Способ применения измельченных рогов северного оленя в качестве сорбентов

Изобретение относится к фармакологии, а именно к применению измельченных рогов северного оленя в качестве энтеросорбента. Предложено применение измельченных рогов северного оленя в качестве натурального энтеросорбента в отношении связывания ионов тяжелых металлов свинца и цинка. Вышеуказанное изобретение позволяет расширить арсенал природных энтеросорбентов. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно фармакологии. Известны энтеросорбенты, обладающие аналогичным действием, и в настоящее время их можно объединить в следующие группы [1].

1. По структурно-сорбционным характеристикам энтеросорбенты разделяют на:

- высокодисперсные порошки с высокой (до 1000 м²/г) площадью поверхности;

- пористые сорбенты, которые включают материалы, содержащие поверхностные поры (угольные сорбенты), и сорбенты со структурой глобулярной матрицы.

2. По консистенции (агрегатному состоянию):

- твердые порошкообразные сорбенты;

- субстанции, набухающие в воде;

- гидро-и лиогели;

- взвеси-суспензии в растворах.

3. По химической структуре:

- углеродные адсорбенты на основе активированного угля (карболен, карбоктин, гастросорб, марки СКН - сферический карбонит насыщенный) и углеволокнистых материалов (ваулен, актилен, «Днепр»), углеродминерального препарата (СУМС-1);

- ионообменные материалы или смолы (кайексилит, холестирамин);

- энтеросорбенты на основе лигнина (полифепан, лигносорб, полифан), гидролизатного лигнина (фильтрум, лактофильтрум);

- производные поливинилпирролидона (энтеродез, энтеросорб);

- природные пищевые волокна (отруби злаковых культур, целлюлоза), альгинаты (детоксал, кальций альгинат), пектины (полисорбовит-50, полисорбовит-95);

- энтеросорбенты на основе высокодисперсного кремнезема (полисорб, аэросил, энтеросгель);

- энтеросорбенты различной химической природы (алюминия гидроокись, неоинтестопан, смекта, алмагель, гастал, сукральфат, энтеросан).

4. По физико-химическим свойствам поверхности:

- гидрофильные энтеросорбенты, обладающие высоким сродством к воде за счет расположенных на поверхности кислородсодержащих групп;

- гидрофобные энтеросорбенты, имеющие сродство к неполярным органическим соединениям за счет расположенных на поверхности радикалов гидрофобного характера;

- смешанные гидрофильно-гидрофобные энтеросорбенты, поверхность которых сформирована кислородсодержащими группами и неполярными радикалами.

5. По лекарственной форме:

- гранулы (СКН, СКТ - сферический карбонит торфяной);

- порошки (энтеросорб, холестирамин, полифепан);

- таблетки (карболен, АУВ «Днепр», гастросорб);

- пасты, гели, взвеси, коллоиды (энтеродез);

- инкапсулированные формы (энтеросгель);

6. По механизмам сорбции:

- адсорбенты;

- абсорбенты;

- ионообменные материалы;

- комплексообразующие материалы;

- сорбенты с сочетанными механизмами взаимодействия;

- сорбенты, обладающие каталитическими свойствами.

7. По селективности:

- селективные монофункциональные;

- селективные би- и полифункциональные;

- неселективные.

Адсорбционная активность (адсорбционная способность, сорбционная емкость, емкость адсорбции, сорбционный объем пор) является специфическим показателем качества для лекарственных средств группы энтеросорбентов и используется для характеристики поглощающей способности сорбента, определяющей количество адсорбата (реактива), которое может поглотить сорбент на единицу своей массы.

Рога северного оленя бывают относительно больше, чем у других оленей. Взрослые самцы сбрасывают рога в ноябре - декабре по окончании периода спаривания, молодые животные - в апреле-мае, самки - в мае- июне после отела. Таким образом, зимой самки и молодняк имеют рога, а взрослые самцы становятся безрогими. Это помогает важенкам зимой ограждать выкопанный в снегу ягель от более сильных, но безрогих самцов. Отрастать рога у самцов начинают в апреле, у самок - вскоре после сбрасывания старых. Очищаются рога от кожи в конце августа-сентябре (у молодых до октября).

Кроме традиционных материалов, таких как активированные угли, керамзит, антрацит и др., известно применение в качестве сорбентов нефтепродуктов апатита (RU 2010008), горелой породы (RU 2102319), гидрофобного вспученного перлита (RU 2102319), сапропеля (RU 2414430) и др. В медицинской практике используются различные сорбенты к которым относятся активированные угли, полисорб, фильтрум и др.

Известны способы получения из рогов оленей биологически активных добавок (RU 2302141, RU 2232514), но в них не рассматриваются сорбционные свойства рогов северного оленя.

Задачей настоящего изобретения является выявление сорбционных свойств рогов северного оленя, для получения нового природного энтеросорбента.

Анализ сорбционной активности рогов северного оленя.

Для определения адсорбционной способности брали навески измельченных рогов северного оленя массой 0,100±0,001 г. В качестве контрольных сорбентов использовались природные зарегистрированные энтеросорбенты полисорб (диоксид кремния) и фильтрум-СТИ (лигнин гидролизный) массой 0,100±0,001 г. Взвешенные навески помещали в мерные конические колбы и в каждую добавили по 40 мл стандартного раствора Pb(NO3)2 и ZnSO4 с концентрациями: 2, 4, 10, 20, 50, 70, 100, 200, 400 мкг/мл. Колбы встряхивали на ротаторе в течение 40 мин. Содержимое колб отфильтровали и определяли равновесные концентрации Zn2+ и Pb2+ в растворах потенциометрическим методом с ионоселективными электродами.

Для количественной оценки сорбционной активности выбранных препаратов использовались математические модели Лэнгмюра и Фрейндлиха. Модель Лэнгмюра позволяет описать процессы сорбции веществ на одинарном (мономолекулярном) слое сорбента (вычислялись значения сорбционной емкости (Г_∞); степени аффинитета, показывающей сродство сорбента к сорбтиву (β) и коэффициента корреляции (R2)).

Уравнение изотермы модели Фрейндлиха используется для описания адсорбции на гетерогенном слое сорбента с неопределенным количеством активных центров связывания (рассчитаны KF - коэффициент связывающей емкости, позволяющий оценить прочность связей между сорбентом и сорбтивом; n - коэффициент интенсивности сорбции, указывающего на скорость протекания процесса).

В таблице 1 представлено данные описывающую сорбционную активность рогов северного оленя и зарегистрированных энтеросорбетнов (полисорб и фильтрум-СТИ). Исходя из значений коэффициентов R² можно предположить, что модель Фрейндлиха с наибольшей достоверностью описывает сорбционные процессы Zn²⁺ на поверхности рогов при рН=4 (R²=0,980). Высокие значения коэффициентов R², рассчитанные из уравнений Фрейндлиха и Лэнгмюрадля образцов окостенелых рогов (0,976 и 0,974, соответственно) и Полисорба (0,935 и 0,899 соответственно) дают основание предполагать адекватность представления сорбционных характеристик образцов окостенелых рогов и Полисорбав отношении ионов Zn²⁺ с использованием математических моделей Фрейндлиха и Лэнгмюра.

Вероятно, особенности строения рогов определяют ее связывающую активность в отношении ионов Zn²⁺. На этот факт указывают:

1) Высокие значения вычисленных констант сорбционной емкости (Г_∞) для рогов (24,21 и 36,49 при рН4) по сравнению с Г_∞ (15,83) для Полисорба и Г_∞ (12,42) для Фильтрум-СТИ.

2) Высокие значения коэффициента связывающей емкости K_F позволяющего оценить прочность связей между сорбентом и сорбтивом. Для образцов рогов K_Fсоставляет (22,99 и 34,54 при рН4) по сравнению cK_F(1,20) для Полисорба и K_F(2,65) для Фильтрум-СТИ.

3) Оценка сродства сорбентов (β) к Zn²⁺, показала, что степень сродства образцов рогов к ионам цинка выше по сравнению с таковой для полисорба и фильтрум-СТИ (таблица 1).

4) Коэффициент интенсивности сорбции(n), указывающий на скорость протекания процесса, рассчитанный из уравнения Фрейндлиха для образцов рогов (1,54 и 2,18 при рН4) указывает на более высокую скорость поглощения ионов цинка образцами рогов при рН4.

Высокие значения коэффициентов R², рассчитанные из уравнений Фрейндлиха и Лэнгмюра для образцов рогов (0,870 и 0,888, соответственно) и Полисорба (0,998 и 0,980 соответственно) дают основание предполагать адекватность представления сорбционных характеристик образцов рогов и Полисорбав отношении ионов Pb2⁺ с использованием математических моделей Фрейндлиха и Лэнгмюра.

Вероятно, особенности строения рогов определяют ее связывающую активность в отношении ионов Pb2⁺. На этот факт указывают:

1) Высокие значения константы сорбционной емкости (Г_∞) для рогов (36,5), для Полисорба (52,08).

2) Высокие значения коэффициента связывающей емкости K_F позволяющего оценить прочность связей между сорбентом и сорбтивом. Для образцов рогов коэффициент связывающей емкости составляет (20,81) по сравнению с K_F для Полисорба (14,45).

3) Оценка сродства сорбентов к Pb2⁺(β), показала, что степень сродства образцов рогов к ионам свинца (34,25), что существенно выше степени сродства полисорба к ионам свинца (0,523).

4) Коэффициент интенсивности сорбции(n), указывающий на скорость протекания процесса, рассчитанный из уравнения Фрейндлиха для образцов рогов составил 3,78 по сравнению с коэффициентом интенсивности сорбции для полисорба (1,4), что указывает на более высокую скорость поглощения ионов свинца образцами рогов.

Таким образом, окостенелые рога северного оленя обладают выраженной способностью к сорбции цинка и свинца.

Для установления вариантов сорбции тяжелых металлов, рога северного оленя были проанализированы методом инфракрасной спектрометрии.

ИК спектры костной ткани рогов северных оленей.

Метод колебательной спектроскопии (ИК-спектроскопии) позволяет получить информацию о наличии или отсутствии тех или иных функциональных групп в исследуемых образцах (фиг. 1).

В спектре рогов северных оленей обнаружена широкая интенсивная полоса поглощения при 3600-3200 см^-1, обусловленная валентными колебаниями ОН-групп (фенольные, спиртовые и ОН-группы в карбоксильных группах), связанных межмолекулярными связями. Наличие в исследуемом материале-ОН групп первичных спиртов и фенолов подтверждается присутствием в ИК-спектре сильных полос поглощения в области 1000 см^-1(валентные колебания связи С-O первичного спирта) и 1260 см^-1 (валентные колебания связи С-О фенолов). 650 см^-1 полоса внеплоскостного деформационного колебания группы ОН, связанной водородной связью.

Наличие двух полос около 1320 и 1430 см^-1, отражает взаимодействие между валентными колебаниями связи С-O и плоскостными деформационными колебаниями группы С-О-Н, указывая на присутствие карбоксильных групп. Полосы 1430 см^-1 может указывать на наличие нитрозо-групп, в том числе фрагментов N-нитрозосоединений.

С высокой вероятностью можно судить о присутствии аминокислот, на что указывает присутствие в спектре следующих полос поглощения:

1) Широкая полоса валентных колебаний групп -NH₃⁺ в области 2400-3100 см^-1 (перекрывается с полосой поглощения, обусловленной валентными колебаниями ОН - групп, а также с областью поглощения 3000-2850 см^-1, обусловленной валентными колебаниями связи С-Н в алканах). За счет многочисленных составных полос и обертонов область поглощения распространяется примерно до 2000 см^-1. Область обертонов включает характерную полосу около 2180-2200 см^-1, относящуюся к комбинации антисимметричного деформационного и крутильного колебаний группы -NH₃⁺. Подтверждением наличия аминогруппы является присутствие в спектре полосы поглощения при 520 см^-1, относящейся к торсионным колебаниям -NH₃⁺ и довольно сильная полоса симметричных колебаний в области 1540-1500 см^-1. Кроме того, полосы поглощения в области 1630-1500 см^-1 могут указывать на присутствие первичных, вторичных аминов или лактамов.

2) Карбоксилат-ион имеет сильное поглощение около 1600 см^-1 и чуть более слабое около 1400 см^-1. Эти полосы появляются в результате соответственно антисимметричных и симметричных валентных колебаний -CO₂^-.

3) Полосы валентных колебаний -С=O карбоксильных групп в области 1630-1600 см^-1 накладываются на полосы колебаний средней или слабой интенсивности в этом же диапазоне (1600-1575 см^-1), характерные для валентных колебаний связи С=С в линейных алкенах и бензоидных структур (С=С ароматич.). Скелетные колебания, включая колебания С-С цикла также проявляются в виде дублетов в области 1430-1400 см^-1. Подтверждением наличия бензоидных структур в исследуемых образцах является присутствие полос поглощения около 580 см^-1, свидетельствующих о внеплоскостных деформационных колебаниях связей С-Н кольца и указывают на наличие, замещенных бензолов. Интенсивные полосы поглощения в области 900-880 см^-1 обусловленнывнеплоскостными деформационными колебаниями связей С-Н в кольце и указывающие на наличие моноядерных и полиядерных ароматических структур. Смещение полосы поглощения - СООН в более коротковолновую область спектра указывает на наличие сопряжения в системе.

4) Наличие метальных групп и метиленовых цепочек подтверждается наличием поглощения (2850-2970 см^-1), обусловленным антисимметричными и симметричными валентными колебаниями связи С-Н в насыщенных фрагментах; поглощение при 1370 см^-1 и 1430 см^-1 указывают соответственно на симметричные и антисимметричные деформационные колебания -СН₃ и -СН₂-. Отмечаются слабые, резкие (резонанс Ферми) колебания в области 2160 - 2200 см^-1, что связано с наличием валентных колебаний связей С=С, смещение значений в более коротковолновую область указывает на наличие сопряжения в системе. В области 1210-1290 см^-1 отмечается обертон деформационного колебания =С-Н в виде слабой широкой полосы (подтверждение наличия фрагментов ацетиленовых углеводородов).

Таким образом, рога северного оленя могут проявлять сорбционные свойства за счет образования комплексов межмолекулярных связей (сорбция) и за счет ионных или координационных связей (хемосорбция) в отношении тяжелых металлов.

Литература

1. Гаев, П.А. Энтеросорбция как метод эфферентной терапии: учебное пособие / П.А. Гаев, О.Ф. Калев, А.В. Коробкин. - Челябинск: ЧелГМА, 2001.

- 56 с. Гаев, П.А. Энтеросорбция как метод эфферентной терапии: учебное пособие / П.А. Гаев, О.Ф. Калев, А.В. Коробкин. - Челябинск: ЧелГМА, 2001.

- 56 с

Применение измельченных рогов северного оленя в качестве натурального энтеросорбента в отношении связывания ионов тяжелых металлов свинца и цинка.