Способ получения порошка железа фармакологически-лечебного назначения

 

Изобретение относится к области получения металлических порошков и может быть использовано в химической промышленности, медицине. В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ получения порошка железа, в котором взаимодействие исходного порошка железа с веществом полимерной природы обеспечило бы получение частиц, характеризующих гидрофильными свойствами поверхности, т.е. придало бы порошку фармакологические свойства. Для решения поставленной задачи предложен способ получения порошка железа, в котором частицы порошка железа размером 0,15-0,35 мкм обрабатывают физиологическим активным полимером /ФАП/, в качестве которого используют ФАП, растворимый в воде и органическом растворителе. При этом, ФАП используют в виде раствора в органическом растворителе или воде концентрации 0,1-1,0% мас. Порошки железа, полученные предложенным способом, могут быть использованы для внутривенного и внутримышечного введения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения металлических порошков и может быть использовано в химической промышленности, медицине.

Известно использование в медицинской практике порошков железа, полученных электроосаждением с последующей обработкой в магнитном поле и обладающих бактерицидными свойствами, которые характеризуются зоной задержки роста Staph. aureus 209 /P/, равной 16-30 мм /1, А.с СССР N 1394749, МКИ⁵ C 25 C 5/02, A 61 K 33/26, 1986/.

Известны способы получения высокодисперсного порошка железа путем восстановления оксидов железа /размер частиц 0,3 мкм/ /2, Karman E.N. Fine particles of Iron and their preparation-appl. Phys, 1956, У.6, N 12, Р. 42-49/, химическим восстановлением солей железа из водных растворов /частицы сферической формы размером до 3 мкм/ /3, Jwasari S. Nagai K. Sci. Kept. Res. Inst. Tohoru Univ, 1983, У. 15, N 1, Р. 85-87/ и электроосаждением из двухслойной электролитической ванны, содержащей в нижнем слое водный раствор соли железа, а в верхнем поверхностно-активное вещество /частицы дендритной формы размером 0,1-1,0 мкм/ /4, А.с. СССР, N 53852, Кл. 12:1, 1938 г./.

Как показали наши исследования, высокодисперсные порошки железа, полученные способами /2-4/, не обладают бактерицидными и фармакологическими свойствами.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является способ получения порошка железа, обладающего бактерицидными свойствами /1/.

В электролизер закрытого типа, оборудованный вращающимся катодом и неподвижным анодом из железа "Армко", заливают водный раствор соли железа - хлорида, сульфата, серно-аммиачного раствора.

Режим электроосаждения магнитного порошка для примера конкретного выполнения способа составляет: pH электролита 1-5, катодная плотность тока 1-10 А/дм², температура 10-80^oC. Концентрация соли в электролите 25-300 г/л в зависимости от заявляемой дисперсности получаемых частиц.

После окончания электролиза верхний слой отделяют от нижнего, порошок промывают этиловым спиртом и сушат в вакуумном шкафу до постоянного веса. Полученный продукт представляет собой черный магнитный порошок с размером частиц 0,1-1,0 мкм, имеющий форму дендритов и содержащий 57% металлической фазы.

Навески порошка с размером частиц 0,15-0,35 мкм намагничивают в постоянном магнитном поле напряженностью от 4 до 120 кА/м на установке для испытания магнитотвердых материалов У 5022. Бактерицидные свойства определяли методом агаровых лунок /5, Навашин С.М. Фомина И.П. Рациональная антибиотикотерапия: Справочник. М. Медицина, 1970. с. 42, 495 С./ на музейном штамме золотистого стафилококка Staph. aureus 209 /Р/. Для этого расплавленную агаризованную среду разливали по 20 мл в стерильные чашки Петри диаметром 100 мм. Перед заражением Staph. aureus 209 /P/. Для этого расплавленную агаризованную среду разливали по 20 мл в стерильные чашки Петри диаметром 100 мм. Перед заражением Staph. aureus 209 /P/ поверхность среды подсушивают в течение 40 мин при комнатной температуре. Бактериальную взвесь золотистого стафилококка в количестве 1 мл равномерно распределяют по поверхности среды. Затем с помощью пробирок диаметром 10 мм проделывают лунки в среде и в лунки засыпают навески порошка по 5 мг. Результаты учитывают через 24 ч после выдерживания чашек при температуре 37^oC. В качестве результатов фиксируется зона задержки роста микроорганизмов вокруг лунки с навеской порошка, включая лунку, с помощью линейки.

Порошки железа, полученные данным способом, обладают бактерицидными свойствами, которые характеризуются зоной задержки роста Staph aureus 209 /P/, равной 16-30 мм. Зона соизмерима с зоной действия антибиотика мономицина /5, с. 245/.

Однако способ получения порошка железа /5/ сложный, многостадийный, энергоемкий. Как показали наши исследования, данный способ не обеспечивает получения порошка железа, обладающего фармакологическими свойствами, что в значительной степени ограничивает его использование в медицине, например, для внутривенного и внутримышечного введения. Это обусловлено гидрофобностью поверхности порошков железа.

В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ получения порошка железа, в котором взаимодействие порошка железа не обладающего, так и обладающего бактерицидными свойствами, с веществом полимерной природы обеспечило бы получение порошка, характеризующего гидрофильными свойствами поверхности, что позволило бы использовать его для внутривенного и внутримышечного введения, т.е. придало бы порошку фармакологические свойства.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения порошка железа, в котором частицы порошка железа размером 0,15-0,35 мкм обрабатывают физиологически активным полимером /ФАП/, в качестве которого используют ФАП, растворимый в воде и органическом растворителе. При этом физиологически активный полимер используют в виде раствора в органическом растворителе или воде концентрации 0,1-1,0% мас.

Установлено, что взаимодействие порошка железа размером частиц 0,15-0,35 мкм, полученного одним из известных способов /1-4/, с ФАП в виде раствора в органическом растворителе или воде, характеризуется возникновением физико-химических связей порошка и полимера с образованием поверхности, обладающей гидрофильными свойствами, что придает полученным частичкам порошка фармакологические свойства и позволяет их использовать для внутривенного и внутримышечного введения. При этом обработка порошка железа, обладающего бактерицидными свойствами, приводит к усилению этих свойств у вновь полученного порошка, что характеризуется зоной задержки роста Staph. aureus 209 /P/, равной 25-45 мм.

Способ реализуется следующим образом. Порошок железа размером частиц 0,15-0,35 мкм обрабатывают раствором физиологически активного полимера /ФАП/ концентрации 0,1-1,0% мас. При обработке порошков железа, полученных методами химического восстановления, используют водные растворы ФАП, а при обработке электролитического железа органический раствор ФАП. Смесь порошка железа и раствора полимера тщательно перемешивают. Процесс осуществляют до получения гидрофилизованной поверхности порошка. Время перемешивания в водных растворах ФАП составляет 10-12 ч, в органических растворах ФАП 2-3 ч. Затем порошок отделяют от раствора ФАП, например, центрифугированием и высушивают до постоянного веса. Полученный порошок характеризуется теплотой взаимодействия полимер порошок железа E, равной 11-22 Дж/г, что свидетельствует об образовании гидрофилизованной поверхности частиц порошка, т.е. о придании порошку фармакологических свойств.

Степень гидрофилизации порошка железа оценивали по теплоте взаимодействия исходных высокодисперсных порошков железа с ФАП. Измерения проводили пери помощи микрокалориметра ДАК-1-1А. Навеску порошка 0,1 г вакуумировали при температуре 353±05 K в специальных ампулах при остаточном давлении 1,33 H/м². Измерения проводились при 303±0,5 K без учета теплового эффекта от разбития ампулы, термостатирование образцов проводилось в течение 3 ч. Запись тепловых эффектов взаимодействия полимер-железо проводилось при помощи самопишущего потенциометра КСП-4 при скорости записи 2400 мм/ч. Расчет интегральной теплоты взаимодействия вели с помощью прецизионного интегратора ИП-4. При достижении значения теплоты взаимодействия полимер-порошок железа 11 Дж/г проявляются гидрофильные свойства поверхности.

К ФАП относятся такие высокомолекулярные соединения, которые могут обладать как собственной физиологической активностью, так и проявлять ее во всевозможных конструктивах с другими материалами и веществами /6, Платэ Н.А. Васильев А.Е. Физиологически активные полимеры. М. Химия, 1987. 293 с./.

В качестве физиологически активных полимеров используют.

1. Поливинилпирролидон карбоцепной линейный полимер аморфной структуры; белый порошок; растворим в воде и органических растворителях /ФС 42 Серия 1194-78/ 2. 1,2-Этилен-бис-(N-диметилкарбодецилоксиметил) аммония дихлорид, этоний белый порошок, растворим в воде и спирте ГОСТ 24207-80 3. Стеаратпальмитатсахароза белый порошок, растворим в воде и органических растворителях. ГОСТ 124207-80.

В качестве порошка железа используют частицы, полученные восстановлением оксидов железа /3/, химическим восстановлением слой железа из водных растворов /4/, электроосаждением /5/.

В качестве органического растворителя используют: 1. Этиловый спирт ТУ 19П-3969 2. Изопропиловый спирт ТУ 6-09-402-87 Пример 1. Берут 5 г порошка железа дендритной формы размером частиц 0,2 мкм, обладающего бактерицидными свойствами, характеризующимися зоной задержки роста Staph aureus 4209 /P/, равной 30 мм, получен электроосаждением по способу /1/. Порошок помещают в сосуд, содержащий 100 мл 0,5% мас. поливинилпирролидона в этиловом спирте и перемешивают в течение 2 ч. Порошок отделяют от раствора ФАП центрифугированием и высушивают при комнатной температуре до постоянного веса. Полученный порошок обладает гидрофильной поверхностью, характеризующейся теплотой взаимодействия порошок железа ФАП E 17,5 Дж/г; бактерицидными свойствами, характеризующимися зоной задержки роста Staph. aureus 209 /P/, равной 45 мм, и фармакологическими свойствами, что подтверждают испытания порошка в эксперименте /таблица, пример 3/.

Пример 2. Берут 5 г порошка железа сферической формы размером частиц 0,2 мкм, полученного химическим восстановлением солей железа из водных растворов /3/, порошок помещают в сосуд, содержащий 100 мл 0,5% мас. поливинилпирролидона в воде и перемешивают в течение 10 ч. Порошок отделяют от раствора ФАП центрифугированием и высушивают при комнатной температуре до постоянного веса. Полученный порошок обладает гидрофильной поверхностью, что характеризуется теплотой взаимодействия порошок железа ФАП E 17 Дж/г и фармакологическими свойствами /таблица, пример 15/.

В таблице отражена зависимость фармакологических и бактерицидных свойств, полученных предложенным способом порошков железа от природы используемых ФАП и растворителей, а также от формы и способа получения порошка железа.

Установлено, что обработка порошка железа раствором ФАП в заявляемом диапазоне концентраций придает порошку железа фармакологические свойства за счет гидрофилизации его поверхности /таблица, пример 1 18/. При этом наблюдается усиление бактерицидных свойств обработанного порошка железа по сравнению с указанными свойствами исходного порошка /таблица, пример 1 10, 23/.

Пример 3. Берут 5 г порошка дендритной формы размером частиц 0,2 мкм, обладающего бактерицидными свойствами, характеризующимися зоной задержки роста Staph aureus 209 /P/, равной 30 мм, получен электроосаждением по способу /1/. Порошок помещают в сосуд, содержащий 100 мл 0,5% мас. поливинилпирролидона в неполярном растворителе гептане и перемешивают в течение 2 ч. Порошок отделяют от раствора ФАП центрифугированием и высушивают при комнатной температуре до постоянного веса. Полученный порошок обладает гидрофильной поверхностью, характеризующейся теплотой взаимодействия порошок железа ФАП E 16,3 Дж/г; бактерицидными свойствами, характеризующимися зоной задержки роста Staph. aureus 209 /P/, равной 39 мм /таблица, пример 27/.

Запредельное снижение концентрации раствора ФАП приводит к неполной гидрофилизации поверхности порошка и, как следствие, к невозможности приготовления взвесей порошка для внутривенного и внутримышечного введения /пример 21/.

Запредельное повышение концентрации раствора ФАП приводит к увеличению вероятности агрегирования частиц, следствием чего является закупорка и травмирование сосудов. Размер частиц порошка железа 0,15 0,35 мкм является оптимальным с точки зрения обеспечения продвижения полученного порошка при внутривенном и внутримышечном введении. Использование порошка железа с размером частиц как ниже, так и выше оптимального диапазона приводит к закупорке как мелких кровеносных сосудов /пример 19/, так и крупных сосудов /пример 20/ и их травмированию.

Преимущества предложенного способа получения порошка железа по сравнению с известными подтверждается данными таблицы. Обработка порошка железе, полученного любым из известных способов, раствором ФАП обеспечивает придание порошку фармакологических свойств, что не достигается ни одним из известных способов.

Достижение эффекта придания порошку железа фармакологических свойств возможно при использовании в качестве физиологически активного полимера /ФАП/: природных ФАП, например белков, полисахаридов; синтетических ФАП, например поливинилового спирта, п-поливинилпирролидона; искусственных ФАП, например производных декстрана, целлюлозы; полусинтетических ФАП, например полимеров, к основным цепям которых присоединены алкалоиды, антибиотики, ферментные препараты или др. /Энциклопедия полимеров, изд-во "Советская энциклопедия", 1977, т. 3, стр. 735 738/.

Достоинством способа является усиление уже имеющихся бактерицидных свойств порошка железа при получении обработанных ФАП порошков, что позволит их эффективно применять для лечения.

Следует отметить, что полученные предложенным способом порошки возможно использовать для транспортирования лекарств в орган-мишень, т.к. его фармакологические свойства и магнитная структура позволяет без ущерба для организма под действием магнитного поля перемещать в орган-мишень.

Формула изобретения

1. Способ получения порошка железа фармакологически-лечебного назначения на основе сформированных частиц железа размером 0,15 0,35 мкм, отличающийся тем, что порошок обрабатывают физиологически активным полимером, растворимым в воде и органическом растворителе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что физиологически активный полимер используют в виде раствора в органическом растворителе или воде концентрации 0,1 1,0 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2