CC BY
12
DOI - 10.32743/UniChem.2023.111.9.15874
ПОЛИМЕРНЫЕ ФОРМЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ И ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНОГО ШЁЛКА
Саримсаков Абдушкур Абдухалилович
д-р техн. наук, проф., зам. директора по науке Института химии и физики полимеров АН РУз Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: sarymsakov1948@mail. ru
Ярматов Сардорбек Собиржонович
мл. научн. сотр., Институт химии и физики полимеров АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: ya.s.s 1987@inbox.ru
POLYMER FORMS OF DRUGS AND MEDICAL PRODUCTS BASED ON NATURAL SILK
Abdushkur Sarymsakov
Doc. those. Sciences, deputy, Director for Science of the Institute of Chemistry and Physics of Polymers of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Sardorbek Yarmatov
Junior Researcher, Institute of Chemistry and Physics of Polymers of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Разработан способ разделения натурального шелка на серицин и фиброин посредством предварительной очистки волокон от жиро-восковых и минеральных примесей с последующим гидролизом в среде воды при высокой температуре и давлении. Определены аминокислотные составы чистого серицина и фиброина. Посредством повторного гидролиза чистого фиброина в водной среде при высокой температуре с использованием УЗ-диспергирования и СВЧ-облучения получены функционализированные пористые гемосорбенты с высокой сорбционной активностью. Сорбционная активность гемосорбента определена в модельных системах витамина В12 и крови и сыворотки крови человека. Показана конкурентность полученных гемосорбентов с промышленным гемосорбентом «Симплекс ЕК» на основе активированного угля.
ABSTRACT
A method has been developed for separating natural silk into sericin and fibroin by pre-cleaning the fibers from fat-wax and mineral impurities, followed by hydrolysis in water at high temperature and pressure. The amino acid compositions of pure sericin and fibroin were determined. By repeated hydrolysis of pure fibroin in an aqueous medium at high temperature using ultrasonic dispersion and microwave irradiation, functionalized porous hemosorbents with high sorption activity were obtained. The sorption activity of the hemosorbent was determined in model systems of vitamin B12 and human blood and serum. Competitiveness of the obtained hemosorbents with the industrial hemosorbent Simplex EK based on activated carbon is shown.
Ключевые слова: натуральный шёлк, серицин, фиброин, гидролиз, лекарственных средств, медицинская изделия, аминокислотный состав.
Keywords: natural silk, sericin, fibroin, hydrolysis, drugs, medical products, amino acid composition.
Библиографическое описание: Ярматов С.С., Саримсаков А.А. ПОЛИМЕРНЫЕ ФОРМЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ И ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНОГО ШЁЛКА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 9(111). URL:
https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15874
Введение
Известно, что натуральный шёлк за счёт органо-тропности, низкой токсичности и отсутствия отрицательных воздействий на организм фрагментов биоразложения применяется в практической медицине [1].
В частности, кручёные и плетённые нити на основе натурального шёлка без и с атравматическими иглами уже давно широко применяются в хирургической практике [2]. Так же известны жгуты, салфетки из натурального шёлка, применяемые в медицинской практике [3].
Наличие сырьевой базы и белковая природа натурального шёлка, возможности химической их модификации позволяют создать ряд новых полимерных форм лекарственных средств и изделий медицинского назначения на его основе [4, 5].
В данном сообщении представлены результаты исследований, проводимых в Институте химии и физики полимеров Академии Наук Республики Узбекистан в направлении создания новых форм лекарственных средств и изделий медицинского назначения на основе производных натурального шелка [6-11].
Экспериментальная часть Материалы и методы
В качестве объектов исследований были выбраны шелковые нити, некондиционные коконы шелкопряда Bombyx mori и волокнистые отходы переработки шелка фирмы OOO Inter Silk Pro. Основные используемые реактивы приобретены у фирмы Sigma-Aldrich: спирт этиловый (96.0%, кат. № 1.59010), HCl (37.0%, кат. № Н1758), бензол (99.9%, кат. № 270790), витамин B12 (98.0%, кат. № V6629), LiCl (98.0%, кат. № 203637, диметилформамид (99.8%, кат. № 227056), CaCk (99.99%, кат. № 499609), гель додецилсульфат-полиакриламид натрия (4-12%, 10 х 10 см, кат. № PCG2003); для получения дистиллированной воды использовали дистиллятор DZ-10L11 фирмы Huanghua Faithful Instrument Co., LTD. Очистку шелковых нитей и волокнистых отходов от жиро-восковых и неорганических примесей осуществляли посредством последовательной обработки бензолом и смесью этанол-дистиллированная вода при соотношении 70:30 (об%) трехкратно в течение 1 ч при температуре 50°С. Степень чистоты шелковых нитей и волокнистых отходов, определенная по методу ГОСТ 5556-81 составила 99.8% [12].
С целью удаления водорастворимого серицина из структуры шелковых нитей образцы выдерживали в течение 24 ч в воде при температуре 110°С и давлении 0.143 МПа. Аминокислотный состав серицина и фиброина шелка определяли на приборе Agilent 6400 Series Triple Quadrnpole LC/MS Systems (Shimadzu) методом, представленным в сообщении A. Steven и D. Cohen [13].
С целью повышения сорбционной активности фиброина и получения гемосорбента проведен его повторный гидролиз в воде при температуре 130-230°С и давлении 0.145-0.60 МПа с последующим ультразвуковым диспергированием на приборе
УЗДН-1, У-4,2 (ООО НПП «Укрросприбор») в течение 1-15 мин с последующим сверхвысокочастотным облучением на СВЧ-установке УОМО-Т150 (ООО «Специнтех»).
Рентгеноструктурный анализ гемосорбента проводили на приборе МЫАех600 (Rigalku) при 40 кВ и силе тока 15 мА в интервале 20, равном 5-44°. Расчет степени кристалличности (СК) проводили по оценке интенсивности максимального пика и по формуле:
СК
к + KL
100%,
где 1к и 1а — интенсивности кристаллического рефлекса и аморфного рассеяния соответственно, К — поправочный коэффициент. Размер кристаллитов определяли по формуле Шеррера:
L =
kl
ßcosö'
где L — эффективный размер кристаллита (Ä); X = 1.5418 Ä — длина волны; 20 — брэгговский угол (град); к — коэффициент, зависящий от формы кристаллита, к = 0.9; ß — ширина полувысоты пика (град). Характеристическую вязкость фиброина и гемосорбента на его основе определяли вискозиметри-ческим методом в 2.5 М растворе LiCl, в диметил-формамиде при 25°С. Молекулярная масса фиброина рассчитана по уравнению Марка-Куна-Хаувинка с использованием параметров K = 1.23 10-3, а = 0.91, величины которых зависят от природы полимера, растворителя и температуры [14]. Также молекулярную массу фиброина определяли электрофоре-тическим методом [15]; при этом водный раствор фиброина был разделен по методике [16] на 6 фракций, различающихся молекулярной массой. Для определения молекулярной массы 130 мг фиброина в растворителе, содержащем 389 мг CaCl2, 388 мкл этилового спирта и 544 мкл дистиллированной воды, перемешивали 5 ч до полного растворения фиброина. Раствор центрифугировали на центрифуге Cenlee 20K (Hunan) в течение 20 мин при 8000 об мин-1. Центрифугат диализовали через полупроницаемую целлюлозную мембрану (8-14 кДа) [5]. Молекулярную массу раствора фиброина измеряли электрофорезом на многоцелевой системе электрофореза EW-28571-02 (Cole-Parmer) в геле додецилсульфат-полиакриламид натрия. Степень чистоты фиброина, определяли УФ-спектроскопическим методом. Оптические спектры поглощения растворов были зарегистрированы на приборе Specord М210 (Analytic Jena) в диапазоне длин волн 200-900 нм, где длина оптической пути составляла 2 мм. Сорбционные свойства гемосорбента по отношению к витамину В12 изучали в статических условиях при комнатной температуре [17]. К навеске образца чистого фиброина и гемосорбента на его основе (1.0000 ± 0.0002 г) добавляли 25 мл водного раствора витамина В12 концентрацией 0.50 ± 0.02 мгмл-1. Концентрацию сорбата в растворе определяли через 60 мин методом УФ-спектроскопии до и после проведения сорбции при
h
k
длине волны 360 нм в кювете толщиной 10 мм. Содержание в гидролизованном фиброине карбоксильных и аминогрупп определяли потенциометрически по методике [18], объем пор —методом ГОСТ 17219— 71 [19].
Результаты и обсуждения
Исследования начаты в направлении разработки новых способов и технологий разделения натурального шёлка на её составные компоненты серицин и фиброин.
В настоящее время известны способы разделения натурального шёлка на серицин и фиброин, посредством его гидролиза в щелочных и кислых средах [20]. Известные методы позволяют получить чистый фиброин и серицин с последующей их очистки от сопутствующих их примесей по многостадийной и энергозатратной технологии.
Сущность разработанного способа и технологии производства чистого фиброина и серицина заключалось в предварительной последовательной промывке шёлковых нитей от жиро-восковых и неорганических примесей полярными и неполярными растворителями, с последующим гидролизом, очищенных шёлковых нитей в среде дистиллированной воды в замкнутой системе при высокой температуре 110°С и давлении 0.145 МПа.
Полученный чистый гидролизат серицина концентрировали посредством вакуум-выпарки и осаждали в ацетоне. Выход чистого серицина составил 29,8%. Отфильтрованный из гидролизата чистый фиброина промывали водой, сушили при температуре 80±3°С, который использовали для дальнейших исследований.
Аминокислотный состав чистого серицина определяли на аминокислотном анализаторе MembraPure ARACUS advanced (Германия), результаты, которых представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Аминокислотный состав серицина
Наименование аминокислоты Количество аминокислоты, мг/гр Процент от общего количества аминокислот (%).
Серин (Ser)* 211,7883 24,799
Аспарагиновая к-та (Asp)* 135,6679 15,886
Глицин (Gly)** 104,8434 12,277
Аргинин (Arg)* 82,01942 9,604
Треонин (Thr)* 75,05053 8,788
Аланин (Ala)** 62,2402 7,288
Глутаминовая к-та (Glu)* 57,244 6,703
Г ■ 1 /гр Тирозин (Tyr) 44,88075 5,255
Валин (Val)** 29,06442 3,403
Изолейцин (Ile)** 11,59797 1,358
Лейцин (Leu)** 11,069 1,296
Гистидин (His)* 10,38257 1,216
Цистеин (Cys)* 6,656544 0,779
Пролин (Pro)* 4,707919 0,551
Фенилаланин (Phe)*** 4,500338 0,527
Метионин (Met)** 1,472353 0,172
Лизин HCl (Lys)* 0,821989 0,096
Примечание: *гидрофилные аминокислоты, **гидрофобные
Наличие в структуре водорастворимого чистого серицина заменимых и незаменимых аминокислот, позволяет их использовать в медицинской практике в качестве энтеросорбента для детоксикации организма.
С целью исследования возможности получения гемосорбента для детоксикации крови и сыворотки крови чистый фиброин, подвергали повторному
аминокислоты, ***ароматические аминокислоты
гидролизу в среде чистой воды в замкнутой системе при температуре 130-230 °С и давлении 2-6 МПа. Продукт гидролиза фильтровали, промывали водой и сушили при температуре 82±3°С. В образцах повторно гидролизованного фиброина определён аминокислотный состав, который представлен в таблице 2.
Таблица 2.
Аминокислотный состав фиброина
Аминокислоты Аминокислотый анализ
Теоретический, % Практический, %
* Серин (Ser) 12,2 11,9
* Acпарагиновая к-та (Asp) 1,9 0,75
** Глицин (Gly) 42,9 43
* Aргинин (Arg) 0,51 0,4
* Треонин (Thr) 0,9 0,8
** Aланин (Ala) 29,9 31,2
* Глутамин к-та (Glu) 1,4 1,35
*** Тирозин (Tyr) 4,8 5,1
Bалин (Val)** 2,5 2,3
** Изолейцин (Ile) 0,64 0,7
** Лейцин (Leu) 0,55 0,4
* Гистидин (His) 0,19 0,19
* Цистеин (Cys) 0,05 0,05
* Пролин (Pro) 0,45 0,65
Фенилаланин (Phe) 0,67 0,55
** Метионин (Met) 0,1 0,2
* Лизин HCl (Lys) 0,34 0,46
Триптофан - -
Примечание: *гидрофилные аминокислоты, **гидрофобные
Как видно из таблицы 2 аминокислотный состав гидролизованного фиброина, определенный на приборе ВЭЖХ Agilent 6400 Series Triple Quadrupole LC/MS Systems (Shimadzu) близка к теоретическим значениям аминокислотного состава фиброина.
Далее молекулярная масса фиброина определена вискозиметрическим методом. Определение характерической вязкости растворов фиброина проводили в вискозиметре Уббелоде со временем истечения растворителя to=120 сек в 2,5 М растворе ЫС1*диметилформамид (ДМФА). Экспериментально характерическую вязкость определяли методом двойной графической экстраполяции величин %д/с и 1п(Потн/с) к нулевой концентрации. При этом получались линейные зависимости приведенной вязкости Пуд/с и логарифмической вязкости 1и(^отн/с) от концентрации, которые описываются уравнениями Хаггинса и Кремера. Расчитана среднемолекулярная масса фиброина, полученного разработанным методом,
аминокислоты, ***ароматические аминокислоты
[п]=К*Ма для раствора фиброина в 2,5 М растворителе ЫС1*ДМФА К=1,23*10-3 а=0,91 [21]. Молекулярная масса фиброина равна Мл~340 КДа.
Сорбирующая активность полученных гидроли-зованных образцов фиброина оценивали, используя в качестве модели витамин В12. Количество сорбированного витамина В12 определяли фотометрическим способом [17]. Использование В12 позволяет предварительно оценить сорбционную активность гидролизованного фиброина вместо сложного дорогостоящего медико-биологического способа. Фиброин, очищенный от серицина, подвергался гидротермической деструкции в среде воды при высокой температуре и давлении. В процессе гидролиза в результате разрыва пептидных связей образуются свободные аминокислоты, фракции олиго фиброина с различной молекулярной массой. Механизм гидротермической деструкции фиброина показан на рисунке 1 [22].
Рисунок 1 Гидротермическая деструкция фиброина
Как видно из рисунка 1, в результате разрыва пептидных связей в процессе гидролиза образуются свободные карбоксильные и аминогруппы.
С целью повышения сорбционной активности гидролизованный фиброин подвергали модификации под воздействием физических факторов, как ультразвуковое (УЗ) диспергирование и сверхвысокочастотное облучение (СВЧ).
Для увеличения сорбционной активности волокнистых гемосорбентов проведены исследования
возможности увеличения содержания карбоксильных и аминогрупп в структуре сорбентов с одновременным увеличением объёма их пор методом УЗ -диспергирования и СВЧ-облучения в процессе их гидролиза в водной среде.
Нами проведены исследования влияния УЗ-дис-пергирования гидролизованного фиброина при 40 Гц, результаты которых представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Влияние времени УЗ-диспергирования на выход, размер частиц, и сорбцию витамина В12
№ УЗД, мин Потерия массы, % Размеры частиц, мкм Концентрация витамина В12 мг/л, после Сорбция, %
сред. мин. макс.
1 1 6.02 540 93 850 52 71.1
2 3 6.1 360 70 720 50.5 71.94
3 5 7.51 120 45 590 43 76.1
4 10 9.75 27 9 60 53 70.55
5 15 11.97 18 7 38 56 68.89
Примечание: исходная концентрация витамина В12 180 мг/мл
Как видно из таблицы 3, в зависимости времени УЗ диспергирования гидролизованного фиброина меняется размер частиц и выход продукта. С увеличением времени процесса УЗ-диспергирования показатели сорбции гидролизованного фиброина снижаются. Это объясняется тем, что полости, образующиеся в результате вымывания аморфных частей фиброина
Зависимость сорбции
при гидролизе, закрываются за счет равномерного расположения кристаллических частей фиброина.
Далее гидролизованный фиброин после УЗ-дис-пергирования подвергали СВЧ-облучению. В результате СВЧ-облучения был получен волокнистый гемосорбент с высокими сорбционными свойствами. Полученные данные представлены на таблице 4.
Таблица 4.
В12 от времена СВЧ-облучения
№ Время, мин Потерия массы, % Состояние гидролизованного фиброина Концентрация несорбированного витамина В12 после сорбции, мг/л Концентрация сорбированного витамина В12, мг/л Сорбция, %
1 1 7,8 волокно 41,4 138,6 77
2 3 8,2 волокно 37,8 142,2 79
3 5 10,6 волокно 31,5 148,5 82,5
4 10 15,8 волокно 14,4 165,6 92
5 20 - частично волокно 9 171 95
6 30 - порошок - - -
Примечание: сверхвысокочастотному облучение 2450 Мгц и мощность 800 Вт, исходная концентрация витамина В12 180 мг/мл.
Установлено, что СВЧ-облучение гемосорбентов способствует увеличению объёма их пор за счёт взрывного механизма удаления воды из структуры элементарных волокон фиброина. Установлено, что сорбционная активность фиброина, модифицированного под воздействием физических факторов
(УЗ-диспергирование и СВЧ-облучение) составляет 95% по отношению к витамину В12.
Схема модификации гидролизованного фиброина с использованием УЗ-диспергирования и СВЧ-облучения представлены на рисунок 2 [22].
Рисунок 2. Схема модификации гидролизованного фиброина с использованием УЗ-диспергирования и СВЧ-облучения
Как видно из рисунка 2, при УЗ-диспергировании степень набухания волокна фиброина в водной среде повышается. В этом процессе вода проникает во внутренние слои волокна. Затем с помощью СВЧ-облучения, УЗ-диспергированного фиброина, при напряжении 800 Вт и частоте 2450 МГц осуществлена повторная модификация при СВЧ-облу-чении набухающих образцов фиброина молекулы воды, переходят в пар, и за счет разрыва волокон образуют поры. В образованных порах также формируется функциональные карбоксильные и амино группы в свободном состоянии. Путем модификации гидролизованного фиброина под воздействием УЗ-диспергировании и СВЧ-облучения были получены полифункциональные волокнистые гемосор-бенты с высокими сорбционными свойствами.
При определении содержания свободных карбоксильных и амино групп, образующихся в результате разрыва пептидных и водородных связей при модификации гидролизованного фиброина физическими факторами, по вышеуказанной методике,
установлено, что гемосорбент, полученный путем воздействием физических факторов имел объем пор в 3-4 раза выше, чем при термическом гидролизе фиброина в водной среде. Установлено, что содержание свободных карбоксильных и аминогрупп в гемосорбенте, полученных действием УЗ-дисперги-ровании и СВЧ-облучения соответственно составил 14,2 и 12,82 %.
Молекулярная масса гемосорбента на основе гидролизованного и модифицированного фиброина была определена вискозиметрическим методом [21]. По результатам было установлено, что в процессе модификации молекулярная масса гемосорбента уменьшается. Вискозиметрическим методом установлено, что средняя молекулярная масса гидролизо-ванного фиброина составляет Мл~230000. Далее, для определения молекулярной массы 0,1% водный раствор волокнистого полифункционального гемо-сорбента исследовали методом электрофореза. Полученные результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5.
Результаты ММ, гемосорбента определенные электрофорезом
Маркеры, кДа 20 25 30 40 50 60 80 100 120 160 220 270 320 350
Гемосорбент - 25 30 - - 57 - 105 - 162 220 290 310 350
Как видно из таблица 5, гемосорбент, на основе гидролизованного фиброина, полученный под воздействием физических факторов, состоит из фрагментов фиброина с различной молекулярной массой. Это происходит за счет разрыва связей, в макромолекулах в процессе модификации.
Структуры чистого фиброина шелка и гемосор-бента полученного на его основе были исследованы методом рентгеноструктурного анализа. Полученные результаты представлены на рисунке 3 [22].
Рисунок 3. Рентгеновские спектры: 1 - чистого фиброина, 2 - гемосорбента на его основе
Степень кристалличности чистого фиброина составляет 46,1 %. Высокая кристалличность фиброина является результатом вымывания из аморфных частей из межплоскостных участков кристаллических
слоев.В процессе получения гемосорбента на основе чистого фиброина степень кристалличности снижается до 38,1 %, что объясняется амморфизацией структуры гемосорбента.
Таблица 6.
Показатели дифракции рентгеновских лучей фиброина и гемосорбента на его основе
№ Образцы в ширина пиков на полувысоте е (°) угол поворота d(A) расстояние между плосткостями L (А) размер кристалла Степень кристалличности (%)
0,0044 12,3 7,196 789,778
0,131 20,3 4,375 15,954
1 Фиброин 0,524 29 3,079 8,111 46,1
0,079 33,5 2,675 45,557
0,105 39,7 2,27 27,828
2 Гемосорбент 0,087 0,131 0,0087 19,5 28,5 36,2 4,552 3,132 2,481 17,927 12,152 185,875 38,1
Как видно из экспериментальных данных (таб. 6 и рис. 3), при выделении фиброина из шелка происходит увеличение степени кристалличности, которое может быть связано с переходом а-спирали в р-структуру под действием высокой температуры и давления. Степень кристалличности гемосорбента еще в больщей степени снижалось при его УЗ -диспергировании и СВЧ-облучении.
Для определения развернутых показателей крови аликвоты цельной крови человека были изучены, как до сорбции, так и после проведения гемосорбции в анализаторе ВС-3000 (Мтёгау, Р.Я.СЫпа).
Результаты проведенных исследований показали, образцы гемосорбента, в той или иной степени, абсорбируют клеточные элементы цельной крови человека (табл. 7) и белки, липиды, билирубин крови, глюкозу и мочевину (табл. 8).
Таблица 7.
Показатели крови человека до и после проведения сорбции через гемосорбента (п = 3, M ± m)
Объем ГГ, V, мл3 Лейкоциты, 10 9/л Абсолютное содержание лимфоцитов, 10 9/л Абсолютное содержание смеси моноцитов, базофи- лов и эозонофилов, 10 9/л Количество гранулоци-тов, 10 9/л Гемоглобин, г/л Эритроциты, 10 12/л КОС Гемато-крит, % HCT Средняя концен трация гемоглобина в эритроците, г/л Тромбоциты в абсолютных числах, 10 9/л Тромбокрит, %
Норма (до ГГ) 5,97±0,02 1,40±0,04 0,2±0,04 4,53±0,06 123,67±0,56 4,16±0,02 36,97±0,06 334,0±1,10 215,33±1,48 0,263±2,14
0,1 1,63±0,09** 0,73±0,06* 0,17±0,05 0,77±0,06** 114,67±2,64 3,74±0,08 35,42±1,26 331,33±1,52 12,33±1,17** 0,015±0,001**
0,2 1,27±0,08** 0,80±0,04* 0,13±0,02 0,33±0,06** 115,33±1,17 3,80±0,05 35,93±0,27 315,0±1,67 12,0±0,37** 0,015±0,001**
0,3 0,27±0,02** - - - 85,0±1,59* 2,83±0,02* 25,77±0,09* 322,0±2,76 9,33±0,92** -
0,4 0,6±0,06** 0,55±0,02* - 0,23±0,06** 94,3±1,48* 3,31±0,15 31,93±0,92 325,67±1,6 19,0±2,03** 0,02±0,001**
0,5 - - - - 115,0±0,97 3,77±0,17 34,87±0,66 326,3±1,48 25,33±1,28** 0,035±0,001**
0,6 0,37±0,06** - - - 111,33±0,92 3,95±0,02 35,73±0,44 321,67±5,5 12,0±1,1** 0,016±0,001**
Примечание: по сравнению с показателями крови в норме без использования гемосорбента: *Р<0,002, **Р<0,0001
Таблица 8.
Показатели белковых, липидных и биллирубиновых фракций крови человека до и после проведения сорбции через различные объемы гемосорбента (п = 3, M ± m)
Объём ГГ, мл 3 TP А1Ь Chol Trig TBil DBil аи Urea
г/дл (при 370С) Мг/дл Ммоль/л Мкмоль/л Ммоль/л
Норма (до сорбции) 60,40±0,61 31,57±0,52 344,83±1,79 0,89±0,01 1,37±0,06 39,33±0,60 21,55±0,18 2,62±0,15 243,35±6,98
0,1 54,97±1,53 25,13±0,40 250,07±2,72* 0,72±0,03 1,27±0,04 27,60±0,77* 16,91±0,66** 2,25±0,16 241,13±4,32
0,2 53,57±0,53 25,83±0,27 181,20±1,76** 0,73±0,02 1,26±0,03 24,33±0,84* 13,88±0,43** 2,07±0,06** 238,53±4,00
0,3 43,47±0,44* 24,47±0,58* 208,47±1,83* 0,72±0,01 1,12±0,02 гемолиз гемолиз 2,01±0,10** 198,45±3,97*
0,4 53,07±0,66 24,50±0,22* 244,5±2,09* 0,52±0,02* 0,89±0,08* гемолиз гемолиз 1,90±0,08** 210,63±4,82*
0,5 46,97±0,88* 26,10±0,68 253,63±1,42* 0,66±0,03* 0,79±0,01* гемолиз гемолиз 2,13±0,15* 199,18±8,42*
0,6 45,03±0,66* 24,90±0,49* 183,50±2,31** 0,88±0,01 0,89±0,02* гемолиз гемолиз 1,73±0,12** 180,57±2,56* *
Примечание: по сравнению с показателями сыворотки крови в норме без использования гемосорбента: *Р>0,05, **Р<0,05
Показатели, приведенные в табл. 7 демонстрируют, что объём гемосорбента 0,2-0,6 мл3 статистически значимо (Р<0,0001) абсорбирует тромбоциты, лейкоциты, лимфоциты, смесь моноцитов, базофилов и эозонофилов. Абсорбция эритроцитов относительно низкая. На количество гемоглобина и гематокрит
воздействие гемосорбента незначителен. Следует отметить, что гемосорбент объемом 0,2-0,3 мл3 абсорбирует белковые и липидные фракции в районе статистической погрешности. Кроме того, при пропускании цельной крови через объёмы гемосорбента выше 300 мл3 приходилось задействовать поршни
шприцов с целью продавливания крови через объемы гемосорбента, в то время как через гемосорбент объёмом 0,1-0,3 мл3, цельная кровь проходила самотёком. В этой связи сыворотка крови, пропущенная через объём гемосорбента более 0,3 мл3, имел гемолиз в той или иной степени, а потому показатели по фракциям билирубина в этих сыворотках нельзя учитывать. Статистически значимая адсорбция мочевины и глюкозы наблюдалось при использовании гемосорбента объемом 0,3 мл3.
Таблица 9.
Сравнительные показатели гемосорбента «Гемосорб» полученного из фиброина шелка и промышленного угольного гемосорбента "Симплекс-ЕК"
Таким образом, гемосорбент, как сорбент наиболее активен в объёмах 0,2-0,3 мл3 с плотностью 0,09-0,1 г/мл3.
Сорбционные свойства гемосорбента «Гемосорб» на основе фиброина, полученного УЗ-диспергированием с последующим СВЧ-облучением, сравнивали с известным угольным гемосорбентом "Симплекс-ЕК" (Россия). Результаты представлены в таблице 9.
Тип сорбента Емкость, мг/г
Креатинин Витамин В12 Билирубин
Симплекс-ЕК (Россия) 27,12 6,06 0,16
Гемосорбент «Гемосорб» (Узбекистан) 78 6,6 4,05
Как видно из таблицы, разработанный гемосор-бент, полученный в оптимальных условиях на основе гидролизованного в водной среде фиброина шелка, имеет большую сорбционную активность по сравнению с промышленным угольным сорбентом.
Выводы
1. Разработан способ получения натуральных шелковых волокон, не содержащих жиро-восковые примеси и неорганические соединения, путем обработки волокнистых отходов предприятий по переработке натурального шелка и коконов полярными и неполярными органическими растворителями.
2. Путем гидролиза очищенных из примесей образцов натурального шелка в водной среде при высокой температуре и давлении были получены образцы серицина и фиброина высокой степени чистоты и определены их аминокислотные составы. Химическими и физико - химическими методами доказано образование пор в результате гидролиза чистого фиброина в водной среде при температуре 210 °С и давлении 2,02 МПа, с последующим их ультразвуковым диспергированием при 40 Гц и сверхвысокочастотным облучением при 2450 МГц, что
привело к образованию дополнительных реакционно активных карбоксильных и аминных функциональных групп в порах;
3. По результатам проведенных исследований получен гемосорбент "Гемосорб" с высокой сорбци-онной активностью, определены его состав, структура, сорбционная способность.
4. На основании результатов исследований установлено увеличение сорбционной активности продуктов реакции в ряду фиброин-гидролизованный фиброин-модифицированный фиброин, что объясняется изменением их физической структуры и содержанием реакционно активных функциональных групп;
5. На основании сорбционных исследований доказано, что полученный гемосорбент имеет высокие сорбционные показатели и значения пористости, показано, что 1 г гемосорбента способен сорбировать 7,6 мг витамина В12;
6. Медико-биологические свойства гемосор-бента были апробированы в модельных системах, в крови и сыворотках крови человека. По результатам исследований показана их конкурентоспособность с импортными сорбентами на основе активированного угля.
Список литературы:
1. Е.С. Сашина, А.Ю. Голубихин, А.И. Сусанин Перспективы получения новых биоматериалов на основе фиброина // Химические волокна. - 2015. - № 4. - С. 34-39.
2. Морозов А.М. и др. Возможности разработки нового биологически активного шовного материала в хирургии (обзор литературы). // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. - 2019. Т. 12, № 3. -С. 193-198.
3. Агапова О.И., Агапов И.И. Биодеградируемые изделия на основе фиброина шелка для тканевой инженерии и регенеративной медицины // Москва «Техносфера» -2018. -125 c.
4. Hai-Yan W., Yu-Qing Zh., Zheng-Guo W. Dissolution and processing of silk fibroin for materials science // Crit. Rev. Biotechnol. 2021. V. 41. N 3. P. 406-424.
5. Сафонова Л.А., Боброва М.М., Агапова О.И., Архипова А.Ю., Гончаренко А.В., Агапов И.И. Пленки на основе фиброина шелка для заживления полнослойной раны кожи у крыс // Вестн. трансплантологии и искусств. органов. 2016. Т. 18. № 3. С. 74-84.
6. Сарымсаков А.А., Ярматов С.С., Эшчанов Х.О. Полифункциональные гемосорбенты на основе волокнистых отходов натурального шелка// Узбекский химический журнал. 2019. -№ 3. - С. 67-75.
7. Ярматов С.С., Сарымсаков А.А., Рашидова С.Ш. Комплексная переработка некондиционных коконов и волокнистых отходов шелка при получении оригинальных полифункциональных гемосорбентов// Журнал Доклады академии наук Республики Узбекистан. 2019. -№ 4, - С. 36-42.
8. Ярматов С.С., Сарымсаков А.А. Полифункциональный гемосорбент на основе фиброина шелка // Фармацевтический журнал. 2020. -№1. - С. 43-48.
9. Sarimsakov A.A., Yarmatov S.S., Khegay L.N. Sericin and polyfunctional hemosorbent from natural silk fibers // Scientific journal of Samarkand state university. 2020. - V. 5(123). - pp. 88-95.
10. Ярматов С.С., Сарымсаков А.А. Получение полифункционального гемосорбента из волокнистых отходов натурального шелка, и его сорбционная активность по отношению к витамину B12// Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2021. -№ 9 (87). - С. 39-46.
11. Yarmatov S., Sarimsakov A., Khegay L., Shadmanov A. and Ergasheva Z. Adsorption properties of hemosorbent based on hydrolyzed natural silk fibroin// Plant Cell Biotechnology and Molecular Biology. 2021. -V. 22 (71&72). -pp. 201-207.
12. ГОСТ 5556-81 Вата медицинская гигроскопическая. Технические условия
13. Steven A., Cohen Daviel J. Amino acid analysis utilizing phenylisothiocyanata derivatives // Jour. Analytical Biochemistry - 1988. - V.17.-№1.-P.1-16.
14. Pawcenis D., Syrek M., Koperska M.A., Lojewski T., Lojewska J. Mark-Houwink-Sakurada coefficients determination for molar mass of silk fibroin from viscometric results // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 38071-38078.
15. Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и ультрацентрифугирование. М.: Наука, 1981. С. 56-59.
16. Aoki M., Masuda Y., Ishikawa K., Tamada Y. Fractionation of regenerated silk fibroin and characterization of the fractions // Molecules. 2021. V. 26. P. 6317-6343.
17. Veprikova E.V., Ivanov I.P., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. Study of enterosorption activity of carbon sorbents based on organosolvent lignin of fir wood // J. Sib. Fed. Univ. Chem. 2018. V. 11. N 2. P. 249-261.
18. Аввакумова Н.И., Бударина Л.А., Дивгун С.М., Заикин А.Е., Кузнецов Е.В., Куренков В.Ф. Практикум по химии и физике полимеров. М.: Химия, 1990. С. 57-58.
19. ГОСТ 17219-71. Угли активные. Метод определения суммарного объема пор в воде
20. Патент RU 2385649. Очилова Р.Х. Способ получения серицина и фиброина. 2010. Бюл. № 107.
21. Холмуминов А.А. Ориентационное структуробразование фиброина шелка с анизотропными свойствами в растворах: Дисс... физ.-мат. наук. -Т. ИХФП АН РУз. 2008. -258 с.
22. Sarymsakov A.A., Yarmatov S.S., and Yunusov Kh.E. Preparation and Physicochemical Properties of a Hemosorbent Derived from Bombyx mori Cocoon Fibroin // Russian Journal of Applied Chemistry, 2022, Vol. 95, No. 7, pp. 988-995.
