Study of adsorption of toxic metals on different enterosorbents by means of the kinetic and thermodynamic method

Vestnik KazNMU №1-2019

К.К. Шекеева

Казахский Национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ НА НАНО-РАЗМЕРНОМ СОРБЕНТЕ

Резюме: Проведено исследование термодинамических характеристик процесса адсорбции и сорбционной способности нано-размерных сорбентов. Изучены процессы взаимодействия сорбента и доксорубицина при различных термодинамических параметрах. В ходе исследования впервые изучено изменение ^-потенциала на железо-углеродном сорбенте в процессе адсорбции. Ключевые слова: адсорбция, нано-размерный сорбент, термодинамические параметры.

K.K. Shekeeva

Asfendiyarov Kazakh National medical university

DETERMINATION OF THERMODYNAMIC PARAMETERS OF THE ADSORPTION PROCESS ON NANO-SIZED SORBENT

Resume: The thermodynamic characteristics of the adsorption process and the sorption capacity of nano-sized sorbents have been studied. The interaction processes of the sorbent and doxorubicin were studied at various thermodynamic parameters. In the course of the study, the change in the ^ potential on the iron-carbon sorbent during adsorption was studied for the first time. Keywords: adsorption, nanoscale sorbent, thermodynamic parameters

УДК 549.28:543.54

К.К. Шекеева

С.Ж. Асфендияров атындагы Цазсщ ¥лттьщ медицина университетi

КИНЕТИКАЛЬЩ ЖЭНЕ ТЕРМОДИНАМИКАЛЬЩ ЭД1СТЩ К0МЕГШЕН ЭРТYРЛI ЭНТЕРОСОРБЕНТТЕРДЕ УЛЫ МЕТАЛДАРДЫЦ АДСОРБЦИЯСЫН ЗЕРТТЕУ

Математикалыц модельде, энmepоcоpбeнmmepдiц neMeeiMeH Pb, Ni, Hg белшектершц кинетикалыц, сондай-ац термодинамикалыц цacuemmepi сипатталады. ЖYргiзiлген есептеулер гuдpофuльдi цоспалардан ауыр металдар шыгару бойынша цолданылатын жэне медициналыц mэжipuбeдe ке^нен цолданылатын энтеросорбенттердщ сандыц нэтижелшгт багалауга мyмкiндiк бepeдi. TyrnHdi свздер: ауыр металдар (АМ), энтеросорбенттер, адсорбция

Биологиялык курылымдарды ауыр металдардан тазалаудыц пэрменщ куралдарын iздеу кажеттшп биосфераныц ластануынан туындады. Энтеросорбенттер эсер етудщ ерекше механизмшщ аркасында агзаны тазалаудыц жаксы эдiсi ретшде белсендi колдануды тапты. Ма^саты: гидрофильдi суйылтылган коспалардан, эртYрлi касиеттердеп энтеросорбенттерде ТМ жоюда

колданылатын энтеросорбенттердiц нэтижелiлiгiн салыстыру, сондай-ак Hg, Pb, Ni катиондарыныц кинетикалык жэне термодинамикалык адсорбциялык сипаттамаларын табу.

Материалдар мен эд^ер: тэжiрибе Yшiн медициналык тэжiрибеде кецiнен колданылатын энтеросорбенттер алынды

Кесте 1 - Энтерсорбенттердщ салыстырмалы сипаттамалары

Препарат атауы Халыкаралык патенттелмеген аты шыгару TYрлерi 1 г. сорбенттщ беттiк белсендiлiк ауданы ¥сынылатын мeлшерi

Белсендi квмiр Белсендi кeмiр, унтак жэне таблеткасы 1,5-2 м2 20-30 г.

Полифепан Гидролиздi лигнин, унтак, тYЙiршiк, таблетка 40 м2 0,5-1 г/кг

Энтеросгель Полигидрат полиметилсилоксаны (метилкремний кышкылыныц гидрогелi) 150 м2 22,5 г. тэулИне 3 рет немесе 1-2 капсула

Микроцеллюлоза 8те жогары дисперстi микроцеллюлоза 400 м2 150 мг/кг тэулИне 3 рет

Ак квмiр 8те жогары дисперстi кремний диоксидi

Нэтижелер мен оны тал^ылау: ЭртYрлi концентрациясы бар коспалардыц квмегiмен ауыр металдар адсорбциясы ЖYргiзiлдi. Адсорбциялык тепе-тецдiктi алу кезiнде эксперимент токтату уакыты белгiлендi. Сынамаларды белпленген уакыт кесiндiлерi аркылы сурыптау жолымен сорбциялык процестiц кинетикасы калыптасты.

Комплексонометриялык титрлеу эдiсiмен ni, Pb жэне Hg белшектершщ шогырлануы белгiлендi.

Адсорбция жылдамдыгыныц турактысы кврнекi TYPде (сурет 1) Фрейндлихтщ логарифмдiк тецдеуiнiц тYрленуiн есептеуге мYмкiндiк бередi. Осыныц аркасында термодинамикадагы адсорбция шамалары аныкталды.

Вестник Ка^НЖУ №1-2019

Сурет 1 -А\-ыр металдар адсорбцнясынын жылдамдык константасын графиктж аныктау

Ленгмюр тецдеуiнiц тYрi взгеруi металдардыц адсорбция температурасында кинетикалы; шамаларды зерттеу

параметрлерiн кврнекi тYPде аньщтауга мYмкiндiк бередi негiзiнде АМ шыгару жылдамдыгы аны;талды (кесте. 2).

(сурет. 2) суйылтылган гидрофильдi ертндыерден белме

Кесте 2 - Эртурл1 энтерсорбенттердег1 сынап, цоргасын, никельдщ адсорбциялануыныц кинетикалы; параметрлер1

Энтерсорбенттер Адсорбцияныц жылдамды; Адсорбциялы; тепе-тецдж Белу дэрежеа, %

константасы, кх104, мин-1 орнау уа;ыты, мин

сынап ;ор?асын никель Сынап ;ор?асын никель сынап ;ор?асын никель

Белсендi кемiр 4,37 14,85 2,25 15 20 30 50 79 17

А; кемiр 4,09 5,13 0,26 40 20 40 57 41 13

Микроцеллюлоза 0,39 10,3 1,91 50 20 40 90 59 7

Энтеросгель 13,6 3,02 1,82 40 40 40 60 20 6

Полифепан 0,58 3,82 0,45 50 45 70 88 25 5

Алынган мэлiметтер белсендiрiлген кемiрде РЬ жэне Ni катиондарыныц адсорбциясы ец жылдам етедi (14,85 х 10-5 жэне 2,25 х 10-5 мин-1), сондай-а; адсорбциялы; тепе-тецдiктi калпына келтiрудiц ец аз уа;ыты (10 жэне 20 мин). Энтеросгельдщ сырт;ы жагында Hg жылдамыра; адсорбцияланады (14,5 х 10-3 мин-1 жэне 50 минут), бiрак; оныц сiцiру жылдамдыгы РЬ жэне № бас;а сосорбенттерге Караганда элде;айда темен. Кемiр АЦ РЬ жэне № (5,10 х 10-5 жэне 5,13 х 10-5 мин-1 жылдамды; константалары) катиондарыныц ерiтiндiлерiнен тез шыгару Yшiн жа;сы, бiрак Ni катиондарыныц адсорбция жылдамдыгы ете аз (жылдамды; константасы 0,26 х 10-4 мин-1). Микроцеллюлоза ертндыерден тек РЬ (жылдамды; тура;тысы 10,3 х 10-5 мин-1) тез жояды, бiрак; HG жэне № адсорбциясы Yшiн пэрмендi емес. РЬ полифепан ертндшершен жа;сы шыгарады (3,91 х 10-5 мин-1

адсорбция жылдамдыгыныц тура;тысы), бiрак; Hg жэне № адсорбциясы баяу етедь

Энтеросорбенттердiц адсорбциялы; сыйымдылыгы жэне олардыц тацдалган токсиканттардыц эр;айсысына у;састьны ТМ термодинамикалы; параметрлерш багалауга мYмкiндiк бередi (кесте. 3).

РЬ катиондарына ;атысты белсендiрiлген кемiр жэне микцеллюлоза ец жогары адсорбциялы; сыйымдылыада ие (22,х 10-4 жэне 21,0 х 10-4 моль/г). Бiрак; микроцеллюлозадан бас;а белсендiрiлген кемiр осы металла ец жа;сы у;сас (45,1 жэне 15,2 адсорбциялы; тепе-тецдiк константалары). Полифепанда адсорбциялы; сыйымдыльщтыц деректерi ец аз (максималды адсорбция 5,23 х 10-5 моль / г ;урайды), сондай-а; сорбциялы; тепе-тецдiктiц ец аз релi (барлыгы 5,60). А; кемiрде де жа;сы сiцiру ;абшет бар, бiрак; адсорбциялы; сыйымдыльщта белсендiрiлген кемiрден 4 есе кем.

Кесте 3 - Сынап, цоргасын, никельдщ эртурл1 энтерсорбенттердег1 адсорбциялануыныц термодинамикалы; параметрлер1

Энтерсорбенттер Максимальдi адсорбция, Атахх103, моль/г Адсорбциялы; тепе-тецдж константасы К

сынап ;ор?асын никель сынап ;оргасын никель

Белсендi кемiр 16,8 21,2 12,7 13,9 44,2 0,95

А; кемiр 8,4 17,1 3,8 0,9 12,7 0,64

Микроцеллюлоза 42,8 20,3 3,7 22,6 13,2 0,82

Энтеросгель 10,8 12,6 2,7 17,1 8,4 0,38

Полифепан 55,7 4,3 1,4 12,6 4,6 0,32

Цорытынды: математикалы; модель мысалда, энтеросорбенттердiц кемегiмен РЬ, №, Hg белшектерiнiц

кинетикалы; термодинамикалы; к;асиеттерi сипатталады. ЖYргiзiлген есептеулер гидрофильдi ;оспалардан ауыр

Vestnik KazNMU №1-2019

металдар шыгару бойынша колданылатын жэне медициналык; тэжiрибеде кецшен колданылатын энтеросорбенттердiц сандык; нэтижелшпн багалауга мYмкiндiк бередi. Ец тиiмдi энтеросорбент белсендiрiлген

KSMip жэне микроцеллюлоза, сондай-ак; полифепан болды. Болжам бойынша, бул сорбенттер адам агзасына ауыр металдар кеп тYCкен кезде А1Ж тиiмдi тазартылады.

ЭДЕБИЕТТЕР Т1З1М1

1 Лисичкин, Г. В. Человек и среда его обитания. - М.: Мир, 2005. - 377 с.

2 Зырин Н.Е. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. - М.: МГУ, 1986. - 210 с.

3 Трахтенберг, К. Д. Пектиносодержащие энтеросорбенты и их использование при воздействии радионуклидов и тм // Врачебное дело. - 1995. - №7. - С. 25-45.

4 С. А. Беляков Энтеросрбция. - Ш.: 1997. - 356 с.

5 Хотимченко, Ю. З. Энтеросорбенты для больных и здоровых // Мед. фарм. вестн. Приморья. - 1996. - № 4. - С. 100-109.

К.К. Шекеева

Казахский Национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова

ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАЗНЫХ ЭНТЕРОСОРБЕНТАХ С ПОМОЩЬЮ КИНЕТИЧЕСКОГО И ТЕРМОДИНАМИЧСКОГО МЕТОДА

Резюме: На примере математической модели, с помощью энтеросорбентов описываются кинетические, а так же термодинамические свойства адсорбции частиц РЬ, №, Произведенные вычисления дают возможность оценить численно результативность энтеросорбентов, которые применяются по удалению ТМ из гидрофильных смесей и широко используются в медицинской практике.

Ключевые слова: тяжелые металлы (ТМ), энтеросорбенты, адсорбция

K.K. Shekeeva

Asfendiyarov Kazakh National medical university

STUDY OF ADSORPTION OF TOXIC METALS ON DIFFERENT ENTEROSORBENTS BY MEANS OF THE KINETIC

AND THERMODYNAMIC METHOD

Resume: By the example of a mathematical model, with the help of enterosorbents, the kinetic and thermodynamic properties of adsorption of Pb, Ni, Hg cations are described. The calculations performed make it possible to evaluate numerically the performance of enterosorbents, which are used to remov heavy metals from hydrophilic solutions and are widely used in medical practice. Keywords: heavy metals, enterosorbents, adsorption

УДК 615.33:678

М.К. Кажиманова, Н.В. Зубенко, Г.О. Устенова

Казахский Национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова Кафедра технологии лекарств и инженерных дисциплин

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ НАНОЧАСТИЦ С АНТИБИОТИКОМ ИЗ ГРУППЫ КАРБАПЕНЕМОВ

В данной статье представлено современные взгляды на возможности использования наноструктур при решение проблем антибиотикорезистентности. Полимерные наночастицы считаются эффективными с антибиотиками из-за соответствующей биосовместимостью и биодеградацией.

Ключевые слова: наночастицы, антибиотикорезистентность, полимер, карбапенем

Актуальность работы: Возможность применения различных наночастиц для доставки лекарственных веществ в целевые клетки/органы широко изучается на протяжении последних десятилетий. Фармацевтическая нанотехнология подразумевает использование в качестве носителей частицы размером до 1000 нм, при этом в качестве систем доставки лекарственных препаратов наиболее эффективны частицы с размером от 100 до 500 нм. Включением лекарственных веществ в наночастицы посредством физической инкапсуляции, адсорбции или химической конъюгации можно добиться значительного улучшения фармакокинетических свойствпо сравнению с традиционными лекарственными формами. В частности, были выявлены многие преимущества наносомальных лекарственных форм, включая улучшение растворимости

лекарств, увеличение продолжительности времени циркуляции в системном кровотоке, контролируемое (в том числе и пролонгированное) высвобождение лекарственных веществ, повышение селективности действия лекарственных препаратоввследствие их

преимущественного накопления в органах и клетках. Карбапенем-резистентность - чрезвычайно опасная угроза в антибактериальной терапии как устойчивые штаммы легко развивают многорезистентное действие на другие мощные противомикробные средства.

Первоначально карбапенемы продемонстрировали большую устойчивость к гидролизу бета-лактамазы, полученные из устойчивых патогенов, однако, появление карбапенем-резистентности было отмечено глобально с грамотрицательными патогенными таких как