Захарова Н.Г. Полифункциональные биосовместимые материалы на основе магнетита и пектина (1006298), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Files: tcal ИПХФ 2011_5_Al2O3lids_Ar.tsv / sens ИПХФ 2011_5_Al2O3lids_Ar.esvRange:30/5.0(K/min)/400Sample Car./TC:DSC(/TG) HIGH RG 2 / SMode/Type of Meas.:DSC-TG / Sample + CorrectionSegments:Crucible:Atmosphere:TG Corr./M.Range:DSC Corr./M.Range:Remark: тигли с крышками1/1DSC/TG pan Al2O3---/--- / AR/40 / Ar 12/--020/30000 mg020/5000 µVбРисунок 3.29. ТГА-ДСК спектры для а) Fe3O4-Pec10 и б) Fe3O4-PecCa0,15118Кривая ДСК (рис. 3.29а) показывает начальный пик между 40 и 110 oCпри 71,1oC, c потерей массы до 7 %, что связано с потерей влаги.Выраженный пик наблюдается при 244 oC, что указывает на термическуюдеполимеризацию цепи пектина в композите Fe3O4-Pec.
Соответственно, этатермическая реакция вызвала экзотермический пик в диапазоне температур от220 до 330 oC на кривой ДСК. Температура термической деполимеризациипектиновой цепи в Fe3O4-PecCa выше на ~15 oC, чем в Fe3O4-Pec, но процесспроисходил медленнее. Данные эффекты связаны с сильным взаимодействиеммежду молекулами пектина и солями кальция. Вероятно, ионы Ca2+,связанные с СООН группами, составляют периферию композитов, котораяокружает пектин, взаимодействующий с наночастицами магнетита.
Согласноэтойпредполагаемойструктурекомпозита,ожидаетсятермическаядекомпозиция пектина после термической деградации пектината кальция напериферии. Возможно это и есть причина того, что начало термическойдекомпозиции пектина в Fe3O4-PecCa0,15 происходит при повышеннойтемпературе, чем для Fe3O4-Pec10.ИК-спектроскопические и термогравиметрические анализы образцов иизмеренныевеличиныζ-потенциаловдлякомпозитовпредполагаютследующий механизм образования нанокомпозитов (рис. 3.30) [124]:Рисунок 3.30. Схема образования сшитых структур нанокомпозитов [124]119Электронно-микроскопические снимки образца Fe3O4-PecCa0,15 (рис.3.31) показывают унимодальное распределение наночастиц магнетита,инкапсулированных пектинатом кальция.абРисунок 3.31.
СЭМ микрофотографии образца Fe3O4-PecCa0,15Таким образом, показано, что на формирование геля наночастицкомпозита Fe3O4-Pec оказывают влияние ионы Ca2+. Изменением содержанияионов Ca2+ в растворе композита Fe3O4-Pec можно влиять на размер частиц иζ-потенциал композитов, снижение которого указывает на дополнительноесвязывание карбоксильных и гидроксильных групп пектиновых молекулионами Ca2+ с образованием сшитых наноструктур.Полученные результаты проведенных экспериментов по варьированиюконцентрации пектина в композите и ионов Ca2+ в системе позволяютуправлять процессом формирования и контроля размеров частиц в составекомпозитов.Выяснениеданныхмеханизмовповеденияпектиновикомпозитов на их основе необходимо для понимания их фармакологическихсвойств, включая способность связывать в желудочно-кишечном тракте ивыводить из организма тяжелые металлы, в том числе радионуклиды.ПолученныекомпозитыFe3O4-Pec10,Fe3O4-PecСа0,15былирассмотрены в дальнейших биомедицинских исследованиях в качествесорбентовтоксическихингредиентовлимфыиионовPb2+противоопухолевых агентов на моделях перевиваемых штаммов опухолей.и1203.6.
Оценка токсичности образцов пектиновых препаратовОценка острой токсичности препаратов в тестах на крысах Вистар сразличнымидозамиметодомпробит-анализаустановиласледующиеконцентрации препаратов пектина (таблица 3.8):Таблица 3.8. Оценка острой токсичности препаратов пектина (в ЛД)Концентрация препарата, мг/кгПрепаратЛД16ЛД50ЛД84ЛД100Pec30500538007710088800Fe3O4-Pec1018600224003620043000Морфологические исследования органов (печень, селезенка, почки,легкие, кровь, костный мозг) не выявили грубых структурных изменений приприменении Pec в дозе 24000 мг/кг.
В дозе 2000 мг/кг нанокомпозит вызываетсущественные структурно-функциональные изменения органов и тканей,среди которых преобладают дистрофически-воспалительные изменения.В дальнейших исследованиях функциональных свойств пектиновыхпрепаратов их концентрации будут существенно ниже данных по остройтоксичности, определенных в тестах на крысах Вистар.121ГЛАВА 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПЕКТИНОВЫХПРЕПАРАТОВ 4.1. Сорбционные свойства пектиновых препаратов по отношению к Pb2+ 4.1.1 Обоснование выбора объектов и методов исследования Тяжелые металлы (ТМ) оказывают негативное влияние практически навсе органы и системы человека. Наибольшую опасность представляют ионыPb2+, Cd2+, Hg2+ [188].
Pb2+ оказывают нейротоксическое влияние на организм[189]. Показано, что на клеточном уровне Pb2+ образуют прочные связи сфункциональными группами белков (сульфидными, амидными, фосфатнымии карбоксильными) [190]. В основном, Pb2+ аккумулируются в костях, вменьшей степени - в мягких тканях (головной мозг, печень и почки) взависимости от возраста человека [191, 192]. Больше всего неблагоприятномувоздействию подвергаются нервная и гемопоэтическая системы и почки [192,193].
Уровень ионов Pb2+ в сыворотке крови, равный 100 мкг/л (0,48 мкМ/л),вызывает нарушение биохимических показателей и замедление развитияцентральной нервной системы [193]. Воздействие Pb2+ приводит к угнетениюиммуннойсистемы,нарушениямроста,физическогоразвития[194],формирования дентина зубов и изменениям состава костной ткани [188, 195] удетей.В настоящее время к основным методам фармакологической коррекциихронических отравлений ТМ относятся методы эфферентной терапии, средикоторых перспективными являются сорбционная терапия с применениемпрепаратов гемосорбентов и энтеросорбентов, дополнительное введение Ca2+,антиоксидантная терапия [29, 226].
Метод сорбционной терапии являетсянаиболее эффективным, поскольку в этом случае соблюдается принципэтиотропностилечения-используемыепрепаратыустраняют122непосредственную причину патологического процесса [27] и позволяет внесколько раз ускорить выведение ТМ. При этом обязательно выполнениеосновных требований к сорбентам, заключающихся в способности связыватьТМ и выводить из организма и отсутствии побочных эффектов вследствиенарушениягомеостазаЭффективностьиизменениясорбирующихагентовбалансавмикроэлементовосновном[196].обусловленаихспособностью уменьшать концентрацию ТМ в метаболически активных и,следовательно, мобильных частях организма [197].В настоящее время для лечения отравлений тяжелыми металламииспользуют сорбенты, такие как димеркапрол, кальциево-натриевая сольЭДТА, пеницилламин, сукцимер, унитиол и тиосульфат натрия [198].Недостатком этих применяемых лекарственных препаратов в качествесорбентов при лечении хронических экзогенных интоксикаций тяжелымиметаллами является их низкая сорбционная ёмкость.Использование в качестве эффективных средств как профилактики, таки лечения гипермикроэлементозов так называемых «пищевых волокон», ккоторым относятся альгинаты, пектины, каррагинаны и хитозаны имеет рядпреимуществ: выраженная способность необратимо связывать ионы ТМ за счетионообменных свойствами полисахаридов [199], превосходство по сорбционной емкости за счет высокомолекулярнойприроды и полифункциональности [200], эффективность и безопасность средств за счет низкой селективности вотношении ионов эссенциальных элементов (Сa2+, K+, Zn2+, Fe3+) ивысокой - в отношении ТМ [201] (таблица 4.1).123Таблица 4.1.
Связывание ионов свинца полисахаридами [27]СорбентQmax, мг/гХитозан192,3Альгинат натрия144,9Пектин СЭ-1 %128,2Пектин СЭ-60 %94,3Активированный уголь78,7Полифепан23,1Присутствиевкишечникекомпонентовпищи,вособенности,минеральных элементов [202] и достаточная насыщенность депо организмаэссенциальными металлами, такими как кальций, уменьшает количествоабсорбируемых в кишечнике тяжелых металлов [203].
Роль Са2+ в облегчениитечения отравлений Pb2+ связана с конкуренцией этих ионов металлов междусобой при абсорбции из кишечника, Са2+-связывающие белки имеют высокийаффинитет по отношению к Pb2+ [204, 205].В предотвращении хронических отравлений Pb2+ роль Са2+ сводится вусловиях in vitro к конкуренции за связывание с одними и теми же белками,если оба металла находятся в эквимолярных концентрациях.
Эффектыкальция проявляются только в кишечнике человека, где его концентрацияобычно в тысячи раз больше чем Pb2+, что в значительной мере уменьшаетвозможность конкурирования этих двух металлов.Сорбция ионов свинца на препаратах Pec и Fe3O4-Pec10 описываласьизотермой Лэнгмюра, которая позволяет определить величину максимальнойсорбции, а также следует из определенной модели сорбции и в рамках этоймодели Kсорб имеет строгий термодинамический смысл:K сорб М QQ макс 1 К сорб М (4.1)где Q – количество или масса сорбированного металла на единицу массысорбента, Qмакс – максимальная сорбция, Kсорб – константа сорбции, [M] –концентрация металла в равновесии с сорбентом.1244.1.2.
Гидролиз ионов Pb2+ в разбавленных растворахПриисследованиипроцессасорбциизасчетреакцийкомплексообразования с пектином необходимо учитывать гидролиз ионовметалловвразбавленныхгидроксокомплексовирастворах,конкуренцииприводящийккомплексобразующихобразованиюлигандовсгидроксил-ионами. Для заданной аналитической концентрации ионов свинцав растворе были рассчитаны концентрации всех частиц при заданномзначении pH, при котором гидролиз в растворе не наблюдается.Таблица 4.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
