ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ И ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО

Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
53
ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ И ВЫСВОБОЖДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО
ВЕЩЕСТВА ИЗ ПРИВИТОГО СОПОЛИМЕРА НА ОСНОВЕ МЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Нурпеисова Жансая Абиировна
PhD докторант кафедры органических веществ, природных соединений и полимеров ФХиХТКазНУим. аль-Фараби, г.
Алматы, Казахстан
Мангазбаева Рауаш Амантаевна
К.х.н., ст. преподаватель кафедры органических веществ, природных соединений и полимеров ФХиХТКазНУим.
аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
Шайхутдинов Еренгаип Маликович
Д.х.н., профессор кафедры органических веществ, природных соединений и полимеров ФХиХТКазНУим. аль-Фараби, г.
Алматы, Казахстан
АННОТАЦИЯ
В работе изучено влияние температуры, рН и концентрации сополимера на его фазовые переходы и критический
рН комплексообразования. Повышение содержания МЦ в сополимере МЦ-g-АК ведет к понижению температуры расслоения, что связано с дополнительной стабилизацией внутримолекулярного поликомплекса за счет гидрофобных взаимодействий, которые усиливаются с повышением температуры. А также исследована кинетика сорбциии высвобождения анестетика–лидокаина гидрохлорида (ЛД) из растворов сополимеров МЦ-g-ПАК, и показано образование
комплексов лекарственного вещества (ЛВ) с привитыми цепями ПАК за счет электростатических взаимодействий.
Ключевые слова: метилцеллюлоза, привитой сополимер, критический рН комплексообразования, высвобождение
лекарственного вещества.
Введение
Особую ценность представляет собой расширение
и улучшение свойств водорастворимых и гидрофильных
материалов, обладающих набором специфических физико-химических свойств, обеспечивающие их широкое
применение в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, электронике и др. К их числу относятся природные
полисахариды, а также некоторые синтетические полимеры с такими функциональными группами, как гидроксильные, карбоксильные, карбоксилатные, оксиалкильные, сульфо- и др.Они обладают высокой биологической
активностью и совместимостью с тканями человека, животных и растений, не загрязняют окружающую среду,
полностью разрушаются ферментами микроорганизмов.
Экспериментальная часть
Для определения фазовых переходов образцов сополимеров МЦ-g-ПАК оптическая плотность измерялась
в интервале температур от 5 до 650 С. Концентрация сополимера МЦ-g-ПАК варьировалась в диапазоне 0,1 – 0,5
%. Комплексообразование между основной и привитой
цепями сополимера МЦ-g-ПАК исследовали методом турбидиметрического титрования с применением 0,1 М растворов HCl и NaOH. Все измерения проводили на спектрофотометре SPECORD®200 PLUS (Германия).
Исследование связывания лидокаина гидрохлорида
с сополимерами МЦ-g-ПАК различных составов проводили методом равновесного диализа. Содержание ЛД в
растворе определяли на спектрофотометре SPECORD
®200 PLUS (Германия) по максимуму поглощения в УФобласти при =264 нм. Была построена калибровочная
кривая для ЛД f (c) = D – зависимость оптической плотности D растворов от их концентрации (%). Высвобождение
лидокаина гидрохлорида из растворов полимеров изучали
с использованием диализной установки с постоянным перемешиванием магнитной мешалкой, состоящей из
ячейки с водным или физиологическим раствором, в которую помещалась полупроницаемая мембрана, заполненная эквивалентными количествами ЛД и сополимера МЦg-ПАК. Изучение сорбции ЛВ проводили, заполняя мембрану растворами сополимеров МЦ-g-ПАК, которую затем опускали в раствор ЛД. Отбор проб вели через определенные промежутки времени и после каждого
измерения пробу возвращали в ячейку.
Кинетику высвобождения ЛВ из полимерного носителя рассчитывали по формуле:
W
C
100%
C
0
,
где W – количество высвободившегося лекарственного вещества;
С – концентрация ЛД в окружающем растворе в момент
времени ;
Со – концентрация ЛД в исходном растворе поликомплекса.
Результаты и их обсуждение. Одним из доступных
методов для изучения внутри и межмолекулярных взаимодействий сополимеров является турбидиметрический
анализ [1]. Термоиндуциированные фазовые переходы
МЦ-g-ПАК изучали по изменению оптической плотности
водных растворов от температуры в интервале значений
от 5 до 650С при различных значениях рН среды. Как
видно из графика, представленного на рисунке 1, снижение рН сопровождается повышением оптической плотности растворов сополимера МЦ-g-ПАК, и при достижении
критического значения кислотности наблюдается резкое
повышение мутности системы, обусловленное агрегацией
комплексно связанного сополимера МЦ-g-ПАК. Согласно
полученным данным, повышение содержание ПАК, соответственно удлинение привитых цепей АК в составе сополимера, ведет к увеличению критическогорН, что свидетельствует об усилении интерполимерных взаимодействий между комплексообразующими привитой (ПАК) и
основной (МЦ) цепями. Таким образом, регулируя длину
прививки, можно смещать значение рН комплексообразования в необходимую область значений рН, что может
иметь большую практическую ценность.
На рисунке 2 представлена зависимость мутности
растворов сополимеров МЦ-g-ПАК от температуры для
образцов с различным составом сополимера. Видно, что
для сополимера МЦ-g-ПАК характерно фазовое расслоение, также как и для индивидуальной МЦ, фазовая диаграмма которой характеризуется наличием НКТР [2, 3]. В
зависимости от состава сополимера можно судить о влиянии гидрофобной составляющей на его фазовые переходы. Повышение содержания МЦ в сополимере МЦ-g-
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
54
ПАК ведет к понижению температуры расслоения, что
связано с дополнительной стабилизацией внутримолекулярного поликомплекса за счет гидрофобных взаимодействий, которые усиливаются с повышением температуры.
В работе также было изучено комплексообразование ЛД с привитым сополимером МЦ-g-ПАК, содержа-
С (МЦ-g-ПАК) = 0,1%; ω (ПАК) = 88 (1); 81 (2); 84% (3)
Рисунок 1 – Зависимость оптической плотности от рН
среды растворов сополимера МЦ-g-ПАК
По своей химической природе лидокаина гидрохлорид (ЛД) является катионным соединением, содержащим в своей структуре –NH- группы, играющие роль слабых протонодоноров, карбонильные группы, обладающие
протоноакцепторными свойствами, а также ароматическое кольцо с неполярными заместителями, что позволяет
щим ионогенные группы ПАК. За счет электростатических взаимодействий положительно заряженного атома
азота аминогруппы ЛД и карбоксильной группы звеньев
ПАК возможно связывание ЛД с привитыми цепями сополимера, на основании чего нами предпринята попытка создания композиционного материала, содержащего ЛД,
для биомедицинских целей [4, 5].
рН = 7, С (МЦ-g-АК) = 0,5%; ω (АК) = 88 (1);
84 (2); 81 (3)%
Рисунок 2 – Зависимость оптической плотности от температуры растворов МЦ-g-ПАК с различным содержанием звеньев ПАК
предположить возможность его взаимодействия в растворе с макромолекулами водорастворимых полимеров
посредством электростатических сил, водородных связей
и гидрофобных взаимодействий:
CH2OCH3
O
O
OH
CH2OCH3
O
OH
CH–CH OH
OC m
OH
CH3
O
+
C2H5
+
NH C CH2 N H
ClC2H5
O
CH3
n
CH3
CH–CH OH
m
O C
n
O C2H5
+
-
NH C CH2 N H
Cl
C2H5
O
CH3
+ HCl
ω (АК) = 81 % (1); 84 % (2); 88 % (3)
Рисунок 3 – Кинетика сорбции лидокаина сополимером МЦ-g-АК
Согласно графикам, представленным на рисунке 3,
на процесс сорбции ЛД растворами сополимеров МЦ-gПАК влияет количество привитой цепи ПАК. Увеличение
массового содержания ПАК в привитом сополимере ведет
к ускорению процесса сорбции ЛД, а значит можно предположить об удлинении привитых цепей в образцах сополимера. Постоянная во времени концентрация ЛД в полученном комплексе указывает на его прочную связь с
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 8 (17), 2015 | ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
привитыми цепями ПАК. Процесс десорбции ЛД из полимерного носителя (рис. 4-5), как и следует ожидать, проходит быстрее в физиологический раствор, чем в водный.
Пролонгация высвобождения наименьшая для сополимера МЦ-g-АК с содержанием привитой АК ω=81%, далее
ω (АК) = 81 % (1); 84 % (2); 88 % (3)
Рисунок 4 – Кинетика высвобождения лидокаина из КМ
на основе сополимера МЦ-g-АК в водный раствор
Таким образом, варьируя гидрофильно-гидрофобный баланс системы, то есть изменяя состав сополимера
прививкой ионогенного компонента (ПАК) определенной
длины, можно получить полимер, чувствительный к изменению температуры в достаточно узком интервале рН. Такое поведение растворов полученных сополимеров обуславливает их большой потенциал для использования в
качестве рН- или термочувствительных систем. Наличие
ионогенного компонента в составе сополимера МЦ-gПАК способствует образованию комплекса с функциональными группами такого эффективного анестетика как
ЛД за счет электростатических взаимодействий, стабилизированных водородными и гидрофобными связями.
Наглядность образования стабильного комплекса с ЛД
определяет возможность применения полученного композиционного материала для медицинский целей в качестве
носителя ЛВ.
Список литературы
1. Мун Г.А., Нуркеева З.С., Хуторянский В.В., Мангазбаева Р.А. Интерполимерные комплексы метил-
55
с ω=84%, и максимальна для ω=88%. Данную зависимость
можно объяснить тем, что удлинение привитых цепей АК,
и, следовательно, возрастание числа карбоксильных групп
в сополимере, ведет к увеличению числа электростатических связей в комплексе ЛД и сополимера.
ω (АК) = 81 (1); 84 (2); 88 % (3)
Рисунок 5 – Кинетика высвобождения лидокаина из
КМ на основе сополимера МЦ-g-АК в физиологический раствор
2.
3.
4.
5.
целлюлозы с поликарбоновыми кислотами в водных растворах // Высокомолек. соед.-2001.-Т.43Б.№ 3.-С.552-556.
Мун Э.А., Гаппарова Г.И., Мангазбаева Р.А. Исследование различных факторов на термочувствительные свойства метилцеллюлозы // III Межд. конгресс
студентов и молодых ученых «Мир Науки», посвященный 75-летию КазНУ им. аль-Фараби. - Алматы,2008. - С.98.
Jeong B., Gutowska A. Lessons from nature: stimuliresponsive polymers and theirbiomedical applications
// Trends in Biotech, 2002.-Vol. 20.-P. 305-311.
Jimenez-Kairuz A., Allemandi D., Manzo R.H.
Mechanism of lidocaine release from carbomerlidocaine hydrogels // J. Pharm. Sci., 2002.-Vol. 91.- №
1.-P.267-272.
Битекенова А.Б. Полимерные носители лидокаина
гидрохлорида на основе поликомплексов полиакриловой кислоты и некоторых неионных полимеров: Автореф. канд. хим. наук. – Алматы, 2002. 116 с.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОХИММИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Шапкин Николай Павлович
Док. хим. наук, профессор, ведущий учёный ДВФУ, г. Владивосток
Хальченко Ирина Григорьевна
Старший преподаватель кафедры общей, неорганической и элементоорганической химии ШЕН ДВФУ,
г. Владивосток
Григорьева Виктория Николаевна
Студентка ШЕН ДВФУ, г. Владивосток
Шкуратов Антон Леонидович
Ведущий инженер-программист лаборатории молекулярного анализа ДВФУ, г. Владивосток
АННОТАЦИЯ
Предложены физико-химические методы очистки высококонцентрированных гальванических стоков, содержащих ионы никеля, меди и цинка, с использованием модифицированных форм вермикулита. На первой стадии очистка