Несмотря на достигнутые успехи, в медицине сохраняются отрицательные тенденции в состоянии здоровья населения. Отмечается рост в среднем на 10-12% по всем видам заболеваний (психоэмициональные расстройства, бронхо-легочная, гастроэнтерологическая, инфекционная и другие патологии) [3 с.3, 7 с.1063]. Проблема усугубляется тем, что идет накопление во внутренней среде организма токсических продуктов, являющихся результатом нарушенного метаболизма на фоне болезни, стресса или неполной инактивации веществ-токсикантов, поступающих из внешней среды. Все это ставит перед необходимостью совершенствования методов диагностики, профилактики, лечения, восстановительных мер, а также разработок и внедрения комплексных стационар-замещающих и независимых от импорта современных технологий для защиты организма.
В связи с этим следует отметить, что за последние десятилетия в медицине оформилось новое направление — сорбционная терапия, позволяющая внедрять современные технологии лечения с использованием сорбентов.. Сорбенты, благодаря своей развитой пористой структуре, нейтральной химической природе поверхности, адсорбционной активности в отношении раличных токсических агентов, вызывают направленную трансформацию структурных компонентов внутренней среды организма, ведущую к определенным функциональным преобразованиям и в конечном итоге к восстановлению общей реактивности организма в экстремальных условиях. Изучению саногенного действия сорбентов на органы, ткани, организм в целом посвящены многие труды морфологов, патологов, клиницистов. Научные исследования, проводимые в этом направлении показали, что сорбционные материалы являются партнерами-синергистами лимфатической системы как лимфопротекторы и лимфокорректоры (энтеросорбция, гемосорбция, аппликационная сорбция). Методы лимфосанации с применением сорбентов многообразны, они не составляют альтернативу патогенетической терапии, но могут применяться наряду с патогенетическим лечением как некая фоновая, оздоровительная медицина, направленная на стимуляцию собственных защитных сил организма. Сорбенты выступают в роли — протекторов функций органов и систем организма, которые используются как средства фоновой терапии в оригинальных схемах лимфосанации, детоксикации и реабилитации. Медицинская практика и научные разработки побуждают предъявлять к сорбентам все более высокие и дифференцированные требования. Нужно отметить, что существующие классические технологии получения сорбентов энергоемки и экологически небезопасны [9 с. 56]. Включение в структуру сорбционных материалов биологически активных веществ позволяет использовать их не только по своему назначению – сорбировать из биологических жидкостей токсические агенты, но и доставлять нужные компоненты, предварительно иммобилизованные в пористом пространстве сорбента, в зону их действия.
Создание сорбционных материалов медицинского назначения, модифицированных биологически активными компонентами, такими как соединения серебра, известного своими антибактериальными и вирулицидными свойствами, и лития, традиционно применяемого в качестве корректора психоэмоционального состояния. Судя по литературным данным, препараты этих элементов должны быть пролонгированно поставляемыми в биосреды для эффективного терапевтического действия: литий, в силу его быстрого всасывания и связанных с этим побочных эффектов при лечении психоэмоциональных расстройств; серебро – его терапевтический (антибактериальный и вирулицидный) эффект достигается как за счет высвобождения с поверхности в объем биологической среды, так и при точечном контакте биосреды с поверхностью [7 с. 1063].
Пролонгированное высвобождение водорастворимых активных модификаторов можно обеспечить их иммобилизацией в пористом пространстве сорбента с последующим «замуровыванием» с помощью высокомолекулярных полимеров, эмульсий. Размер частиц эмульсий играет важную роль. Чем меньше размер частиц, тем прочнее можно закрепить активный компонент, не уменьшая величину удельной поверхности.
В данной работе представлен подход к разработке экологически чистых технологий получения модифицированных микроэлементами серебра и лития сорбционных материалов. Модификаторы выбраны не случайно. Известна их высокая значимость в создании антибатериальных средств (серебро) и нормотимических средств (препаратов лития для лечения психоэмоциональных нарушений) [4].
Материалы и методы
Для получения образцов материалов использовали оксид алюминия (матрица) с заданными характеристиками: белого цвета порошок с размерами частиц 40 мкм, величиной удельной поверхности 110 м2/г, с объемом пор 0,2 см3/г. В качестве источника лития использовали соль лития лимоннокислого четырехводного, в качестве источника серебра использовали препарат «Арговит – С» [2 c. 20]. Компоненты лития и серебра наносили путем иммобилизации на поверхность матрицы. Для обеспечения пролонгированного высвобождения микроэлементов серебра и лития с поверхности использовали прием «замуровывания» их в порах матрицы с помощью водной эмульсии кремнийорганического полимера полиметилсилоксана (ПМС) с молекулярной массой 18000-19000 а.е., с размером частиц 0,3-60 мкм (паспортные данные). Готовили также образец, содержащий матрицу с полиметилсилоксаном. Полученные образцы высушивали в сушильном шкафу при температурах до 70 0C. Для сравнения был выбран сорбент СУМС – 1, как наиболее близкий по составу, применявшийся в клинической практике[6 c. 5].
Величину удельной поверхности (Sуд.) оксида алюминия и модифицированных сорбционных материалов определяли методом тепловой сорбции инертного газа (азота, аргона), в основе которого лежит метод Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), использующий физическую адсорбцию газов и паров при температурах, близких к их точкам кипения. Величину адсорбции определяли в интервале относительных давлений 0,18-0,26 и рассчитывали по площади десорбционного пика. Так, площадка, занимаемая молекулой аргона на поверхности, составляет 17,6 ангстрема. Из изотерм сорбции определяли и суммарный объем пор (V∑пор) [9 с. 56]. Насыпной вес образцов определяли по взвешиванию массы слоя сорбента, занимающего определенный объем. Насыпной вес характеризует массу единицы объема слоя образца в г/см3.
Водородный показатель (рН) определяли путем периодического перемешивания в течение 50 минут навески сорбента с дистиллированной водой в соотношении 1 : 20 соответственно (рН – метр рН- 410 «НПКФ Аквилон», Россия) фиксируя температуру раствора. Сорбционную активность в отношении красителя метиленового голубого, как маркера среднемолекулярных токсинов, определяли по методике (спектрофотометр Cary 60 «Hekatech», Германия [1 с. 39]). Размер частиц до 0,04 мм определяли лазерным дифрактометрическим (оптическим) методом (SHIMADZUSALD–2101 (SALD – 2102 –WEAL: V1.20, Япония), размер частиц 0,4 – 1 мм согласно [5]. Общее содержание компонентов Ag и Li в сорбенте определяли методом атомно – эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС – ИСП).
Оценку размера частиц водной эмульсии проводили методом фотон-корреляционной спектроскопии с помощью спектрометра 90 Plus (Brookhaven Instr., США) с использованием моно- и полимодального анализов автокорреляционной функции. Исследовали температурные изменения размеров частиц эмульсии в 1 см кварцевой кювете в диапазоне от 20 до 60 0С с интервалом 5 0С; время выдержки составляло 4 минуты, при каждой температуре производили по 10 измерений [8 с. 269].
Результаты
Показано, что с увеличением температуры гидродинамический диаметр частиц эмульсии уменьшается. По данным мономодального анализа (автокорреляционная функция обрабатывалась методом куммулянтов) при температурах 55-60 0С средний эффективный диаметр составил 217-231 нм. С помощью полимодального анализа (использовался алгоритм NNLS — non-negatively constrained least squares) установлено, что в растворе находятся две фракции частиц с диаметрами 88 нм и 578 нм. Эти размеры сопоставимы с размерами мезо- и макропор исходной матрицы Поры исходной матрицы (ПМС/ Al2O3 ) и образцы модифицированных микроэлементами матриц (Ag, ПМС /Al2O3, Li, ПМС /Al2O3 ) были «замурованы» эмульсией при температуре 55-60 0С и при последующей температурной обработке сохранили высокую удельную поверхность (Таб.1), сопоставимую с исходной матрицей. Это свидетельствует о сохранности и доступности всех взаимосвязанных между собою пор в модифицированном сорбенте и перспективности разработанной методики для дальнейшего исследования.
В Таб. 1 показаны данные, отражающие физико-химические характеристики серебро- и литийсодержащих сорбентов, для сравнения приведены данные по медицинскому углеродминеральному сорбенту СУМС – 1, где матрицей для углерода является оксид алюминия [6 с. 5].
Таблица 1.
| Образец | Содержание микроэле-ментов , % | Размер частиц, мкм | Sуд., м2/г | V∑пор, см3/г | Насыпная плотность, г/см3 | рН | Сорбционная активность в отношении метиленового голубого, мг/г |
| ПМС/ Al2O3 | — | До 0,04 | 110 | 0,2 | 0,98- 1,23 | 8,4 ±0,1 | 11,2 ± 0,8 |
| Ag, ПМС /Al2O3 | 0,45 ± 0,2 | До 0,04 | 100 | 0,2 | 0,99 – 1,24 | 8,0± 0,1 | 11,5 ± 0,8 |
| Li, ПМС /Al2O3 | 0,5 ± 0,1 | До 0,04 | 100 | 0,2 | 0,99 — 1 | 8,2 ± 0,1 | 11,4 ± 0,8 |
| СУМС — 1 | — | 0,4– 1мм | 190 | 0,35 | 0,75 – 1 | 7,8 ± 0,1 | 16,0 ± 0,8 |
Сорбционные композиции сохраняли высокую удельную поверхность, сопоставимую с исходной (110 м2/г). Это свидетельствует о сохранности и доступности всех взаимосвязанных между собою пор в различных модификациях исходного сорбента.
Из таблицы видно, что изучаемые сорбенты проявляют достаточно высокую сорбционную активность, сопоставимую с активностью СУМС-1 на примере сорбции маркера среднемолекулярных токсинов – красителя метиленового голубого, хотя поверхность углеродминерального сорбента значительно выше (190 м2/г). Кроме того водные растворы сохраняют оптимальный рН баланс.
При оценке выхода серебра и лития с поверхности сорбента за полтора часа в процессе сорбционно-десорбционных процессов в окружающем сорбент водном растворе постоянно обнаруживалось около 7-9% серебра и 30 – 36% лития от общего содержания в сорбенте.
Заключение
Разработаны подходы к созданию сорбционных материалов медицинского назначения, модифицированных биологически активными компонентами: соединениями серебра и лития с пролонгированным высвобождением модифицирующего агента. Пролонгированное высвобождение водорастворимых активных модификаторов обеспечено за счет их «замуровывания» в пористом пространстве сорбента. В качестве «замуровывающих» агентов использовали водорастворимые высокомолекулярные полимеры. Полученные сорбционные материалы сохраняют высокую удельную поверхность (100 м2/г), сопоставимую с исходной (110 м2/г). Это свидетельствует о сохранности и доступности всех взаимосвязанных между собою пор в модифицированном сорбенте, что подтверждено результатами физико-химических исследований.
На основании вышеизложенного можно заключить о перспективности применения данных сорбентов в медицине и необходимости дальнейшего их изучения.
Список литературы:
- Беляков Н.А., Энтеросорбция. Центр сорбционных технологий, Ленинград, (1991), С. 39-78.
- Благитко Л. И., Полякевич А.С., Бромбин А.И. и др., Применение препаратов серебра в медицине Новосибирск, ЗАО «Вектор -Бест», Новосибирск (2002), С. 20-25.
- БородинЮ.И., Коненков В.В. Лимфология. Новосибирск: Манускрипт.- 2012. – ч.I-II. — С. 3-44.
- Бородин И.Ю., Рачковская Л.Н., Дарнева И.С., Новоселова Т.И. Энтеросорбент Ноолит Для физической и психологической реабилитации — Новосибирск: Изд. «Сова», 2006. C. 220.
- ГОСТ 6613-86. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия (с Изменением N 1). 1986
- Рачковская Л.Н. Углеродминеральные сорбенты для медицины, Новосибирск, СО РСХН (1996), С. 5-8.
- Рачковская Л.Н., Бгатова Н.П., Бородин Ю.И., Коненков В.И. Протекторные свойства сорбентов, возможности применения в лимфологии. // Лимфология. — Новосибирск: Манускрипт.- 2012. – ч.IX. – гл. 9.2.- С. 1063-1094.
- Рачковская Л.Н., Гельфонд Н.Е., Губина В.И., и др. Подходы к конструированию сорбентов // Фундаментальные проблемы лимфологии и клеточной биологии XI Международная конференция. С. 269 – 271.
- Фенелонов В.Б Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004, С. -[schema type=»book» name=»СОРБЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ» description=»Целью данного исследования являлось изучение физико-химических параметров новых сорбционных материалов, модифицированных биологически активными компонентами (серебро, литий). Получены результаты по величине удельной поверхности, водородному показателю, насыпной плотности, сорбционной активности (относительно маркера среднемолекулярных токсинов), гранулометрическому составу, содержанию биологически активных компонентов.» author=»Рачковская Любовь Никифоровна, Попова Татьяна Викторовна, Котлярова Анастасия Анатольевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-17″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]