CC BY
49
УДК 615.326:553.611
DOI: 10.21685/2307-9150-2016-4-8
А. Е. Кормишина, П. Г. Мизина, Е. С. Мелентьева, Д. В. Козлов
НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЛИНЫ КИМЕРИДЖСКОЙ (ГОЛУБОЙ) УНДОРОВСКОЙ1
Аннотация.
Актуальность и цели. Источниками получения энтеросорбентов могут являться различные природные и синтетические материалы. Определенный научный и практический интерес представляют природные минеральные глины. И в этом аспекте глина Ундоровская может рассматриваться как перспективный энтеросорбент.
Материалы и методы. Нами была изучена глина кимериджская (голубая) лечебная «Ундоровская» порошкообразная (ТУ 9369-002-02590678-2006) с целью возможности создания на ее основе отечественных сорбционных материалов для медицинской практики. Элементный состав изучили методом масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной аргоновой плазме на спектрометре ICAP-6500 Duo (Thermo Electron Corporation, США). Фракционный состав глины определяли методом рентгенофазового анализа на рентгеновском дифрактометре Bruker Phaser D2 (Германия). Исследование микроструктуры проводили на сканирующем электронном микроскопе Phenom ProX при 15 kV, детекторе SEM, размере электронного пучка 30, в высоком вакууме. Обработку снимков осуществляли в программном пакете автоматизированных решений ProSuite. Определение удельной площади поверхности проводили методом физической сорбции азота по методу BET (Brunauer-Emmet-Teller) на приборе Carlo ErbaSorpty1750 (Италия).
Результаты и выводы. Полученные данные позволяют рассматривать глину лечебную Ундоровскую в качестве перспективного источника создания отечественных сорбционных материалов для медицинской практики.
Ключевые слова: глина, сорбция, энтеросорбенты.
A. E. Kormishina, P. G. Mizina, E. S. Melenteva, D. V. Kozlov
NEW APPLICATION PROSPECTS FOR UNDORY THERAPEUTIC CLAY
Abstract.
Background. Various natural and synthetic materials may be sources of entero-sorbents. Natural mineral clay arouses certain scientific and practical interest. And in this aspect, Undory therapeutic clay can be regarded as a promising enterosorbent.
Materials and methods. The authors studied Kimmeridgian (blue) "Undory" therapeutic powder clay (TU 9369-002-02590678-2006) in terms of a possibility of creating domestic sorption materials for medical practice on its basis. The elemental composition was studied by mass spectrometry with ionization via an inductively coupled argon plasma spectrometer ICAP-6500 Duo (Thermo Electron Corporation, USA). The fractional composition of the clay was determined by X-ray diffraction using an X-ray diffractometer Bruker Phaser D2 (Germany). The microstructure was
1 Работа выполнена в рамках научно-образовательного комплекса ВИЛАР -УлГУ, договор № 98 от 24.06.2015 г.
investigated by a scanning electron microscope Phenom ProX at 15 kV (detector SEM, electron beam size - 30) in high vacuum. The images were processed in a ProSuite software package of automated solutions. The specific surface area was determined by physical sorption of nitrogen via the BET method (Brunauer-Emmet-Teller) on a Carlo ErbaSorpty 1750 device (Italy).
Results and conclusions. The data allow to consider Undory therapeutic clay as a promising source of domestic sorption materials for medical practice.
Key words: clay, sorption, enterosorbents.
История использования энтеросорбентов ведет свое начало из глубокой древности. Врачеватели Индии, Древнего Египта, Греции наряду с другими адсорбентами (древесный уголь, растертые туфы, пережженный рог) использовали глину для лечения отравлений, дизентерии, желтухи и других заболеваний. Лекари Древней Руси использовали с этой целью березовый или костный уголь [1].
В «Каноне врачебной науки», говоря об искусстве сохранения здоровья, Авиценна из семи постулатов на третье место ставил методы очистки организма от «излишков». Он предлагал использовать с этой целью печатную глину (Тин махтум), которая действует как кровоостанавливающее, рано- и язвозаживляющее средство, препятствующее отравлению [2].
К современным лекарственным средствам для энтеросорбции, кроме высоких адсорбционных свойств, предъявляются требования безопасности, нетравматичности для слизистых оболочек, эффективности эвакуации из кишечника, удобства приема, особенно для педиатрической практики [3]. Всем этим требованиям в полной мере отвечают глины минеральные. Они бывают разных цветов и оттенков. Цвет глины влияет на лечебные свойства и обусловлен повышенным содержанием того или иного элемента или группы элементов [4].
В голубой глине превалируют органические воскообразные, белковые и жировые вещества. В химический состав также входят натрий, калий, кальций, бром, йод, алюминий и цинк [4].
В России одним из крупнейших месторождений лечебной голубой глины является Ундоровское (п. Ундоры, Ульяновской области). В геологическом строении Ундоровского месторождения лечебных глин представлены кимериджские отложения верхней юры и четвертичные образования. Мощность глин в пределах месторождения изменяется от 3-5 м по левому берегу залива до 20-22 м по правому берегу р. Волги [5].
По классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых отнесено к разведанным месторождениям и считается подготовленным к промышленному освоению [5].
Тонкий состав и гидрофильно-коллоидный комплекс определяют ряд лечебных свойств Ундоровской глины - высокую адсорбционную способность и теплоемкость, низкую теплопроводность, способность в течение времени удерживать установленную им температуру, иметь высокую пластичность, сохраняющуюся в широком диапазоне влажности (примерно от 40 до 80 %) [6].
Эти параметры позволяют использовать глину Ундоровскую при бальнеологических процедурах.
Материалы и методы исследования
Нами исследована глина кимериджская (голубая) «Ундоровская» лечебная порошкообразная (ТУ 9369-002-02590678-2006) с целью возможности создания на ее основе отечественных сорбционных материалов для медицинской практики.
Элементный состав изучили методом масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной аргоновой плазме на спектрометре ICAP-6500 Duo (Thermo Electron Corporation, США).
Фракционный состав глины определяли методом рентгенофазового анализа на рентгеновском дифрактометре Bruker Phaser D2 (Германия).
Исследование микроструктуры проводили на сканирующем электронном микроскопе) Phenom ProX при 15 kV, детекторе SEM, размере электронного пучка 30, в высоком вакууме. Обработку снимков осуществляли в программном пакете автоматизированных решений ProSuite.
Определение удельной площади поверхности проводили методом физической сорбции азота по методу BET (Brunauer-Emmet-Teller) на приборе Carlo ErbaSorpty1750 (Италия) при следующих условиях: масса образца -0,2279 г, время дегазации образца - 1,5 ч, температура дегазации - 200 оС, температура измерения - 77,3 К.
Результаты и их обсуждение
По консистенции глина - сухая, твердая, однородная, относительно легко размокает в воде; по цвету - серо-голубая.
Элементный состав глины Ундоровской представлен в табл. 1. Среди прочих элементов есть марганец, стронций, цинк и ванадий. Согласно общетоксикологической классификации и нормативу предельного содержания подвижных форм металлов, концентрацию этих элементов необходимо контролировать [6]. В исследуемых образцах глины их количество в пределах нормы.
Таблица 1
Элементный состав глины кимериджской (голубой) Ундоровской
Наименование элемента Концентрация, мг/ кг ПДК, мг/кгП
Mg 0,0047 -
Ca 0,1613 -
S 0,0038 -
Al 0,0160 -
Fe 0,0141 -
K 0,0097 -
Ti 0,0002 -
Mn 0,0004 от 0,5 до 1000
Sr 0,0003 от 0,5 до 1000
Zn 0,00007 менее 0,2
V 0,0004 от 0,5 до 1000
Рентгенофазовый анализ глины голубой выявил превалирующее количество кальцита (60,7 %). Диоксид кремния присутствует преимущественно в виде кварца (19 %). Обнаружены каолинит (3,6 %) и мусковит (16,7 %).
Следовательно, физико-механические свойства кимериджских глин характеризуются пелитоморфной структурой при значительной роли карбонатной составляющей (рис. 1).
Рис. 1. Рентгенограмма порошка глины голубой Ундоровской
Результаты проведенных исследований с помощью СЭМ показали, что порошок глины голубой Ундоровской в большей степени состоит из мелких частиц неправильной формы размером от нескольких сотен нм до нескольких десятков мкм. Частицы в связи с большой площадью поверхности образуют небольшие агломерации округлой формы размером от нескольких до десятков мкм (рис. 2, 3, 4).
I. %
Ж
?ШШт8
Рис. 2. СЭМ изображение общего вида частиц порошка глины голубой Ундоровской. Ув. х1000
Рис. 3. СЭМ изображение порошка глины голубой Ундоровской. Ув. х20 000
Рис. 4. СЭМ изображение поверхности агломерации глины голубой Ундоровской. Ув. х15 000
Голубая глина Ундоровская характеризуется средней дисперсностью: содержание частиц менее 0,01 мм составляет 80-90 %, более 0,01 мм - 11-15 %.
Нормируемые для лечебных глин фракции значительно ниже допустимой нормы (засоренность минеральными частицами диаметром 0,25-5 мм 0,11 %, включения > 5 мм не обнаружены) [7, 8].
Для определения возможности использования глины Ундоровской в качестве энтеросорбента нами была изучена пористость структуры.
Интерпретируя полученные изотермы адсорбции и десорбции азота для образца глины Ундоровской (рис. 5), мы получили показатели удельной поверхности и относительную характеристику распределения пор в зависимости от их размеров.
Форма изотермы ассоциируется с капиллярной конденсацией в мезопо-рах за счет увеличенной крутизны при повышенном относительном давлении и наличия петли гистерезиса. Наличие мезопор подтверждается образованием ступеньки в области давлений выше диапазона Р / Р0 = 0,3.
Данная изотерма относится к IV типу, для которого приемлема модель ВШ (Ваггей-.Тоупег-На1еМа), позволяющая не только вычислить объем пор, но и распределить их по размеру.
Н-Ш-Н-М-й
21.60
10.DO - "g 12.00 - f
2
1
O.DO
O.OD D. о p;. Ю 0.60 O.SO 1. 0 1.09
Рис. 5. График адсорбции (1) - десорбции (2) образца глины лечебной Ундоровской (по оси Y - объем адсорбированного газа, м3/г; по оси X - относительное давление Р/Ро)
Удельная поверхность образца, исследованного по одноточечному методу ВЕТ, при относительном давлении P / P0 = 0,33 составляет 33,3 м2/г; удельная поверхность образца, исследованного по пятиточечному методу ВЕТ, составляет 34,2 м2/г.
На рис. 6 показан график удельной поверхности образца глины лечебной Ундоровской, полученный в результате его исследования по пятиточечному методу ВЕТ.
Рис. 6. Измерение удельной поверхности образца глины Ундоровской, исследованного по пятиточечному методу ВЕТ
Согласно представленному графику уравнение ВЕТ линейно и дополнительная корректировка диапазона давлений, в котором рассчитывается площадь удельной поверхности по многоточечному методу ВЕТ, не нужна.
Таким образом, виды пор и их распределение можно представить диаграммой (рис.7).
Распределение пор в процентном соотношении, % Рис. 7. Распределение пор в образце глины лечебной Ундоровской, %
Глина Ундоровская является комбинированным мезомакропористым сорбентом с преобладанием мезопор, как большинство глинистых материалов [8, 9].
Вывод
Высокая дисперсность и наличие всех видов пор свидетельствуют о перспективности глины голубой Ундоровской лечебной в качестве источника для разработки на ее основе медицинских сорбционных материалов.
Список литературы
1. Николаев, В. Г. Энтеросорбция: состояние вопроса и перспективы на будущее / В. Г. Николаев // Вестник проблем биологии и медицины. - 2007. - № 4. -С. 7-17.
2. Беляков, Н. А. Энтеросорбция - механизм лечебного действия / Н. А. Беляков, А. В. Соломенников // Эфферентная терапия. - 1997. - № 2. - С. 115-128.
3. Николаев, В. Г. Современные энтеросорбенты и механизмы их действия /
B. Г. Николаев, С. В. Михаловский, Н. М. Гурина // Эфферентная терапия. - 2005. -Т. 11, № 4. - С. 3-17.
4. Травинка, В. М. Голубая целительница глина / В. М. Травинка. - СПб., 2007. -
C. 28-74.
5. Рабочий проект разработки и рекультивации «Ундоровского» месторождения лечебных глин, расположенного в Ульяновском районе Ульяновской области. Т. 1. Технологическая часть. - Саратов, 2005. - С. 117-134.
6. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. - М., 1983. - 12 с.
7. Адилов, В. Б. Классификация минеральных вод и лечебных грязей для целей их сертификации : метод. указания № 2000/34 / В. Б. Адилов, Е. С. Бережнов, И. П. Боровницкий. - М., 2000.
8. Жилякова, Е. Т. Изучение морфологии и пористой структуры медицинских глин / Е. Т. Жилякова, А. В. Бондарев // Фармация и фармакология. - 2014. - № 2. -С. 3-5.
9. Грим, Р. Е. Минералогия и практическое использование глин / Р. Е. Грим ; пер. с англ. В. И. Финько, С. С. Чекина ; под ред. В. П. Петрова. - М. : Мир, 1967. -512 с.
References
1. Nikolaev V. G. Vestnik problem biologii i meditsiny [Bulletin of biological and medical problems]. 2007, no. 4, pp. 7-17.
2. Belyakov N. A., Solomennikov A. V. Efferentnaya terapiya [Efferent therapy]. 1997, no. 2, pp. 115-128.
3. Nikolaev V. G., Mikhalovskiy S. V., Gurina N. M. Efferentnaya terapiya [Efferent therapy]. 2005, vol. 11, no. 4, pp. 3-17.
4. Travinka V. M. Golubaya tselitel'nitsa glina [Therapeutic blue clay]. Saint-Petersburg, 2007, pp. 28-74.
5. Rabochiy proekt razrabotki i rekul'tivatsii «Undorovskogo» mestorozhdeniya lecheb-nykh glin, raspolozhennogo v Ul'yanovskom rayone Ul'yanovskoy oblasti. T. 1. Tekhno-logicheskaya chast' [A working draft of development and restoration of the "Undory" therapeutic clay deposit, located in Ulyanovsk district of Ulyanovsk region. Vol. 1. Technlological section]. Saratov, 2005, pp. 117-134.
6. GOST 17.4.1.02-83. Okhrana prirody. Klassifikatsiya khimicheskikh veshchestv dlya kontrolya zagryazneniya [State standard 17.4.1.02-83. Environmental protection. Classification of chemical substances for pollution monitoring]. Moscow, 1983, 12 p.
7. Adilov V. B., Berezhnov E. S., Borovnitskiy I. P. Klassifikatsiya mineral'nykh vod i lechebnykh gryazey dlya tseley ikh sertifikatsii: metod. ukazaniya № 2000/34 [Classification of mineral waters and peloids for certification thereof: instructional guidelines № 2000/34]. Moscow, 2000.
8. Zhilyakova E. T., Bondarev A. V. Farmatsiya i farmakologiya [Pharmacy and pharmacology]. 2014, no. 2, pp. 3-5.
9. Grim R. E. Mineralogiya i prakticheskoe ispol'zovanie glin [Mineralogy and practical use of clay]. Transl. from English by V. I. Fin'ko, S. S. Chekina. Moscow: Mir, 1967, 512 p.
Кормишина Алена Евгеньевна старший преподаватель, кафедра общей и клинической фармакологии с курсом микробиологии, Ульяновский государственный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42)
E-mail: [email protected]
Kormishina Alyona Evgen'evna Senior lecturer, sub-department of general and clinical pharmacology with a course of microbiology, Ulyanovsk State University (42 L. Tolstogo street, Ulyanovsk, Russia)
Мизина Прасковья Георгиевна доктор фармакологических наук, профессор, заместитель директора, Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (Россия, г. Москва, ул. Грина, 7, строение 1)
Mizina Praskov'ya Georgievna Doctor of pharmacological sciences, professor, deputy director, All-Russian Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants (building 1, 7 Grina street, Moscow, Russia)
E-mail: [email protected]
Мелентьева Елена Станиславовна заместитель генерального директора по лечебной работе, ОАО «Ульяновсккурорт» (Россия, г. Ульяновск, ул. Дворцовая, 5)
E-mail: [email protected]
Козлов Дмитрий Владимирович
кандидат физико-математических наук, директор центра коллективного пользования научным оборудованием, начальник лаборатории материаловедения, Ульяновский государстенный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42)
E-mail: [email protected]
УДК 615.326:553.611 Кормишина, А. Е.
Новые перспективы использования глины кимериджской (голубой) Ундоровской / А. Е. Кормишина, П. Г. Мизина, Е. С. Мелентьева, Д. В. Козлов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2016. - № 4 (16). - С. 88-96. Б01: 10.21685/2307-91502016-4-8
Melenteva Elena Stanislavovna Deputy director general formedical treatment, "Ulyanovskkurort" Plc. (5 Dvortsovaya street, Ulyanovsk, Russia)
Kozlov Dmitriy Vladimirovich
Candidate of physical and mathematical
sciences, director of the center of collective
use of scientific equipment, head
of the materials science laboratory,
Ulyanovsk State University
(42 L. Tolstogo street, Ulyanovsk, Russia)
