Совет молодых ученых инновационное развитие и востребованность науки в современном казахстане

 
138 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
ИММОБИЛИЗАЦИЯ РИХЛОКАИНА НА ПОЛИАКРИЛАМИД-ГЛИНИСТЫХ 
КОМПОЗИЦИОННЫХ ГЕЛЯХ 
 
Р.С.Иминова, М.М.Бейсебеков, Ш.Н.Жумагалиева, М.К.Бейсебеков,  
Ж.А.Абилов 
 
Казахский национальный университет им. аль-Фараби  
 
Учитывая  специфические  свойства  глин  и  одновременно,  импортозависимость 
фармацевтического  рынка  республики  от  зарубежных  стран  в  лекарственных 
средствах,  вспомогательных  веществах  и  материалах,  внимание  исследователей  и 
отечественных  производителей  на  глины  особенное.  Обзор  литературы  показал 
многообещающие  результаты  относительно  использования  глин  при  создании 
сорбентов-носителей  для  контролируемого  выделения  лекарственных  веществ [1,2]. 
Наш интерес к полимер-глинистым системам связан с возможностью получения на их 
основе  пролонгированных  форм  отечественных  лекарственных  препаратов.  Особенно 
интересно  и  важно  знать  сорбционно-десорбционные  свойства  глинистых 
композиционных гелей полимеров относительно лекарственного вещества.  
Так, целью настоящей работы является показать возможность создания полимер-
глинистого  композиционного  геля  с  хорошими  адсорбционными  свойствами  для 
потенциального использования в качестве носителя лекарственных препаратов. В связи 
с  чем,  проведена  иммобилизация  отечественного  местоноанестезирующего 
лекарственного  препарата – рихлокаина  на  композиционный  гель  «полиакриламид-
бентонитовая  глина»,  полученный  методом  радикальной  полимеризации.  Методика 
получения,  морфологическая  структура,  набухающая  способность  данного  композита 
были нами изучены и  освящены в ранних работах [3-5]. 
В  работе  использовали  бентонитовую  глину  (БГ)  Манракского  месторождения 
Восточно-Казахстанской  области,  акриламид ("Reanal", Венгрия)  без  дополнительной 
очистки. Методика очистки и химический состав глины, а также методика проведения 
синтеза  композиционных  гелей  полиакриламид-бентонитовая  глина  (ПАА-БГ)  можно 
найти в работах [3-5]. 
Бензойного  эфира 

-изомера 1-аллил-2,5-диметилпиперидола-4  гидрохлорид 
(рихлокаин) С
17
Н
27
NO
2

HCl (Asfarma Ltd, Россия) многократно перекристаллизовывали 
из  этилового  спирта,  сушили  в  вакууме  при  комнатной  температуре  до  постоянного 
веса (Т
пл
=490 К). 
Степень набухания определяли методом равновесного набухания и рассчитывали 
по отношению массы набухшего образца к массе сухого образца по формуле: 
α=m-m
0
/ m
0         
                                         
где, m
0 
– масса сухого образца, m  - масса набухшего образца.  
Иммобилизацию  рихлокаина  на  гели  полимеров  и  композиции  ПАА-БГ 
проводили  сорбционным  методом [6]. УФ-спектры  записывали  на  спектрофотометре 
«СФ-26» в кварцевой кювете с толщиной 1 см при 

=234 и 

=274 нм, характерных для 
карбонильной и аллильной групп рихлокаина. 
Для изучения кинетики высвобождения рихлокаина из полимер-глинистых гелей 
были  получены  сухие  образцы  гелей  с  предварительно  сорбированным  в  них 
лекарственным препаратом с известной концентрацией [6]. Далее, навеску массой 0,01 
г помещали в 50 мл воды или физиологический раствор. По истечении определенного 
периода  времени  отбирали  аликвоты  объемом 5 мл  и  исследовали  на  УФ-
спектрофотометре  для  определения  количества  лекарства,  высвободившегося  из 
композитов во внешнюю среду.  Использованный аликвотный объем после измерения 
оптической  плотности  возвращали  в  исследуемый  объем.  Для  расчетов  использовали  
калибровочные  графики  зависимости  оптической  плотности  от  концентрации  ЛВ. 

 
139 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
Количество  лекарственного  вещества,  высвободившегося  за  время  τ,  определяли  по 
формуле: 
                            (%) W = (n
 раст
 /n
 гель
)*100 %,                                   
где W – выход ЛВ из геля в %, n
 раст 
- количество ЛВ в окружающем растворе, моль,  
n
 гель
 - количество ЛВ в геле, моль. 
 
За  счет  сочетания  в  себе  сорбционной  способности  бентонитовой  глины  можно 
предположить 
повышение 
сорбционной 
и 
пролонгирующей 
способности 
композиционных  гелей  ПАА-БГ.  Исследования  кинетики  набухания  композиционных 
гелей  ПАА-БГ  в  растворах  рихлокаина  представлены  на  рисунке 1. Так,  при 
погружении  в  растворы  рихлокаина  разной  концентрации  объемы  гелей 
увеличиваются, достигая равновесного значения приблизительно через 4 часа, а далее 
наблюдается  небольшая  тенденция  к  монотонному  росту.  Повышение  степени 
набухания  в  рихлокаиновом  растворе  с  низкой  концентрацией 1·10
-5
  М  относительно 
воды  можно  считать  как  вклад  полиакриламида  в  составе  композиции  в  связывание 
рихлокаина. Адсорбируясь на поверхности гидрофильного полиакриламида, молекулы 
рихлокаина  образуют  комплекс  с  функциональными  группами  композиции  за  счет 
единичных  межмолекулярных  водородных  связей.  При  этом  поверхности  геля 
сообщается заряд, присущий рихлокаину, в результате чего нарушается баланс между 
упругими силами, стягивающими сетку, и электростатическими силами растяжения [7], 
что  приводит  к  дополнительному  набуханию  полимерной  сетки.  При  дальнейшем 
увеличении  концентрации  рихлокаина  наблюдается  уменьшение  степени  набухания, 
которое  проявляется  сильнее  при  концентрации 1·10
-3
  М.  Это,  по-видимому,  можно 
объяснить  проявлением  полиэлектролитного  характера  композита  за  счет  БГ [8] и 
электростатическим  связыванием  рихлокаина  с  образованием  полиэлектролитного 
комплекса, приводящего к контракции. 
Данные концентрационной зависимости набухания композитных гелей с разным 
содержанием БГ в растворах рихлокаина, представленных в таблице 1, показывают, что 
с появлением бентонитовой глины и дальнейшим увеличением ее содержания в составе 
композиции  наблюдается  уменьшение  степени  набухания,  что  подтверждает 
постепенное увеличение вклада бентонитовой глины в связывании рихлокаина.  
Ранее  было  отмечено,  что  композиционный  гель  является  отрицательно 
заряженным  полианионом  благодаря  бентонитовой  глине [5]. Вследствие  этого,  в 
процессе  сорбции  лекарственного  препарата  катионного  типа,  следует  ожидать 
образование  полиэлектролитного  комплекса  композиционных  гелей  с  рихлокаином  за 
счет  электростатических  связей.  По  результатам  исследования  кинетики  сорбции 
рихлокаина  на  композиционные  гели  ПАА-БГ,  представленных  на  рисунках 2 и 3 
0
1
2
3
4
24 32 40 48 56 64 72
0
5
10
15
20
25
30
35
4
3
2
1

, час

, г/г
 
 
 
[МБАА]= 0,1 мол. % ; Вода (1); [РХ]= 1·10
-5
 (2); 1·10
-4
(3); 1·10
-3
(4) М 
Рисунок 1 - Кинетика набухания композиционных гелей ПАА-БГ (10:1) в растворах 
рихлокаина 

 
140 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
видно, что процесс сорбции протекает только при достижении определенного значения 
степени набухания. 
 
Таблица 1 – Значения степени набухания (г/г) композиционных гелей ПАА-БГ с разной 
степенью сшивки и разным содержанием бентонитовой глины 
  
При  этом  обращает  внимание  ступенчатый  характер  кривой  кинетики  сорбции, 
свидетельствующий  о  полимолекулярном  характере  сорбции [8]. Это  по-видимому, 
связано  с  образованием  комплекса  композит-ЛВ,  который  инициирует  присоединение 
следующих  молекул  сорбируемого  вещества.  По  мере  увеличения  концентрации 
рихлокаина  с 1·10
-5
  до  1·10
-3 
М  для  ПАА-БГ,  имеющих  состав  равный (10:1) и 
[МБАА]=0,1  мол. %, сорбирующая  способность  уменьшается  с 18 до 10 %, 
соответственно.  А  значения  сорбции  в  моль/г  согласно  закону  действующих  масс  с 
увеличением концентрации рихлокаина повышается. Видимо, сорбция лекарственного 
вещества  протекает  до  установления  определенного  равновесия,  а  точнее 
осмотического, между внутренней фазой и внешней средой. Примечательно отметить, 
что  с  увеличением  содержания  глины  в  композиции  сорбирующая  способность  гелей 
повышается  (рисунок 3). Вероятно,  что  по  мере  увеличения  количества  глины  в 
композите  повышается  величина  сорбционной  емкости  межпакетных  пространств 
частиц  с  отрицательно  заряженной  поверхностью [9], что  дает  дополнительное 
электростатическое  связывание  молекул  лекарственного  вещества.  Значения  сорбции 
для всех образцов композитов находятся между  таковыми для гомогелей (кривые 1,6) 
и бентонитовой глины (кривые 2,7).  
0
1
2
3
4
5
24 32 40 48 56 64 72
0
4
8
12
16
20
4
3
5
2
6
1

, час
А*10
5
  , моль/г
А, %
 
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
7
8
9
 
 
1,2,3 – А в %; 4,5,6 – А в моль/г 
[РХ]= 1·10
-5
 (1,4); 5·10
-5 
(2,5); 1·10
-4 
(3,6) 
М;[МБАА]= 0,1 мол. % ;  
 
 
Рисунок 2 - Кинетика сорбции 
композиционных гелей ПАА-БГ (10:1) при 
разных концентрациях рихлокаина 
0
1
2
3
4
5
24 32 40 48 56 64 72
0
4
8
12
16
20
60
70
80
90
100
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

, час
5
А*10 , моль/г
А, %
 
 
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
12
13
14
15
 
 
1-5- А в %, 6-10 - А в моль/г 
Глина – 1,6; ПАА - 2,7; ПАА-БГ=10:1 (3,8); 
10:5 (4,9); 10:9 (5,10) 
[РХ]=1·10
-5
М, t=25
0
С 
 
Рисунок 3 - Кинетика сорбции 
рихлокаина на композиционные гели 
ПАА-БГ с разным содержанием глины 
 
Чистый 
ПААГ 
Композиционные гели ПАА-БГ 
Глина 
[МБАА], мол. % 
0,1 
0,1 
0,25 
0,5 
 
[БГ], масс. 
%    1 5 9 1 1   
Вода 
36  30 27 24 28 19  16 
[РХ]= 1*10
-5
 М 39  33 28 26 25 17,2 8,5 
[РХ]= 1*10
-4 
М 33  28 25 23 20 
16,5 7,0 
[РХ]= 1*10
-3
 М 29  24 20 18 18,5 16 6,0 

 
141 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
Исследована кинетика десорбции иммобилизованного в гель рихлокаина в воду и 
физиологический раствор (рисунок 4).  
Из  представленных  данных  видно,  что  в  зависимости  от  различных  факторов 
выход  рихлокаина  из  гелей  в  течение 3 суток  составляет 5-35 %, а  равновесные 
значения  десорбции  устанавливаются  за  сутки.  Релиз  лекарственного  вещества  из 
полимер-глинистых  гелей  занимает  промежуточное  положение  между  выходом 
рихлокаина  из  гомогеля  полимера  и  бентонитовой  глины  (кривые 1 и 2). Еще  одной 
общей  для  всех  гелей  и  основной  закономерностью  является  значительно  высокая 
десорбция  рихлокаина  в  физиологический  раствор  нежели  в  воду.  Это  можно 
объяснить  конкурентным  связыванием  ионов Na
+
  и Cl
-
  и  вытеснением  рихлокаина  из 
фазы  гелей [10]. Важно  проследить,  как  будет  протекать  высвобождение  молекул 
лекарственного  вещества  в  зависимости  от концентрации  минерального  компонента  в 
гелях.  Как  видно  из  рисунка 5, при  содержании  глины 0,5, 1 и 3 масс. % десорбция 
рихлокаина  из  гелей  составляет 19, 16 и 12 %, соответственно,  т.е.  наблюдается 
снижение  десорбции.  Видимо,  БГ  в  составе  композита  вносит  свои  коррективы  и 
способствует  прочному  связыванию  молекул  анестетика  с  материалом  композита  за 
счет электростатических связей. Такое сильное связывание лекарственного вещества с 
носителем,  несомненно,  существенно  повысит  степень  пролонгирования  ЛВ.  Эти 
данные, а также результаты влияния ионной силы, еще раз подтверждают заключение о 
приобретении  полиакриламидом  полиэлектролитного  характера  с  добавлением 
дисперсии частиц бентонитовой глины. 
Таким 
образом, 
обобщая 
результаты 
исследования 
иммобилизации 
местноанестезирующего  препарата – рихлокаина  на  глинистые  композиционные  гели 
полиакриламида можно сказать следующее. Данные по набухающему поведению гелей 
в  растворах  рихлокаина  перекликаются  с  результатами  исследований  сорбционно-
десорбционных характеристик гелей и находятся в хорошем согласии между собой. В 
ходе анализа полученных данных и выяснения возможного механизма взаимодействия 
рихлокаина  с  полимер-глинистой  структурой  становится  ясно,  что  связывание  ЛВ 
обусловлено,  главным  образом,  некулоновскими  силами  связывания  (водородные 
связи,  гидрофобные  взаимодействия),  присущими  неионогенным  полимерам  ПАА,  и 
электростатическими 
силами, 
характерными 
минеральному 
компоненту 
композиционного  геля.  Варьируя  такие  факторы,  как  степень  сшивки,  температуру, 
0
1
2
3
4
5
24 32 40 48 56 64 72
0
5
10
15
20
25
30
35

, час
2
5
3
6
1
4
W, %
 
1,2,3 – в воду; 4,5,6 - в физиологический 
раствор; 1,4 – ПААГ; 2,5 – Глина;  
3,6 – ПАА:БГ =(10:1); [МБАА]=0,1 моль. %; 
t=25 
0
С 
Рисунок 4 – Кинетика десорбции 
рихлокаина из гелей ПАА, БГ и 
ПАА-БГ 
0
1
2
3
4
5
24 32 40 48 56 64 72
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
2
4
1
3

, час
W,%
 
1,2 – в воде; 3,4 – в физиологическом растворе; 
ПАА-БГ= 10: 1 (1,3), 10:3 (2,4); 
[МБАА] =0,1 мол. % 
 
Рисунок 5 – Кинетика десорбции 
рихлокаина из гелей ПАА-БГ 

 
142 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
соотношение  бентонитовой  глины  и  полимера,  ионную  силу  можно  получить 
композиционный 
полимер-глинистый 
материал - носитель 
ЛВ, 
дающий 
дополнительные возможности регулирования введения лекарственного вещества в гель 
и его пролонгированное и контролируемое высвобождение из композитной матрицы.
 
 
Литература 
1.  Ломакин С.М., Заиков Г.Е. Полимерные нанокомпозиты пониженной горючести на 
основе слоистых силикатов // Высокомол. соед. Cерия Б, 2005.Т.47.-№1.-С.104-120. 
2.  Помогайло  А.Д.  Синтез  и  интеркаляционная  химия  гибридных  органо-
неорганических  нанокомпозитов // Высокомол.  соед.  Серия  С, 2006.-Т.48.-№7.-
С.1318-1351. 
3.  Садырбаева Ф.М., Каржауова А.Б., Иминова Р.С., Салахаденова Г.К., Жумагалиева 
Ш.Н.,  Бейсебеков  М.К.  Акриламид-глинистый  композиционный  гель  с 
интеркалированной  структурой  и  адсорбционными  свойствами // II Межд.  науч.-
практ.  конф. «Инновационное  развитие  и  востребованность  науки  в  современном 
Казахстане». - 2008. - С. 174-178. 
4.  Салахаденова  Г.  К.,  Иминова  Р.С.,  Жумагалиева  Ш.Н.,  Бейсебеков  М.К.  Синтез  и 
набухание композитов на основе неионогенных полимерных гелей и бентонитовой 
глины // Респ.  науч.-практ.  конф. «Инновационное  развитие  и  востребованность 
науки в современном Казахстане». Часть 4. Алматы. – 2007. - С. 308-312. 
5.  Иминова  Р.С.,  Есиркегенова  Ш.Ж.,  Жумагалиева  Ш.Н.,  Бейсебеков  М.К.,  Абилов 
Ж.А.  Синтез  химически  сшитых  акриламид-глинистых  композитных  гелей // 
Вестник КазНУ. Серия химическая.  - №3(43). – 2006. – С. 48-53. 
6.  Жумагалиева Ш.Н. Иммобилизация лекарственных препаратов: Учебное пособие. - 
Алматы: Қазақ университеті. - 2007. - 84 с. 
7.  Токтабаева  А.К.  Иммобилизация  рихлокаина  и  алхидина  на  полимерных  гелях: 
дисс… канд. хим. наук. - Алматы. - 2003. - 135 с. 
8.  Жумагалиева  Ш.Н.  Иммобилизация  некоторых  биологически  активных  и 
лекарственных веществ на синтетических полиэлектролитах и бентонитовой глины 
// Дисс… канд. хим. наук. - Алматы. - 2004. - 135 с. 
9.  Голубева  О.Ю.,  Доманова  О.С.,  Уголков  В.Л.,  Гусаров  В.В.  Гибридные 
наноструктуры  на  основе  слоистых  силикатов  и  азотосодержащих  органических 
соединений // Журнал общей химии. - 2007. - Т.77, Вып.2. - С. 246-251. 
10.  Есикова О.В., Стародубцев С.Г., Хохлов А.Р. Синтез, набухание и адсорбционные 
свойства  композитов  на  основе  полиакриламидного  геля  и  бентонита  натрия // 
Высокомол. соед., Сер.А, 2002.-Т.44.-№5.-С.802-808. 
 
 
ПОЛИВИНИЛ СПИРТІ МЕН БЕНТОНИТ САЗЫ НЕГІЗІНДЕГІ 
КОМПОЗИЦИЯЛЫҚ КРИОГЕЛЬДЕРДІҢ АУЫР МЕТАЛДАРДЫ СОРБЦИЯЫ 
 
М.Т. Омырзақов, Б.М. Құдайбергенова, Ш.Н. Жұмағалиева,  
М.Қ. Бейсебеков, Ж.Ə.Əбілов  
 
Əл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті 
 
Қазіргі  кезде  дүние  жүзінде,  соның  ішінде  Қазақстанда  гидросфераның  қалдық 
сумен ластануы, экологиялық өзекті мəселелердің біріне айналып отыр. Ауыр металдар 
дегеніміз - тығыздығы  темірдің  тығыздығынан (7,874 г/см³)  артық  болатын  түсті 
металдар  тобы.  Оларға  мырыш,  қорғасын,  қалайы,  марганец,  висмут,  мыс,  сынап, 
кадмий жатады. Ауыр металдардың көптеген қосылыстары, əсіресе, тұздары ағза үшін 
зиянды.  Олар  тағам,  ауа,  су  арқылы  ағзаға  түскенде  ыдырамайды,  кейбір  органдарда 

 
143 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
(бүйрек,  буын,  бауыр  т.б.)  жиналып,  денсаулыққа  қауіп  төндіреді.  Сондықтан  ауыр 
металдардың қоршаған ортадағы мөлшері белгіленген қалыптан аспауы керек [1]. 
Қазіргі  кезде  Қазақстанда  ауыр  металдар  мен  олардың  қосылыстарын  өндірумен 
айналысатын  көптеген  түсті  металлургия  өндірістері  жұмыс  істегендіктен,  ауыр 
металдардың қоршаған орта нысандарында жиналуы мен тірі ағзаларға зиянды əсерін 
зерттеуге  ерекше  көңіл  бөлінуде.  Ауыр  металдардың  қоршаған  орта  мен  ағзада 
жинақталуының  негізгі  көзі — отынды  жағу,  пестицидтер,  кейбір  органикалық 
қосылыстар, əсіресе өндірістік ағын сулар мен қалдықтар жəне т.б. [2]. 
Суды  ауыр  металл  иондарынан  тазарту  əртүрлі  əдістермен  жүзеге  асырылады: 
реагенттік,  адсорбциялық,  ионалмастырғыштық,  электрохимиялық  жəне  буландыру 
арқылы. 
Əдісті 
таңдау 
өндіріс 
масштабына, 
ағын 
сулардағы 
металдар 
концентрациясына  жəне  олардың  бағасына  байланысты.  Көбінесе  реагентті  тұндыру 
қолданылады.  Бірақ  бұл  əдіс  екіншілік  ластануды  жəне  бағалы  компоненттердің 
тұнбамен  шығынын  тудырады.  Соған  қоса  тұндыру  көбінесе  əкпен  жүзеге 
асырылатындықтан,  тазаланған  суда  кальций  мөлшері  айтарлықтай  артып,  судың 
айналымды жабдықталуын қиындатады [3-4].   
Қазіргі  таңда,  ион  алмастыру  да  қарқынды  қолданылуда.  Ионалмастырғыштар 
ретінде  көптеген  материалдар  алуға  болады,  мысалы  табиғи  бентонит  саздары  (БС). 
Бентонит саздары онша тереңде жатпағандықтан, оларды ашық əдіспен алуға болады, 
бұл олардың бағасы арзан болуына септігін тигізеді.  
Сазда органикалық катионды активті алмастырғыштар кездеседі, сондықтан олар 
ерітіндідегі  ауыр  металдарменде  ион  алмасуы  тиіс.  Осындай  тамаша  қасиеттері  бола 
тұра  бентониттің  кемшіліктері  де  бар.  Оның  негізгі  кемшілігі  суда  суспензияланып, 
оңайшылықпен  шөкпеуінде  жəне  фильтрлеу  үрдісін  қиындатуында.  Соған  орай 
бентониттің  кемшіліктерін  шектеп,  қолдану  аясын  көбейтетін  жаңа  композициялар 
іздестірілуде.      
Бентонит  саздары  негізінде  жасалған  сорбциялық-ионалмастырғыш  материалдар 
бар,  мысалы,  оның  базальтті  талшықтарға  жəне  ағаш  үгінділеріне  отырғызылған 
сорбенттері [5]. Бұндай  комплекстермен  ластанған  ағын  суларды  ауыр  металдардан 
тазалауға  болады.  Бірақ,  аталмыш  комплекстердің механикалық  жəне  регенерациялық 
қиыншылықтары  бар.  Сондықтан,  бентонит  саздарын  қондырғанда  каңқа  қызметін 
атқаратын жаңа материалдарды іздестіру қазіргі уақытта өзекті мəселе. Бұл мəселенің 
шешімдерінің  бірі,  ол  үлкен  кеуектілігімен  жəне  механикалық  қасиеттерімен 
ерекшеленетін  криогельдерді  қолдану,  дəлірек  айтсақ,  сорбенттер  мен  полимерлердің 
композициялық криогельдерін алу.  
Поливинил  спирті  (ПВС)  негізіндегі  криогельдер  ғылыми  тұрғыда  үлкен 
қызығушылық  танытады.  Олар  биотехнологияда,  медицина,  тамақ  өнеркəсібінде  кең 
қолданыс  тапты.  Қытай  мен  Корей  ғалымдарының  біріккен  зерттеу  жұмыстарында  
поливинил спирті мен гидроксиапатиттің композициялық криогельдері алынып, жақсы 
сорбциялық  қасиеттер  көрсетті.  Бірақ  олардың  кемшілігі  сорбциялау  тепе-теңдігінің 
баяу орнауында [6-8]. 

жүктеу/скачать 5,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: