Энтеросорбент для выведения тяжелых металлов
Изобретение относится к медицине, к пищевой промышленности и предназначено для выведения из организма токсичных веществ, для профилактики отравлений ионами тяжелых металлов и т.п. Энтеросорбент содержит полисахарид и бемит при следующем соотношении компонентов, мас.%: полисахарид 45-80, бемит остальное. В качестве полисахарида Энтеросорбент содержит хитозан, или лигнин, или микрокристаллическую целлюлозу. Изобретение обеспечивает высокую адсорбционную способность по отношению к ионам тяжелых металлов и возможность использования одной разновидности полисахарида. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.
Изобретение относится к медицине, к пищевой промышленности (биологически активные добавки) и предназначено для выведения из организма токсичных веществ, для профилактики отравлений ионами тяжелых металлов и т.п.
Известен композиционный энтеросорбент (патент РФ по заявке №2002120546, МПК 7 А 61 К 35/78, опубл. 20.03.2004 г.), содержащий порошковую смесь из шести компонентов при следующем соотношении, мас.%:
| Лигнин гидролизный | 25,0-35,0 |
| Микрокристалическая целлюлоза (КМЦ) | 25,0-35,0 |
| Высокодисперсный кремния диоксид | 25,0-35,0 |
| Пектин | 4,0-6,0 |
| Крахмал | 2,0-4,0 |
| Кальция или магния стеарат | 0,5-1,0 |
Основным недостатком композиционного энтеросорбента является низкая адсорбционная способность по отношению к катионам (не более 60%) и анионам (32%) тяжелых металлов (как следует из далее приведенной табл.2). Кроме того, он включает в себя четыре вида разновидности полисахаридов в заданном количественном соотношении, что вызывает необходимость приобретения каждого из них и использования при получении энтеросорбента в требуемом количестве каждого.
Наиболее близким к предложенному решению является выбранный нами за прототип гелевый раствор хитозана (патент РФ №2175234, МПК 7 А 61 К 35/56, опубл. 27.10.2001 г.), приготовленного в 1%-ном растворе уксусной кислоты, который применяется в способе выведения свинца и никеля из организма животных.
Основным недостатком известного решения является низкая адсорбционная способность по отношению к тяжелым металлам. Так, например, проведенные эксперименты показали, что гелевый раствор хитозана снижает содержание хромат-иона (CrO4 2-) в растворе на 88%, т.е. ниже предложенного энтеросорбента на 12%.
Основным техническим результатом предложенного изобретения является высокая адсорбционная способность по отношению к ионам тяжелых металлов до 100% (табл.2 и 3). Кроме того, для приготовления этого энтеросорбента достаточно использовать только одну разновидность полисахарида.
Указанный технический результат достигается тем, что энтеросорбент, содержащий полисахарид, согласно предложенному решению, дополнительно содержит бемит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полисахарид | 45-80 |
| Бемит | Остальное |
Кроме того, в качестве полисахарида предложенный энтеросорбент содержит хитозан, или лигнин, или микрокристаллическую целлюлозу.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественные всем признакам заявляемого энтеросорбента, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Пример конкретного выполнения.
Дня получения заявленного энтеросорбента 1,5 г полисахарида, а именно лигнина в виде препарата полифепан (Polyphepanum) производства ООО "Экосфера", г. Великий Новгород, Р.80/1211/3 замочили в 400 мл воды на 3,5 часа для образования гелевого раствора. Каплю раствора исследовали с помощью электронного просвечивающего микроскопа JEM 100 CXII (Япония). Электронная фотография приведена на фиг.1. Бемит получали взаимодействием порошка алюминия с водой в слабощелочной среде. Для этого к полученному гелевому раствору добавляли 0,45 г алюминиевого порошка (ГОСТ 5494-95) и 2 мл концентрированного раствора NH4OH для создания щелочной среды. Полученную смесь подогревали до 50°С и оставляли до полного окончания реакции алюминиевого порошка с водой. Затем полученную смесь отфильтровывали на воронке Бюхнера с помощью водоструйного насоса, промывали до нейтральной рН. Осадок энтеросорбента сушили при 50-75°С, а затем стерилизовали в сушильном шкафу при 160°С в течение 1 часа. Полученный энтеросорбент также исследовали на электронном микроскопе. Электронная фотография представлена на фиг.2. Из сравнения фиг.1 и 2 видно, что в заявленном энтеросорбенте волокна полисахарида (лигнина) покрыты мелкокристаллическими частицами бемита. Изучение рентгенофазового состава образца полученного энтеросорбента проводили на приборе ДРОН-2 с использованием R-излучения меди с длиной волны 1,54178 и никелевым бета-фильтром. Дифрактометрические характеристики образца приведены в табл.1, из которой следует, что в качестве кристаллической фазы образец содержит бемит. Примесей других кристаллических фаз не обнаружено.
| Таблица 1 | ||
| № дифракционной линии | Экспериментальное значение межплоскостных расстояний dэксп., Å | Справочное значение межплоскостных расстояний dсправ., (ASTM#21-1307) Å |
| для AlOOH (бемит) | ||
| 1 | 6,1 | 6,11 |
| 2 | 3,167 | 3,164 |
| 3 | 2,348 | 2,346 |
| 4 | 1,98 | 1,983 |
| 5 | 1,865 | 1,86 |
| 6 | 1,847 | 1,85 |
Аналогичным образом получали энтеросорбент при использовании в качестве полисахарида микрокристаллической целлюлозы (Cellulose microcrystalline, powder, регистр, номер по Chem. Abstr. 9004-34-6) или хитозана (Chitosan, from crab shells, регистр, номер по Chem. Abstr. 9012-76-4).
Испытания образцов энтеросорбента на адсорбционную способность по отношению к ионам тяжелых металлов Cd2+, Cu2+, CrO4 2- проводили следующим образом. Навеску 0,10 г энтеросорбента, содержащего полисахарид и бемит, заливали 10 мл бидистиллированной воды. Затем добавляли по каплям раствор соляной кислоты до рН=5,5, после чего в полученный раствор вводили раствор соли металла до концентрации 10 мг/л (10 РРМ). Раствор перемешивали стеклянной палочкой и оставляли на 4 часа. Затем отфильтровывали его через фильтр "синяя лента" и проводили определение тяжелых металлов методом инверсионной вольтамперометрии. Катионы определяли на ртутном пленочном электроде с серебряной подложкой. Хромат-анион определяли на рабочем графитовом электроде. Электрод сравнения - хлор-серебряный в 1 М KCl. Электрохимическая ячейка - кварцевый стаканчик емкостью 15 мл. Удаление растворенного кислорода проводили УФ-излучением ртутной кварцевой лампы, встроенной в анализатор, по способу, предложенному в работе [Э.А.Захарова, Г.М.Мокроусов, В.Н.Волкова, В.Н.Лисецкий //Журнал аналит. химии. - 1983. - т.38, вып.9. - с.1584-1586], на фоне 0,5 М муравьиной кислоты. Вольтамперометрические кривые регистрировали на анализаторе типа СТА-1 (изготовитель фирма ИТМ, г. Томск, РФ), совмещенном с компьютером. Оценку концентрации ионов проводили методом добавок.
Данные по сорбционной способности образцов заявляемого энтеросорбента, содержащих полисахарид и бемит, а также аналога и прототипа приведены в табл.2.
| Таблица 2 | ||||
| № образца | Характеристика | % сорбции ионов тяжелых металлов | ||
| Cd2+ | Cu2+ | CrO4 2- | ||
| 1 | Лигнин+бемит | 83,0 | 99,92 | 95,0 |
| 2 | Хитозан+бемит | 94,6 | 100 | 100 |
| 3 | МКЦ+бемит | 75,0 | 85,0 | 100 |
| 4 | Аналог | 52,0 | 60,0 | 32,0 |
| 5 | Прототип | 42,0 | 71,5 | 88,0 |
В образцах заявленного энтеросорбента соотношение компонентов было следующим: в первом образце содержание лигнина 60%, бемита - 40%; во втором образце содержание хитозана 60%, бемита - 40%; в третьем образце содержание МКЦ 45%, бемита - 55%.
Для определения оптимального соотношения бемита и полисахарида были изготовлены образцы энтеросорбента, содержащие хитозан и бемит при разном соотношении компонентов, и определен процент сорбции ионов тяжелых металлов Cd2+, Cu2+, CrO4 2-. Данные по сорбционной способности этих образцов приведены в табл.3.
| Таблица 3 | |||||
| № образца | Содержание хитозана, мас.% | Содержание бемита, мас.% | % сорбции ионов тяжелых металлов | ||
| Cd2+ | Cu2+ | CrO4 2- | |||
| 1 | 90 | 10 | 90,2 | 100 | 88,0 |
| 2 | 80 | 20 | 94,0 | 100 | 96,0 |
| 3 | 60 | 40 | 94,6 | 100 | 100 |
| 4 | 45 | 55 | 94,0 | 100 | 96,4 |
| 5 | 35 | 65 | 87,0 | 100 | 93,0 |
Как видно из табл.3, лучшими сорбционными характеристиками по отношению к ионам тяжелых металлов обладает энтеросорбент, содержащий хитозан и бемит при соотношении компонентов: хитозан - 45-80%, бемит - 55-20%. При содержании в энтеросорбенте бемита менее 20% и более 55% наблюдается ухудшение сорбционных свойств.
Аналогичные результаты по процентному соотношению получены при использовании в качестве полисахарида лигнина или МКЦ.
Для предложенного энтеросорбента после многочисленных испытаний в качестве полисахаридов хитозан и лигнин выбраны как обеспечивающие наилучшие сорбционные характеристики, а МКЦ как сравнительно дешевое и широко распространенное вещество.
Как видно из табл.2 и 3, заявляемый энтеросорбент лучше поглощает ионы тяжелых металлов по сравнению с прототипом: катионы на 13-30%, анионы - на 7-12%.
Следует отметить, что заявляемое вещество отвечает требованиям, предъявляемым к энтеросорбентам, которые изложены, например, в работе (Энтеросорбция /Под ред. Н.А.Белякова. - Л., 1991. - 336 с.).
Нами получены также положительные результаты по поглощению заявляемым энтеросорбентом из сыворотки крови таких токсичных веществ как неконъюгированый билирубин и креатинин.
1. Энтеросорбент для выведения тяжелых металлов, содержащий полисахарид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бемит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полисахарид | 45-80 |
| Бемит | Остальное |
2. Энтеросорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве полисахарида он содержит хитозан, или лигнин, или микрокристаллическую целлюлозу.
