Дослідження адсорбційної активності детоксикаційного засобу "гель-сорбент" щодо яєчного альбуміну

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

На основі нанорозмірного кремнезему нами було розроблено детоксикаційний засіб «Гельсорбент» у формі стабільної водної дисперсії [1]. Засіб виготовляється у п'яти варіантах: 5 % водна дисперсія нанокремнезему, а також дисперсія нанокремнезему з добавками олії амаранту, олії амаранту й екстракту м'яти, олії льону, олії льону й екстракту м'яти. Добавки було використано для підвищення стабільності дисперсії, покращання її органолептичних властивостей та виключення можливих випадків затримки випорожнення, яка трапляється при застосуванні ентеросорбентів.

Фармакологічні властивості медичних сорбентів (ентеросорбентів й аплікаційних сорбентів) зумовлені їхньою здатністю поглинати (сорбувати) токсичні речовини [2; 3]. Основну групу токсичних речовин становлять токсини, які за хімічною природою є білками. Для їхнього повного і швидкого видалення найбільш ефективними є ентеросорбенти на основі непористого високодисперсного нанорозмірного кремнезему («Полісорб», «Силікс», «Атоксіл»). Тому, відповідно до вимог аналітичної нор мативної документації, фармакологічна активність таких сорбентів на основі нанокремнезему визначається за величиною адсорбції білка [4].

Мета проведеного дослідження полягала у визначенні сорбційних характеристик п'яти зразків засобу «Гель-сорбент» у вигляді водних суспензій чистого нанокремнезему і з додаванням олій лікарських рослин щодо білка -- яєчного альбуміну (М=(39±4) КДа).

Раніше було встановлено, що максимальна адсорбція досягається через 1 год контакту желатину з нанокремнеземом і подальше збільшення часу адсорбції не впливає на її величину [5].

При дослідженні адсорбції в статичних умовах використовували вихідний розчин яєчного альбуміну з концентрацією 25 мг/мл. Для цього необхідну наважку білка розчиняли у лимоннофосфатному буфері з постійним значенням рН=5 при активному перемішуванні на магнітній мішалці не менше 40 хв. З вихідного розчину готували 10 розчинів по 10 мл з різною концентрацією білка від 5 до 25 мг/мл.

Суспензії з постійною концентрацією нанокремнезему (1 % мас) і змінною концентрацією білка витримували протягом 1 год, періодично перемішуючи і контролюючи значення рН. Потім суспензії центрифугували (7000 об ./хв, 15 хв) і визначали концентрацію білка у рівноважних розчинах за біуретовою реакцією. Оптичну густину одержаних біуретових розчинів вимірювали на спектрофотометрі «Спекорд М-40» (Німеччина) у максимумі смуги поглинання X=546 нм. Рівноважну концентрацію білка у розчині розраховували за допомогою поперед ньо одержаного калібрувального графіка залежності оптичної густини біуретових розчинів від концентрації білка. Величини адсорбції визначали за різницею вихідної та рівноважної кон центрацій у розчині. Було одержано ізотерми адсорбції (рис. 1).

Рис. 1. Ізотерми адсорбції яєчного альбуміну на поверхні нанокремнезему: 1 -- суспензія нанокремнезему; 2-5 -- суспензії нанокремнезему з додаванням олії (2 -- амаранту; 3 -- амаранту й екстракту м'яти; 4 -- льону; 5 -- льону й екстракту м'яти)

Такі ізотерми добре описуються рівнянням Ленгмюра [6], де представлені як:

де А і Амакс -- величини адсорбції розчиненої речовини відповідно при деякому значенні С і при заповненні всіх активних центрів поверхні; С -- рівноважна концентрація розчиненої речовини; к--константа адсорбції, що характеризує спорідненість адсорбованої речовини до поверхні.

Табл. 1

У координатах С/А-С ізотерма має вигляд прямої лінії. Це дозволяє розрахувати значення максимальної адсорбції, яке за визначенням відповідає ємності моношару [7]. Одержані величини Амакс желатину для досліджених зразків наведено в табл. 1.

За даними літератури, величина максимальної адсорбції білка на поверхні нанорозмірного кремнезему залежно від будови білків (лінійна, глобулярна) та молекулярної маси може становити від 300 до 650-700 мг/г [2; 3; 5; 7; 8]. Усі досліджені зразки вкладаються у наведений діапазон.

Значення адсорбційної активності базового зразка «Гель-сорбент» у формі 5 % водної дисперсії є близьким до максимального рівня. Додавання у 5 % водну дисперсію нанокремнезему 0,9 % мас. рослинних олій призводить до незначного (20-25 %) зменшення адсорбції альбуміну. Додаткове введення екстракту м'яти у випадку олії льону практично не вплинуло, а у олії амаранту дещо підсилило ефект зменшення величини адсорбції альбуміну.

Важливим для розуміння властивостей засобу «Гель-сорбент» є питання його структури й особливостей взаємодії трьох складових частин -- молекул води, наночастинок кремнезему і макромолекул олії. Базовий зразок складається з нанокремнезему і води та являє собою стабільну суспензію, а щодо інших зразків питання складніше. Гіпотетично можливі два варіанти будови дисперсій. Перший: олія при її додаванні сорбується на поверхні нанокремнезему, тому маємо схожу з базовим зразком суспензію, у якій поверхня сорбенту частково вкрита макромолекулами олії. Другий варіант полягає у тому, що при додаванні у суспензію нанокремнезему олії та її інтенсивному перемішуванні утворюються мікронні краплі олії, вкриті наночастинками кремнезему, що стабілізує їх у водному середовищі.

У цьому разі ми маємо емульсію типу «масло у воді», де нанокремнезем відіграє роль поверхнево-активної сполуки.

Для остаточного вибору між цими варіантами необхідні детальні дослідження, а поки що ми одержали попередні дані, які схиляють нас до другого варіанта. Для цього до 5 % водної суспензії нанокремнезему додали 0,9 % мас. олії льону, яка має жовте забарвлення, і перемішали їх механічною мішалкою протягом 10 хв при 1500 об./хв. Стабільна суспензія, що утворилась, практично не відрізнялася від вихідної -- вона набула лише ледь помітного жовтуватого відтінку (рис. 2, б).

При змішуванні за тих же самих умов (ю= = 1500 об./хв; т=10 хв) олії льону з водою утворюється емульсія, яка зовні схожа на попередню дисперсію «вода-нанокремнезем-олія». Проте на відміну від неї, вже через 5-10 хв спостерігається її розшарування (рис. 2, а).

Слід відмітити, що послідовність поєднання компонентів дисперсії відіграє дуже важливу роль. Було виявлено, якщо у воду налити спочат ку олію, а потім додати нанокремнезем у вигляді сухого порошку, то навіть після інтенсивного перемішування гомогенна дисперсія не утворюється (рис. 3). Можна припустити, що у цьому разі олія і нанокремнезем утворюють макроскопічні частинки, які не змішуються з водою.

Рис. 2. Дисперсії: а -- «вода-олія льону», б -- «водананокремнезем-олія льону» через 10 хв після інтенсивного перемішування (ю=1500 об./хв; т=10 хв)

нанокремнезем сорбент альбумін токсичний

Рис. 3. Суміш «вода-нанокремнезем-олія льону» до (а) і після (б) перемішування (ю=1500 об./хв; т=10 хв

Вирішення питання про будову дисперсій «вода-нанокремнезем-олія» потребує подальших ретельних досліджень, які планується провести.

Досліджуваний засіб «Гель-сорбент» як у базовому варіанті, так і з добавками олій льону й амаранту, а також екстрактом м'яти зберігає основні характеристики «Силіксу» та інших кремнеземних ентеросорбентів: високу сорбційну активність і високу швидкість адсорбції білка, але водночас він характеризується новими позитивними властивостями.

Література

1. Створення стабільних водних дисперсій нанорозмірного кремнезему як сорбційно-детоксикаційного засобу медичного призначення / Є.П. Воронін та ін. Поверхность. 2016. Вып. 8 (23). С. 267-283.

2. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / ред. НАН Украины А.А. Чуйко. Київ: Наукова думка, 2003. 416 с.

3. Николаев В.Г., Михаловский С.В., Гурина Н.М. Современные энтеросорбенты и механизмы их действия. Эфферентная терапия. 2005. Т. 11, № 4. С. 3-17.

4. ОФС. 1.2.3.0021.15 Определение адсорбционной активности энтеросорбентов.

5. Дослідження стабільності адсорбційних властивостей водних суспензій високодисперсного кремнезему по відношенню до альбуміну / Є. П. Воронін та ін. Фармацевтичний журнал. 1999. № 4. С. 61-64.

6. Тарасевич Ю.И., Смирнова В.А., Монакова Л.И. Адсорбция альбумина на кремнеземе. Коллоидный журнал. 1978. Т. 40, № 6. С. 1214-1216.

7. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии: учебник для вузов. Москва: Химия, 1982. 400 с.

8. Геращенко І.І. Ентеросорбенти: лікарські засоби і дієтичні добавки. Київ: НАН України, ІХП ім. О.О. Чуйка, 2014. 250 с.

Размещено на Allbest.ru