогдановаК. О.BogdanovaX. O.

Ксения Олеговна Богданова – докторант, 050013, г. Алматы, ул.Каныша Сатпаева, 22;

научный сотрудник лаборатории биологии и биотехнологии растений национальной научной лаборатории коллективного пользования, г. Усть-Каменогорск

Xeniya Olegovna Bogdanova – doctoral student, 050013, Almaty, 22 Kanysh Satpayev str.;

Researcher, Laboratory of Plant Biology and Biotechnology, National Scientific Laboratory of Collective Use, 070002, Ust-Kamenogorsk, 30th Guards Division, 34

bogdanova.xeniya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0049-1511ДоланбаеваГ. Т.DolanbayevaG. T.

Гүлсайын Тойкенқызы Доланбаева – докторант, 050013, г. Алматы, ул.Каныша Сатпаева, 22

научный сотрудник лаборатории биологии и биотехнологии растений национальной научной лаборатории коллективного пользования, г. Усть-Каменогорск

 

Gulsaiyn Toikenkyzy Dolanbayeva – doctoral student, 050013, Almaty, 22 Kanysh Satpayev str.;

Researcher, Laboratory of Plant Biology and Biotechnology, National Scientific Laboratory of Collective Use, 070002, Ust-Kamenogorsk, 30th Guards Division, 34

saia_26@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8887-7111НиколаеваВ. Н.NikolaevaV. N.

Валентина Николаевна Николаева – научный сотрудник лаборатории биологии и биотехнологии растений национальной научной лаборатории коллективного пользования, 

070002, г.Усть-Каменогорск, ул.30-й Гвардейской дивизии, 34

Valentina Nikolaevna Nikolaeva – Researcher at the Laboratory of Plant Biology and Biotechnology of the National Scientific Laboratory of Collective Use, 

070002, Ust-Kamenogorsk, 30th Guards Division, 34

valentina_nn23@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5760-2967КабдрахмановаС. К.KabdrakhmanovaS. K.

Сана Канатбековна Кабдрахманова – руководитель Международного Research & Development (R&D) центра передовых функциональных материалов и их композитов кафедры химических процессов и промышленной экологии,

050013, г. Алматы, ул.Каныша Сатпаева, 22

Sana Kanatbekovna Kabdrakhmanova – Head of the International Research & Development (R&D) Center for Advanced Functional Materials and Their Composites, Department of Chemical Processes and Industrial Ecology, 

050013, Almaty, 22 Kanysh Satpayev str.

skabdrakhmanova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4425-303XКабдрахмановаА. К.KabdrakhmanovaA. K.

Айнур Канатовна Кабдрахманова – заведующая испытательной лабораторией по контролю качества биологических образцов и объектов окружающей среды Международного Research & Development (R&D) центра кафедры химических процессов и промышленной экологии,

050000, г.Алматы, Алмалинский район, ул.Нурмакова, д. 79;

050054, г.Алматы, Турксибский район, ул.Тукая, 33

Ainur Kanatbekovna Kabdrakhmanova – Head of the Testing Laboratory for Quality Control of Biological Samples and Environmental Objects, International Research & Development (R&D) Center, Department of Chemical Processes and Industrial Ecology, 050013, Almaty, 22 Kanysh Satpayev str.;

050000, Almaty, 79 Nurmakova St.;

050054, Almaty, 33 Tukaya St., Turksib District

kabdrahmanovaajnur4@gmail.comКазахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева; Восточно-Казахстанский университет имени Сарсена АманжоловаКазахстанK.I.Satpayev Kazakh National Research Technical University; Sarsen Amanzholov East Kazakhstan UniversityKazakhstanВосточно-Казахстанский университет им. Сарсена АманжоловаКазахстанSarsen Amanzholov Higher Kazakhstan UniversityKazakhstanКазахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. СатпаеваКазахстанK.I.Satpayev Kazakh National Research Technical UniversityKazakhstanКазахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева; ТОО «Научный центр композиционных материалов»; ТОО «Научно-исследовательский институт «TrueScience»КазахстанSatbayev University; LLP «Scientific Center of Composite Materials»; LLP «Scientific Research Institute «TrueScience»Kazakhstan20262907202602(22)356365Copyright © Богданова К.О., Доланбаева Г.Т., Николаева В.Н., Кабдрахманова С.К., Кабдрахманова А.К., 20262026Богданова К.О., Доланбаева Г.Т., Николаева В.Н., Кабдрахманова С.К., Кабдрахманова А.К.Bogdanova X.O., Dolanbayeva G.T., Nikolaeva V.N., Kabdrakhmanova S.K., Kabdrakhmanova A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2501

Эффективность применения фитогормонов в значительной степени ограничивается их стремительной деградацией, неравномерным распределением на поверхности семян и отсутствием контроля за высвобождением в процессе прорастания. В данной работе разработана и исследована многослойная полимерная оболочка на основе метилцеллюлозы с использованием минерального наполнителя (тальк) и полисахаридного наполнителя (картофельный крахмал) для контролируемой доставки фитогормона фузикокцина (FC) на семенной материал сои. Изучены физико-химические характеристики покрытий, равномерность нанесения, кинетика деградации и высвобождение активного вещества при различных температурно-влажностных условиях. Установлено, что композиции на основе метилцеллюлозы и талька обладают более высокой механической стабильностью, меньшей склонностью к набуханию и более продолжительным временем деградации по сравнению с крахмальными системами. Высвобождение FC подчиняется кинетике первого порядка с константой скорости 0,025 ч⁻ ¹ и периодом полувыведения 27,8 ч. Полученные результаты подтверждают перспективность применения разработаных метилцеллюлозно-тальковых оболочек для пролонгированной и контролируемой доставки фитогормонов в технологиях предпосевной обработки семян. В дальнейшем данные будут использованы при исследованиях в области изучения полимерных покрытий в условиях прорастания семян.

The effectiveness of phytohormone application is largely limited by their rapid degradation, uneven distribution on the seed surface, and the lack of control over their release during germination. In this study, a multilayer polymer coating based on methylcellulose was developed and investigated for the controlled delivery of the phytohormone fusicoccin (FC) to soybean seeds using a mineral filler (talc) and a polysaccharide filler (potato starch). The physicochemical properties of the coatings, application uniformity, degradation kinetics, and release of the active compound under different temperature and humidity conditions were evaluated. The methylcellulose-talc compositions exhibited higher mechanical stability, lower swelling tendency, and longer degradation time compared with starch-based systems. The release of FC followed first-order kinetics, with a rate constant of 0.025 h⁻¹ and a half-life of 27.8 h. The obtained results confirm the potential of the developed methylcellulose-talc coatings for the prolonged and controlled delivery of phytohormones in seed pre-sowing treatment technologies. In the future, these findings may be used in further studies of polymer coatings under seed germination conditions.

метилцеллюлозафузикокциноболочка семянконтролируемое высвобождениетальксояmethylcellulosefusicoccinseed coatingcontrolled releasetalcsoybeanДанное исследование финансировалось Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (грант № BR24993105).Committee of Science of the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of KazakhstanReferencesSeeds: Physiology of Development / J.D. Bewley et al // Germination and Dormancy. 3rd ed. – New York: Springer, 2013. – 392 p.Seeds: Physiology of Development / J.D. Bewley et al // Germination and Dormancy. 3rd ed. – New York: Springer, 2013. – 392 p.Finch-Savage W.E. Seed vigour and crop establishment: extending performance beyond adaptation / W.E. Finch-Savage, G.W. Bassel // Journal of Experimental Botany. – 2016. – Vol. 67, № 3. – P. 567-591. https://doi.org/10.1093/jxb/erv490.Finch-Savage W.E. Seed vigour and crop establishment: extending performance beyond adaptation / W.E. Finch-Savage, G.W. Bassel // Journal of Experimental Botany. – 2016. – Vol. 67, № 3. – P. 567-591. https://doi.org/10.1093/jxb/erv490.Growth stimulating and fungicidal properties of succinic acid complexes with silver, copper and boron ions during pre-sowing treatment of soybean seeds / S.K. Kabdrakhmanova et al // Engineered Science. – 2023. – Vol. 26. – Art. 973. https://doi.org/10.30919/es973.Growth stimulating and fungicidal properties of succinic acid complexes with silver, copper and boron ions during pre-sowing treatment of soybean seeds / S.K. Kabdrakhmanova et al // Engineered Science. – 2023. – Vol. 26. – Art. 973. https://doi.org/10.30919/es973.Kapsulirovanie semyan maslichnykh kul'tur kak bezopasnaya sistema primeneniya sredstv zashchity rastenii / A.K. Kabdrakhmanova i dr. // Vestnik NYATs RK. – 2023. – № 3. – S. 111-120. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-111-120. (In Rгssian).Kapsulirovanie semyan maslichnykh kul'tur kak bezopasnaya sistema primeneniya sredstv zashchity rastenii / A.K. Kabdrakhmanova i dr. // Vestnik NYATs RK. – 2023. – № 3. – S. 111-120. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-111-120. (In Rгssian).Seed coating technology: an innovative and sustainable approach for improving seed quality and crop performance / T. Javed et al // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. – 2022. – Vol. 21, № 8. – P. 536-545. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2022.03.003.Seed coating technology: an innovative and sustainable approach for improving seed quality and crop performance / T. Javed et al // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. – 2022. – Vol. 21, № 8. – P. 536-545. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2022.03.003.Marrè E. Fusicoccin: a tool in plant physiology / E. Marrè // Annual Review of Plant Physiology. – 1979. – Vol. 30. – P. 273-288. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.30.060179.001421.Marrè E. Fusicoccin: a tool in plant physiology / E. Marrè // Annual Review of Plant Physiology. – 1979. – Vol. 30. – P. 273-288. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.30.060179.001421.Phytohormones and Plant Growth Regulators – A Review / C.E. Agudelo-Morales et al // Journal of Science with Technological Applications. – 2021. – Vol. 10. – P. 27-65. https://doi.org/10.34294/j.jsta.21.10.66.Phytohormones and Plant Growth Regulators – A Review / C.E. Agudelo-Morales et al // Journal of Science with Technological Applications. – 2021. – Vol. 10. – P. 27-65. https://doi.org/10.34294/j.jsta.21.10.66.Oxidized starch/CMC based biofilm: synthesis and characterization / K. Akatan et al // Physical Sciences and Technology. – 2024. – Vol. 11, № 1-2. – P. 58-63. https://doi.org/10.26577/phst2024v11i1a7.Oxidized starch/CMC based biofilm: synthesis and characterization / K. Akatan et al // Physical Sciences and Technology. – 2024. – Vol. 11, № 1-2. – P. 58-63. https://doi.org/10.26577/phst2024v11i1a7.Synthesis of Cellulose Based Hydrogel With High Absorption Capacity / K. Akatan et al // International Journal of Biology and Chemistry. – 2025. – Vol. 18, № 1. – P. 150-158. https://doi.org/10.26577/IJBCh202518115.Synthesis of Cellulose Based Hydrogel With High Absorption Capacity / K. Akatan et al // International Journal of Biology and Chemistry. – 2025. – Vol. 18, № 1. – P. 150-158. https://doi.org/10.26577/IJBCh202518115.Synthesis and Application of Biodegradable Cellulose Hydrogels From Sunflower Husks as a Water-Retaining Material in Agriculture / A. Battalova et al // Journal of Polymer Science. – 2025. – Vol. 63, № 24. – P. 5402-5413. https://doi.org/10.1002/pol.20240486.Synthesis and Application of Biodegradable Cellulose Hydrogels From Sunflower Husks as a Water-Retaining Material in Agriculture / A. Battalova et al // Journal of Polymer Science. – 2025. – Vol. 63, № 24. – P. 5402-5413. https://doi.org/10.1002/pol.20240486.Cellulose based materials for controlled release formulations of agrochemicals: a review of modifications and applications / L. Pang et al // Journal of Controlled Release. – 2019. – Vol. 316. – P. 187-199. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2019.11.004.Cellulose based materials for controlled release formulations of agrochemicals: a review of modifications and applications / L. Pang et al // Journal of Controlled Release. – 2019. – Vol. 316. – P. 187-199. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2019.11.004.Mechanisms of solute release from porous hydrophilic polymers / R.W. Korsmeyer et al // International Journal of Pharmaceutics. – 1983. – Vol. 15, № 1. – P. 25-35. https://doi.org/10.1016/0378-5173(83)90064-9.Mechanisms of solute release from porous hydrophilic polymers / R.W. Korsmeyer et al // International Journal of Pharmaceutics. – 1983. – Vol. 15, № 1. – P. 25-35. https://doi.org/10.1016/0378-5173(83)90064-9.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.