Концентрирование антибиотиков из воды и биологических жидкостей сорбентом с-1 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Таблица 2.

Спектральные характеристики 1-(4-метоксифенил)-2-нитропропилкарбония.

Нитрокарбокатион УФ спектры

4-CH3OC6H4CH =С(Ж>2)СНз (H2SO4+CF3CO2H) 4 - CH3OC6H4CH =CHCHs +Het - C(NO2)3

и1 , см-1 lg S1 и2 , см-1 lg S2 u1 , см-1 lg S1 u2 , см-1 lg S2

сы3о-/"Л- Сн—Сн 27700 3.90 18800 2.96 27000 3.90 18900 2.96

ЛИТЕРАТУРА

1. Алтухов К.В. и др. Изв.АН СССР. Сер.хим. 1967. №1. С.197-199.

2. Жеведь Т.Д. Реакция цианотринитрометана с ари-лалкенами. Автореферат дис... канд. хим. наук. Л. 1978.

3. Алтухов К.В. и др. Успехи химии. 1976. Т.45. Вып. 11. С.2050-2076.

4. Яцимирский К.Б. и др. Спектроскопические методы в химии комплексных соединений. М.: Химия. 1964. 102с.

5. Тырков А.Г. и др. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1994. Т.37. Вып. 10-12. С.131- 132.

6. Пьянкова В.И. Нитрокарбокатионы - интермедиа-ты в электрофильных реакциях тетранитрометана с п - электронными системами. Автореферат дис.. канд. хим. наук. Л. 1983.

Кафедра физической химии

УДК 615.332

Т.В. АЛЫКОВА

КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ АНТИБИОТИКОВ ИЗ ВОДЫ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

СОРБЕНТОМ С-1

(Астраханский государственный университет)

Изучено сорбционное концентрирование антибиотиков различных классов на сорбенте С-1, продукте нехимической переработки опок Астраханской области. Полученные результаты стали основой для создания высокочувствительных фотометрических и люминесцентных методов определения антибиотиков в воде и моче, а также для концентрирования их в технологических целях.

Применение антибиотиков различных классов в биологии, медицине, сельском хозяйстве и технике требует разработки методов определения их на всех стадиях производства, в готовых лекарственных формах, в биологических материалах и сточных водах предприятий, производящих или использующих антибиотики.

Задачей данного исследования явилось экспериментальное изучение сорбционного концентрирования ряда антибиотиков на сорбенте С-1. Исследована кинетика и термодинамика сорбции ряда антибиотиков на данном сорбенте. Общая схема проведения исследования и характеристика сорбента С-1 описаны в [1].

На рисунке приведены кинетические кривые сорбции антибиотиков сорбентом С-1 из мо-

дельных растворов с исходной концентрацией 0,05 г/дм3. Соотношение твердой и жидкой фаз 1 : 50, температура 295 К.

Из рисунка видно, что сорбция антибиотиков сорбентом заканчивается практически через 2 минуты.

Были изучены интервал рН, влияние ионной силы (KCl), температуры (278 и 295К) и концентрации на сорбцию антибиотиков сорбентом С-1 из водных растворов. При оптимальном значении рН (рНопт) были рассчитаны константы, изменение энтальпии (АН), энтропии (AS) и изобар-но-изотермичекого потенциала (AG) сорбции и емкость сорбента (Ам). Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Рис. Изотермы кинетики сорбции антибиотиков из водных растворов на сорбенте С-1. 1 - неомицин (гентамицин) (440 нм); 2 - 8-пиромицинон (490 нм); 3 - рубомицин (490 нм); 4 -оливомицин (560 нм); 5 - хромомицин В (520 нм); 6 - эритромицин (420 нм). Измерение оптических плотностей растворов (А) проведено относительно воды при длинах волн, указанных в скобках. Толщина кюветы равна 1 см.

Таблица 1.

Основные термодинамические характеристики сорбции антибиотиков на С-1

Константы сорбции-10-2 -ДН, кДж/моль -Дв295, кДж/моль ДS295, Дж/моль-К Ада, мг/г

К278 К295 К315

Рубомицин (рНопт 5-6)

4,20 3,15 2,20 12,72 14,25 5,1 10,0

Оливомицин (рНопт 4-5)

1,5 1,05 0,88 10,49 11,52 3,5 8,0

Хромомицин В (рНопт 4-5)

0,32 0,26 0,22 7,34 8,07 2,4 8,0

Неомицин (рНопт 5,5-5,6)

4,60 3,80 2,50 11,50 14,71 10,8 12,0

Гентамицин (рНопт 5,5-5,6)

4,50 3,75 2,40 12,37 14,68 7,8 10,0

в-Пирромицинон (рНопт 5-6)

4,30 3,90 3,50 4,05 16,63 35,5 10,0

Эритромицин (рНопт 5-5,5)

2,80 2,15 1,60 11,01 13,30 10,6 7,5

Данные табл. 1 свидетельствуют о высоких сорбционных характеристиках сорбента С-1 по отношению к антибиотикам различных классов.

Десорбция с сорбента изученных антибиотиков, за исключением эритромицина и аминоглико-зидов, легко проходит метанолом, этанолом или ацетоном, при этом сопутствующие компоненты - амины, аминокислоты и сахара остаются на сорбенте.

Комплексы аминогликозидов с сорбентом С-1 не разрушаются при действии широкого спектра органических и неорганических растворителей, т.е. аминогликозиды «наглухо» садятся на этот сорбент. Адсорбция антибиотиков сорбентом С-1 связана с участием в сорбционном процессе акцеп-

тора электронных пар - положительно заряженного азота, и доноров электронных пар - кислорода си-лонольных и силоксановых групп сорбентов. Одновременно адсорбция этих соединений сопровождается образованием различных видов связей - водородных, Ван-дер-Ваальсовых и ионных [2].

Сорбция, промывание сорбента водой и десорбция ацетоном и спиртами являются хорошими способами и концентрирования антибиотиков, и их очистки от различных составляющих биологических жидкостей.

Результаты изучения сорбции С-1 стали основой создания методов определения антибиотиков в биологических материалах и сточных водах, а также основой для создания технологий их концентрирования и выделения с целью удаления из воды.

СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЛИ СОРБ-ЦИОННО-ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИБИОТИКОВ

Материал и метод. Рубомицин, оливомицин, хромомицин, неомицин, гентамицин, в-пирромицинон, эритромицин - препараты фармакопейные для инъекций. Алюмокалиевые квасцы, нитраты празеодима и неодима (х.ч.) - водные растворы с концентрацией 0,001 М. Этанол подкисленный (к 100 см3 этанола вносят 1 см3 концентрированной уксусной кислоты). Сорбент С-1, полученный путем нехимической переработки опок Астраханской области [1]. Фотоэлектроколори-метр, флуориметр и иономер любых систем. Центрифуга лабораторная с набором градуированных стеклянных конических пробирок.

Выполнение определения. К 100 см3 воды или мочи вносят 25 см3 ацетатно-аммонийного буферного раствора с рНопт и 1 г сорбента С-1. Перемешивают 10 мин, дают смеси отстояться, декантируют около 65 см3 жидкости, остаток центрифугируют 5 мин при 5000 об/мин и жидкость отбрасывают. Осадок дважды промывают дистиллированной водой. К осадку приливают подкисленный этанол до 10 см3, перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют.

Хромомицин в дальнейшем определяют так: в элюат вносят одну каплю раствора соли алюминия и через 10 минут измеряют оптическую плотность растворов при 520 нм.

Антрациклины (рубомицин, в-пиромици-нон) определяют по собственной флуоресценции элюатов при А,возб=378 и А,фл=580 нм или по поглощению при 490 нм.

Аминогликозидные антибиотики определяют по количеству реагента, связанного антибиотиком на сорбенте, по следующей схеме: сорбци-онное концентрирование антибиотиков из боль-

ших объемов водных растворов сорбентом С-1 при рН 8 - образование на сорбенте комплексного соединения антибиотика с органическим реагентом (ксиленоловым оранжевым) и ионами редкоземельных элементов (Рг3+ или в водно-этанольной среде - разрушение комплексного соединения действием 0,1М НС1 - фотометрирова-ние при 440 нм.

Таблица 2.

Метрологические характеристики методик определения антибиотиков.

Во всех случаях результаты сравнивают с градуировочными графиками, для построения которых в серию проб воды или мочи по 100 см3

вносят возрастающее (ожидаемое в опытах) количество какого-либо из перечисленных антибиотиков и проводят все операции, описанные в методике определения.

Как видно из табл. 2, разработанные фотометрические или флуоресцентные методики определения антибиотиков с их предварительным концентрированием на С-1 обладают хорошими метрологическими характеристиками и могут быть использованы в научных исследованиях и клинической практике.

МЕТОДИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ РАСТВОРОВ АНТРА-ЦИКЛИНОВЫХ АНТИБИОТИКОВ

Опыты по извлечению антрациклиновых антибиотиков из растворов проводили на колонке с сорбентом С-1 (колонка изготовлена из стекла диаметром 0,1 м и высотой 0,5 м). В колонку вносили 2 кг С-1 (насыпная плотность сорбента 0,8-103 кг/м3). После предварительного фильтрования через сукно или бумажный фильтр, через колонку со скоростью 1 см3/с пропускали 50 дм3 раствора какого-либо из антрациклиновых антибиотиков с концентрацией 0,5 г/дм3. При этом с колонки вытекала практически бесцветная жидкость (оптическая плотность 0,01 при 490 нм в кювете толщиной 1 см, измерения проведены относительно воды). Степень поглощения антибиотика сорбентом составляет при этом 99,9%. Только после пропускания через колонку 100 дм3 исходного раствора оптическая плотность раствора, вытекающего из колонки, была

0.05. что соответствует степени поглощения 98%.

Элюирование антрациклинов можно проводить этанолом или ацетоном без предварительного подкисления. Для полного извлечения антра-циклинов в количестве 25 г, адсорбированных на сорбенте, достаточно пропустить через колонку 5 дм3 ацетона или этанола. Ацетон более эффективен, т.к. его легче отогнать при разрежении до ~ 1-103 н/м2.

Из полученного концентрата, в результате его дальнейшей переработки, можно получать необходимые компоненты антрациклинов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алыкова Т.В. Химический мониторинг объектов окружающей среды. Монография. Астрахань: Изд-во Астрах. гос. пед. ун-та. 2002. -210 С.

2. Алыкова Т.В. и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2003. Т.46. Вып. 6. С. 31-34.

Антибиотик Объект анализа Внесено мкг/см3 Найдено, мкг/см3 - ± *р -8 X = - ± _ л/и (п = 6, Р = 0,95)

Аминогликозиды: Вода - -

гентамицин, 0,01 0,01 + 0,001

неомицин 0,10 0,10 + 0,01

1,00 1,00 + 0,05

Моча - -

0,01 0,01 + 0,005

0,10 0,10 + 0,012

1,00 1,00 + 0,05

Хромомицин Вода - -

0,01 0,01 + 0,005

0,10 0,10 + 0,01

1,00 1,00 + 0,05

Моча - -

0,01 0,01 + 0,005

0,10 0,10 + 0,01

1,00 1,00 + 0,05

Антрациклины: Вода - -

рубомицин, 0,01 0,01 + 0,005

е-пирромицинон 0,10 0,10 + 0,01

1,00 1,00 + 0,05

Моча - -

0,01 0,01 + 0,008

0,10 0,10 + 0,02

1,00 1,00 + 0,05

Эритромицин Вода Моча 0,01 0,10 1,00 0,01 0,10 1,00 0,01 + 0,005 0,10 + 0,01 1,00 + 0,05 0,01 + 0,005 0,10 + 0,01 1,00 + 0,1