COMPARATIVE ASSESSMENT DETOXIFICATION EFFICIENCY NATURAL ORGANIC ENTEROSORBENTS

Full Text

Актуальность. Энтеросорбция является составной частью эфферентной терапии. Наиболее безопасными для человека считаются природные органические энтеросорбенты. Активированный уголь получают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения, в частности березового древесного угля, Полифепан в результате переработки лигнина, а комбинированный препарат Карбопект из березового угля, пектина и целлюлозы. На сегодняшний день большое внимание уделяется изучению комбинированных сорбентов с различными механизмами сорбции [1, 5, 6]. Специфическим показателем качества для всех препаратов класса энтеросорбентов является сорбционная активность [7, 8]. Целью данной работы являлась сравнительная оценка сорбционной активности природных органических энтеросорбентов по отношению к катионам некоторых d-металлов. Материал и методы исследования. Объектами исследования являлись зарегистрированные энтеросорбенты: «Активированный уголь» (порошок растертых таблеток), полученный из экологически чистой древесины березы (ОАО «Ирбитский химфарм завод», Россия); «Полифепан» (ЗАО Сайтек, С-Петербург, Россия), получаемый из гидролизного лигнина содержит соответственно лигнина 40-88%, трудногидролизуемых полисахаридов 13-45%, смолистых веществ лигногуминового комплекса 5-19% и зольных элементов 05-10% [2]; «Карбопект» (ЗАО «Медисорб», Пермь, Россия), включает активированный угль (натуральный березовый) - 50%, пектин (натуральный яблочный) - 20%, микрокристаллическую целлюлозу (натуральная хлопковая) - 30% [3]. В качестве сорбатов были выбраны ионы разных классов опасности: Pd2+ и Zn2+ (1 класс опасности) и Ni2+ (2 класс) [4]. Среди этих металлов наиболее широко распространён свинец. Отравление его соединениями занимает первое место по частоте среди всех соединений металлов. Свинец попадает в почву при добыче свинцовых руд, как отход металлургии, а также из свалок, куда попадают использованные электрические аккумуляторы, краски, сплавы металлов. Значительным источником свинца являются выхлопные газы автомобилей, использующие этилированный бензин. И даже если в атмосфере и питьевой воде поддерживается необходимый уровень ПДК свинца, это еще не гарантия безопасности. По мнению ВОЗ на сегодняшний не известен уровень воздействия свинца, который можно было бы считать безопасным. Это обусловлено тем, что свинец, попадая в организм, сначала накапливается в костях и зубах в виде нерастворимых соединений, но под влиянием определенных условий (например, беременность или болезнь) начинает переходить в кровь и может вызвать отравления (даже в острой форме). Одним из способов профилактики является энтеросорбция. Поэтому по сорбционной активности сорбентов в отношении выбранных ионов можно судить о качестве препаратов. Определение сорбционной активности энтеросорбентов по отношению к катионам d-металлов проводили согласно методике [5, 6]. В качестве сорбатов использовали соли Pb(NO3)2, (СН3СОО)2Zn и NiCI2 квалификации «х.ч.». На основании полученных данных рассчитывали сорбционную активность лекарственной формы (АT, мг/г) по отношению к ионам тяжелых металлов по формуле: , (1) где m - масса энтеросорбента, г; V - объем водного раствора соли металла, л; C0 - начальная концентрация ионов металлов, моль/л; CT - текущая концентрация ионов металлов, моль/л; М - молярная масса ионов металлов, г/моль. Полученные результаты и их обсуждение. Из полученных данных, приведенных в таблице, видно, что по увеличению сорбционной активности в отношении d-металлов исследуемые сорбенты можно разместить в следующей последовательности: Активированный уголь ≤ Полифепан < Карбопект. Данная зависимость, по всей видимости, обусловлена природой сорбента, т.е. различиями в радиусе пор, площади активной поверхности сорбента, в химической структуре и природе. Большое значение для энтеросорбции имеет пористость, полная удельная поверхность и химическая природа сорбента (гидрофобность или гидрофильность). Таблица - Сравнительная характеристика сорбционной активности зарегистрированных энтеросорбентов Энтеросорбент Активированный уголь «Полифепан», «Карбопект» АT(Pb2+), мг/г 51,80 36,88 199,50 АT(Zn2+), мг/г 20,13 24,51 61,40 АT(Ni2+), мг/г 18,35 22,02 52,00 Активированный уголь имеет гидрофобную, с преобладанием микропор поверхность [7]. Площадь активной поверхности абсорбции на грамм вещества равна 1,5-2 м2 /г, полная удельная поверхность 478,8 м2 /г [8]. Полифепану характерно наличие двух мезопористых структур, с радиусом 3-10 нм и 100-150 нм c площадью активной поверхности абсорбции на 1 грамм вещества до 100 м2/г [7], при этом полная удельная поверхность 1,1 м2 /г [8]. В отличие от Активированного угля Полифепан обладает маленькой площадью удельной поверхностью, но более измененной пористой структурой. За счёт увеличения количества и объёма пор переходного диаметра (мезопор), Полифепан способен удерживать молекулы-сорбаты средних Ван-дер-ваальсовских диаметров. Не исключена возможность возрастания сорбции ионов d- металлов на Полифепане из-за присутствия большого количества активных гидрофильных центров на поверхности адсорбента [9]. Химическая структура Полифепана характеризуется значительным количеством как полярных, так и неполярных функциональных групп, что предполагает сродство адсорбента как к гидрофильным адсорбтивам, так и гидрофобным [10]. Высокая сорбционная активность препарата Карбопект к ионам тяжелых металлов вероятно обусловлена содержанием как активированного угля, сорбента с высокой удельной поверхностью, так и гидрофильностью целлюлозы и пектина. В литературе представлены различные взгляды по поводу механизма сорбции d-металлов целлюлозо- и пектинсодержащими сорбентами. В работе отмечается, что отличительным свойством пектиновых полисахаридов является способность поглощать большое количество воды и образовывать гели, что лежит в основе способности пектина связывать и прочно удерживать ионы металлов и другие ионизированные молекулы. Авторы, сорбционные свойства биополимеров объясняют наличием в молекуле пектина карбоксильных и гидроксильных групп галактуроновой кислоты обуславливающих хелатные свойства пектинов. Чем меньше этерифицирован пектин, тем легче образуются хелаты металлов. В качестве возможных механизмов сорбции ионов металлов на полисахаридных материалах различные авторы рассматривают процессы ионного обмена на группах -СООН, то есть целлюлоза, пектин выступают в качестве катионита. Согласно литературным данным [6] многие двухвалентные металлы образуют устойчивые гидроксокомплексы типа [Ме(ОН)]+, [Ме(ОН)2], [Ме2(ОН)4]2- [Ме(ОН)3]- при рН 5 - 11. Лигандами в комплексах могут быть не только анионы гидроксила, но и молекулы воды [Ме(Н2О)6]2+. Преобладающей формой в интервале рН 1 - 5 является Ме2+. Образование Me(OH)2 возможно в зависимости от природы металла при рН>7-8. Учитывая, что в наших условиях проведения сорбции в водных растворах в интервале рН 6-7 формой присутствия исследуемых металлов в растворе может быть [Ме(ОН)]+ [6] или [Ме(Н2О)6]2+ [14], уравнения сорбции могут быть представлены в общем виде: 2 [- COOH] + [Ме(ОН)]+ → [-(COO)2Me] + H2O или 2 [- COOH] + [Ме(Н2О)6]2+ → [-(COO)2Me] + 6H2O + 2Н+ Во всех исследуемых системах наблюдается следующий порядок увеличения сорбционной емкости в ряду изученных ионов металла: Ni2+ < Zn2+ < Pb2+. Увеличение адсорбционной активности от Ni2+ к Pb2+ возможно обусловлено некоторым различием в ионных радиусах гидроксо- и аквакомплексов, а также в их устойчивости и общей реакционной способности. Однако указанные предположения требуют более глубокого обоснования и изучения, что не являлось целью работы. Выводы. Таким образом, комбинированный препарат Карбопект обладает высокой сорбционной емкостью по отношению к катионам d-металлов по сравнению с однокомпонентными энтеросорбентами используемыми в медицинской практике: Активированный уголь и Полифепан. Комбинация биополимерных энтеросорбентов с минеральными позволяет получать препараты более высокого качества, по сравнению с моносорбентами. Следовательно, направление создания новых препаратов на основе комбинирования сорбентов разной полярности представляет собой перспективную задачу.

About the authors

E. I Ryabinina

Voronezh State Medical University

E. E Zotova

Voronezh State Medical University

References