CC BY
60
УДК 676.164
СВОЙСТВА ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ТАБЛЕТИРОВАННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ЭНТЕРОСОРБЕНТА ИЗ ЛУБА КОРЫ БЕРЕЗЫ
© Е.В. Веприкова, М.Л. Щипко , Е.Н. Чунарев
Институт химии и химической технологии СО РАН, ул. К. Маркса, 42,
Красноярск 660049 (Россия) e-mail: [email protected]
Исследованы свойства порошкообразных и таблетированных материалов на основе энтеросорбента из луба коры березы. Показано, что модифицированные порошкообразные сорбенты характеризуются высокой степенью смешения с водой, а по адсорбционным свойствам в отношении исследованных маркеров не уступают ряду медицинских сорбентов. Установлено, что таблетки энтеросорбента из луба коры березы в сочетании с крахмалом способны быстро диспергироваться в жидкой фазе и по сорбции веществ-маркеров, рекомендованных для энтеросорбентов, демонстрируют приемлемые свойства.
Ключевые слова: энтеросорбент, луб коры березы, модификация, адсорбция, порошок, таблетка.
Введение
Метод сорбционной детоксикации занимает важное место в области эфферентной терапии, которая направлена на поддержание и восстановление естественных систем и функций организма [1, 2]. Поэтому задача получения эффективных сорбентов медицинского назначения считается актуальной и успешно решается с привлечением все новых сырьевых источников [3-5].
Эффективность использования энтеросорбентов во многом определяется выбором формы приема препарата, обеспечивающей максимальный детоксицирующий эффект. Наиболее распространенными формами приема энтеросорбентов являются порошки, гранулы и таблетки. Каждая из этих форм обладает своими преимуществами и недостатками. Например, если порошкообразный энтеросорбент обладает выраженными гидрофобными свойствами, приготовление водных суспензий для приема требует введения специальных модифицирующих добавок; таблетированные формы часто содержат вспомогательные вещества, адсорбирующиеся на поверхности частиц и снижающие способность таблеток к самопроизвольному диспергированию в жидкой фазе. Вследствие этого сорбционная активность лекарственных форм по отношению к токсинам снижается [2, 6].
Таким образом, выбор рациональной лекарственной формы энтеросорбентов требует комплексного подхода с учетом влияния модифицирующих вспомогательных веществ на физико-химические и адсорбционные свойства активного материала.
Цель данной работы - изучение влияния распространенных в медицинской практике модификаторов на адсорбционные характеристики сорбента из луба коры березы и обоснование выбора наиболее удобной формы приема этого препарата.
Экспериментальная часть
Объектом исследования в данной работе является энтеросорбент (СКБ), полученный из луба коры березы обработкой 2% NaOH по методике, описанной в работе [7]. Энтеросорбент представляет собой порошкообразный материал светло-коричневого цвета с крупностью частиц не более 250 мкм. Показатель рН водной вытяжки - 6,8. Содержание основных компонентов в сорбенте (% от массы абсолютно сухого сорбента - а.с.с.): суммарное количество легко- и трудногидролизуемых полисахаридов - 26,3; лигнина - 49,6; водорастворимых веществ - 3,8; золы - 1,6. Влажность сорбента - 4,8%.
* Автор, с которым следует вести переписку.
В качестве веществ-модификаторов были использованы водные растворы крахмала картофельного (ГОСТ 7699-78) и желатина (П-11, ГОСТ 11293-89) различной концентрации, а также 60% раствор сахарозы. Растворы модификаторов смешивали с порошком сорбента СКБ и высушивали при температуре 50-60 °С.
Таблетки из СКБ с различными добавками получали методом штемпельного прессования на лабораторном ручном гидравлическом прессе с выдержкой при давлении прессования в течение 1 мин.
Эффективность использования сорбентов в сочетании с упомянутыми модификаторами оценивали по способности смешиваться с водой, для таблеток определяли способность к диспергированию и для всех образцов - сорбционную активность по отношению к веществам-маркерам: йоду, метиленовому синему, моделирующим низкомолекулярные токсины, цианкобаламину (витамину В12), представляющему «среднемолекулярные» токсиканты, и белку (желатину).
Эффективность использования порошкообразных образцов как формы приема энтеросорбентов оценивали по способности смешиваться с водой следующим образом: к навеске сорбента 0,5 г, помещенной в делительную воронку, добавляли 150 мл воды и перемешивали лопастной мешалкой с интенсивностью 100+10 об./мин. Определяли время полного смешения образца с водой (1см). После прекращения перемешивания суспензию выдерживали 1 мин и отделяли осевший на дно сорбент. По количеству отделенного сорбента (в % от массы навески) определяли степень смешения (Ьсм) [8].
Тест на самопроизвольное диспергирование таблеток в жидкой среде (распадаемость) проводили по общепринятым методикам в 500 мл раствора, моделирующего среду желудка - 0,9 % раствор №С1 с рН 2, при температуре 37 °С и перемешивании с интенсивностью 100 об./мин. По секундомеру определяли время начала распада (^) и время полного распада таблетки (1п) [8].
Определение сорбционной активности сорбентов по йоду осуществляли по ГОСТ 6217-74. Тестирование сорбции метиленового синего из 0,15% водного раствора проводили по методике, рекомендованной для оценки адсорбционной способности энтеросорбентов и их лекарственных форм [9]. Аналогичным образом определяли активность модифицирующих веществ по этим маркерам.
Также определяли сорбционную активность образцов по вышеупомянутым веществам-маркерам из модельных растворов, имитирующих в первом приближении среду желудка (0,9% раствор №С1, рН которого доведена с помощью соляной кислоты до значения 2). В этом случае концентрация МС и витамина В12 в растворе составляла 0,01 %, желатина - 0,6% [10].
Для определения концентрации метиленового синего и витамина В12 использовали прямую спектрофо-тометрию при длинах волн 664+2 и 364+2 нм соответственно [9, 11]. Раствором сравнения служит раствор электролита с рН 2. Определение желатина проводили с помощью биуретового реактива [12].
Предельный сорбционный объем Ws определяли по сорбции бензола согласно методике [13].
Обсуждение результатов
Порошкообразные энтеросорбенты. Свойства исследуемых образцов сорбентов сравнивали по степени их смешения с водой, времени образования водной взвеси и сорбционной активности по маркерам с различной молекулярной массой. Полученные экспериментальные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1. Свойства сорбента СКБ и его модифицированных образцов
Сорбент, модификатор С % '-'мод.?/0 Ммод., % от тСКБ Т % ^см, /и 1см? мИН. Амс, мг/г Аи, % Ws, см3/г
СКБ 0 0 90 5,0 64,4 32,7 0,187
СКБ, сироп сахарозы 60 127,7 100 0,5 45,9 18,5 0,118
60 91,4 100 1,0 51,0 20,2 0,135
60 50,0 98 1,5 56,4 28,3 0,148
СКБ, клейстер 10,5 20,8 99 1,5 46,2 30,0 0,117
крахмала 10,0 12,2 99 1,5 48,9 28,5 0,124
7,1 9,1 97 2 53,4 30,6 0,139
СКБ, гель желатина 15,0 22,7 100 0,5 64,2 32,9 0,147
10,0 15,9 100 0,5 64,5 32,7 0,168
5,0 8,0 100 0,5 73,0 33,3 0,177
Примечания: Смод. - концентрация раствора модификатора; Ммод - количество введенного модификатора в сорбент; Lсм - степень смешения с водой; 1см - время полного смешения; Амс - адсорбция метиленового синего; Аи - адсорбция йода;, Ws - предельный сорбционный объем.
При добавлении воды к навеске исходного сорбента СКБ образец распределяется по поверхности жидкой фазы, и для образования суспензии требуется интенсивное перемешивание в течение 5 мин, причем часть сорбента остается на стенках емкости. Такие особенности поведения СКБ обусловлены гидрофобными свойствами материала. Степень смешения порошка сорбента с водой не превышает 90%, что обусловливает неудобство его применения в такой форме. Для повышения гидрофильности исходного сорбента были использованы вещества различной природы, традиционно используемые в фармацевтической промышленности. Концентрации растворов веществ-модификаторов и вводимые количества в сорбент были выбраны на основании данных, приводимых в литературе [14]. Данные таблицы 1 показывают, что модификация СКБ всеми исследованными веществами обеспечивает высокую гидрофильность порошков, что особенно характерно для сорбентов с желатином и сахаром.
Целесообразность использования какого-либо модифицирующего вещества должна оцениваться по степени его влияния на сорбционные свойства сорбента. Известно, что в процессе модификации сорбента может наблюдаться следующее: во-первых, за счет сорбции модификатора на частицах сорбента происходит уменьшение объема пор, доступных различным маркерам; во-вторых, если модификатор обладает сорбционной активностью в отношении используемых маркеров, происходит их дополнительная адсорбция [15].
Влияние количества введенного в сорбент модификатора на его структурно-сорбционные свойства оценивали по величине предельного сорбционного объема (Ws), адсорбции йода и метиленового синего (МС) из водных растворов. Данные таблицы 1 показывают, что модификация исходного сорбента растворами всех использованных веществ приводит к уменьшению значений Ws, что должно сопровождаться снижением величин адсорбции выбранных маркеров. Приведенные данные показывают, что изменения сорбции этих маркеров зависят от природы веществ - модификаторов, т.е. от их способности взаимодействовать с йодом и МС.
Было установлено, что собственно сорбции йода и метиленового синего на сахарозе не происходит (вещество взаимодействует с маркерами в соотношении 23,7 мг 12 и 3,9 мг МС на 1 г сахарозы соответственно). Поэтому четкая зависимость снижения значений адсорбции веществ-маркеров и Ws с ростом количества введенного в сорбент модификатора обусловлена его сорбцией в пористой матрице частиц сорбента.
Крахмал обладает достаточно высокой способностью поглощать йод из растворов с образованием клатратов (249,0 мг 12 на 1 г крахмала), метиленовый синий сорбируется на этом полимере незначительно -Амс 4,0 мг/г. Как показывают данные таблицы 1, способность сорбировать йод для образцов сорбентов мало зависит от концентрации и количества модификатора, что противоречит данным об изменении значения Ws. В этом случае эффект изменения Ws компенсируется дополнительным поглощением маркера на крахмале, входящем в состав пористой матрицы. Вследствие незначительной дополнительной сорбции МС на крахмале в модифицированном образце уменьшение адсорбции данного маркера с ростом количества вводимого полимера может быть объяснено уменьшением объема пор, доступных маркеру.
Использование 10 и 15% гелей желатина в качестве модификатора не приводит к ухудшению адсорбционной активности по выбранным маркерам при уменьшении значений Ws. Для образца, модифицированного 5% гелем желатина, наблюдается увеличение адсорбции МС и йода по сравнению с исходным образцом СКБ (табл. 1). Это можно объяснить дополнительным взаимодействием маркеров с желатином, входящим в состав модифицированных образцов (А12 и Амс для желатина составляет в условиях эксперимента 399 и 44,3 мг/г соответственно).
Данные по сорбции метиленового синего, представленные на рисунках 1 и 2, демонстрируют кинетику сорбции маркера на веществах-модификаторах и модифицированных сорбентах. Поскольку только желатин характеризуется высокой активностью в отношении МС (рис. 1), модификация СКБ этим веществом будет приводить к увеличению значения адсорбции МС на модифицированном сорбенте по сравнению с исходным за счет дополнительной сорбции маркера желатином (рис. 2).
Сравнение кинетических кривых сорбции МС на крахмале и модифицированном образце (рис. 1 и 2) позволяет сделать вывод, что в исследованном интервале времени рост сорбции МС для образца с крахмалом обусловлен, кроме увеличения доступности пор, возрастанием дополнительного поглощения маркера этим полимером в образце. Было установлено, что активность взаимодействия сахарозы с МС не зависит от времени. Поэтому максимальная сорбция маркера на образце достигается через 2 ч и далее не изменяется.
Определения сорбции среднемолекулярного маркера (витамина В12) и белка на исследуемых сорбентах проводили из водных растворов (рН 6,5) и из растворов, моделирующих в первом приближении среду желудка (растворы маркеров в 0,9% №С1 с рН 2,0 [10]). Поскольку в последнем случае не удалось приготовить 0,15% раствор метиленового синего из-за выпадения осадка, для определения при рН 2,0 и 6,5 использовали 0,01% раствор маркера.
90
75
о;" 60
“Г
ю о 45
и
СГ < 30
15
0
т _—
к 4
9 12 15
Время, ч
18 21 24
Рис. 1. Кинетические кривые сорбции метиленового синего на модифицирующих веществах: 1 - крахмал; 2 - желатин
Рис. 2. Кинетические кривые сорбции метиленового синего модифицированными сорбентами: 1 - СКБ исходный; 2 - СКБ-желатин (5,0% гель,); 3 - СКБ-крахмал (7,1% гель); 4 - СКБ-сахар (50,0% от тСКБ)
Определения проводили для следующих модифицированных образцов, проявивших в основном тесте по МС максимальную адсорбционную активность: сорбент СКБ-крахмал, модифицированный 7,1% клейстером крахмала; сорбент СКБ-желатин, модифицированный 5,0% гелем желатина; СКБ-сахар, модифицированный 60,0% сиропом сахарозы. Количества вводимых подификаторов соответствуют данным таблицы 1. Полученные экспериментальные данные приведены в таблице 2, которые показывают, что значения сорбции всех исследуемых маркеров зависят от природы среды. В среде, моделирующей условия желудка при рН 2,0, значения сорбции всех маркеров ниже по сравнению с величинами, полученными для водных растворов. Например, в кислой среде и исходный сорбент СКБ и модифицированные образцы не способны сорбировать белок - желатин. Существенное влияние среды отмечено для сорбции витамина В12 на образце, модифицированном желатином и крахмалом. Если значения сорбции этого маркера из водных растворов мало отличаются от показателя сорбции для исходного сорбента, то при использовании модельной среды эти показатели значительно снижаются - на 32 и 54% для образцов, модифицированных крахмалом и желатином соответственно.
В целом модифицирование сорбента гелем желатина приводит к значительному снижению объема пор, доступных для среднемолекулярного маркера и белка, по сравнению с исходным сорбентом СКБ и другими модифицированными образцами. По способности сорбировать низкомолекулярный маркер МС этот модифицированный образец отличается от остальных незначительно. Таким образом, использование методики определения адсорбционной активности сорбентов по витамину В:2 и белку в условиях, моделирующих среду желудка, позволяет сделать вывод о нецелесообразности использования желатина как модификатора.
Было проведено сравнение сорбционных свойств всех исследуемых сорбентов с литературными данными для различных энтеросорбентов. Установлено, что исходный сорбент СКБ и образцы на его основе, модифицированные крахмалом и сахарозой, по сорбции метиленового синего и цианкобаламина (витамина В12) при рН 2,0 не уступают промышленному энтеросорбенту «полифепан». По сорбции желатина при рН 6,5 исходный сорбент сравним с полифепаном, модифицированные образцы демонстрируют меньшую способность сорбировать этот маркер. По сорбции витамина В:2 исследованные в работе сорбенты превосходят фармакопейный препарат глины белой и уступают ему только по сорбции белка. Также изученные образцы по сорбции всех исследованных маркеров превосходят фармакопейный препарат гидроксида алюминия [10].
Таблица 2. Сорбционная активность модифицированных сорбентов
Сорбент Адсорбция МС, мг/г Адсорбция витамина В12, мг/г Адсорбция желатина, мг/г
рН 2,0 рН 6,5 рН 2,0 рН 6,5 рН 2,0 рН 6,5
СКБ исходный 10,9 11,8 2,5 2,9 0 33,6
СКБ-крахмал 10,3 11,8 1,9 2,8 0 29,8
СКБ-желатин 10,2 12,3 1,2 2,6 0 7,9
СКБ-сахароза 9,5 11,5 2,1 2,8 0 24,3
Полифепан* 10,0 2,0 0 32,5-50,7
Глина белая* 11,4 0 32,5
Гидроксид алюминия* 3,4 0,7 0
: Данные работ [9, 10].
Таблетированные формы энтеросорбента из луба коры березы. Эффективность использования таблети-рованных форм энтеросорбентов определяется способностью самопроизвольно диспергироваться в среде желудка. В этом случае отпадает необходимость в предварительном измельчении таблеток.
В данном разделе приведены исследования по получению таблеток энтеросорбента из луба коры березы и их сорбционных свойств. Методом штемпельного прессования сорбента из луба коры березы под давлением до 250 МПа были получены прочные таблетки без введения связующих и вспомогательных веществ. Также были получены таблетки на основе СКБ, содержащие добавки сухого крахмала и сахарной пудры. Полученные таблетки были исследованы на самопроизвольное диспергирование в жидкой среде и на адсорбционную способность в отношении метиленового синего (МС) и витамина В:2 из модельных растворов
0,9% №С1 с рН 2. Для определения сорбционной активности использовали растертые в порошок таблетки. Полученные экспериментальные результаты представлены в таблице 3.
Данные таблицы 3 показывают, что таблетки сорбента из луба коры березы диспергируются в среде, моделирующей условия желудка, в течение длительного времени. Как показали наблюдения, таблетки, полученные при давлении прессования 233 МПа, при контакте с жидкой фазой самопроизвольно диспергируются с образованием большого количества крупных фрагментов - около 35% от массы таблетки. При диспергировании таблеток, полученных при 40 и 80 МПа, количество крупных фрагментов падает до 5 и 15% соответственно. Такой характер распада таблеток в жидкой среде приводит к снижению сорбционной активности по исследованным маркерам. Прессование сорбента в исследованном интервале давлений сопровождается снижением сорбционной активности по МС и витамину В:2 в сравнении с исходным порошкообразным сорбентом СКБ. Наибольшее уменьшение этих показателей происходит при давлении 233 МПа - на 13,3 и 24% для порошков таблеток и на 29,5 и 48% - для таблеток по МС и витамину В:2 соответственно.
Уменьшение времени диспергирования таблеток сорбента в модельной среде достигалось введением вспомогательных веществ: сухого крахмала и сахарозы в виде пудры. Данные таблицы 3 показывают, что добавки крахмала позволяют существенно снизить время распада таблеток. Диспергирование происходит без образования крупных фрагментов. Было установлено, что введение в состав таблетки крахмала более 20% нецелесообразно, так как приводит к обсыпанию кромок. Для получения быстро диспергирующихся таблеток необходимо вводить в смесь не менее 100% сахарозы от массы сорбента (табл. 3). В этом случае прочные образцы получаются при давлении прессования не менее 80 МПа.
Так как крахмал проявляет незначительную активность по МС и В:2 (0,28 мг/г и 0,04 мг/г соответственно), а сахароза не взаимодействует с маркерами в условиях тестирования, сорбционная активность этих таб-летированных форм определяется содержанием сорбента СКБ. Это подтверждается расчетами на основании данных таблицы 3. Использование крахмала как вспомогательного вещества предпочтительно, так как позволяет обеспечить содержание сорбента в таблетке не менее 85 % (табл. 3).
Таблица 3. Свойства таблеток сорбента СКБ
Сорбент Добавка, % от тСКБ Давление МПа Время распада ^ , мин Адсорбция МС, мг/г Адсорбция В12, мг/г
СКБ нет 40 19 9,7(9,6)* 2,2 (2,0)*
СКБ нет 80 19 9,2(8,7)* 2,1 (1,9)*
СКБ нет 233 20 9,1 (7,4)* 1,9(1,3)*
СКБ крахмал, 7,5 % 40 6 9,4 2,1
СКБ крахмал, 16,4 % 40 3 8,8 1,9
СКБ сахароза, 15,5 % 80 21 8,4 1,8
СКБ сахароза, 100 % 80 4 4,7 1,2
СКБ исходный порошкообразный 10,5 2,5
* В скобках приведены значения адсорбции для таблеток сорбентов.
Выводы
Показано, что модифицирующие вещества различной природы позволяют существенно увеличить гид-рофильность порошкообразных сорбентов, что подтверждается увеличением степени смешения порошка с водой и уменьшением времени получения водной суспензии.
Определением сорбционной активности модифицированных порошкообразных сорбентов в условиях, моделирующих среду желудка, по метиленовому синему, витамину В:2, желатину установлено, что лучшими показателями характеризуются сорбенты, модифицированные клейстером крахмала (9,1% крахмала от
массы сорбента) и сиропом сахарозы (50,0% сахарозы от массы сорбента). По сорбционным свойствам эти сорбенты практически не уступают промышленному энтеросорбенту «Полифепан».
Показано, что прямое прессование сорбента из луба коры березы позволяет получать прочные таблетки без связующих и вспомогательных веществ. Снижение времени самопроизвольного диспергирования таблеток до 3-6 мин достигается введением в состав таблетируемого образца сухих крахмала и сахарозы. Установлено, что крахмал как вспомогательное вещество предпочтителен, поскольку при его использовании быстрое диспергирование, приемлемые значения адсорбции исследованных маркеров достигаются при незначительном количестве добавки (7,5-16,4% от массы сорбента).
Таким образом, модифицированные порошкообразные сорбенты и таблетированные препараты из луба коры березы являются удобными в применении лекарственными формами, характеризующиеся приемлемыми сорбционными свойствами в отношении принятых в фармакологии маркеров. По результатам исследований они могут быть рекомендованы для применения в области энтеросорбции.
Список литературы
1. Мащенко И.С., Помойницкий В.Г. Сорбционные методы детоксикации в клинике. Минск, 1983. 182 с.
2. Лукичев Б.Г., Цюра В.И., Панина И.Ю., Авизова Т.С. Энтеросорбция / под ред. Н.А. Белякова. Л., 1991. 328 с.
3. Исмаилов М.Г., Махкамов Х.М., Исмаилов П.Л. Высокоэффективный углеродный сорбент медицинского назначения из хлопкового лигнина // Химико-фармацевтический журнал. 2000. Т. 34. №12. С. 38-40.
4. Пак Т.С., Тахтаганова Д.Б., Кристаллович Э.Л. Энтеросорбент на основе фиброина натурального шелка и его механохимическая модификация дезоксипеганин гидрохлоридом // Химико-фармацевтический журнал. 2007. Т. 41. №1. С. 21-26.
5. Веприкова Е.В., Щипко М.Л., Кузнецова С.А., Кузнецов Б.Н. Получение энтеросорбентов из отходов окорки березы // Химия растительного сырья. 2005. №1. С. 65-70.
6. Эшер У. Дж., Девис Т.А., Клейн Э. Сорбенты и их клиническое применение / под ред. К. Джиордано. Киев, 1989. 398 с.
7. Патент RU 2311954. Энтеросорбент и способ его получения / Кузнецова С.А., Щипко М.Л., Кузнецов Б.Н., Ковальчук Н.М., Веприкова Е.В., Лезов А.А. // БИ. 2007. № 34. С. 128.
8. Вальтер М.Б., Тютенков О.Л., Филиппин Н.Д. Постадийный контроль в производстве таблеток. М., 1982. 315 с.
9. Решетников В.И. Оценка адсорбционной способности энтеросорбентов и их лекарственных форм // Химикофармацевтический журнал. 2003. Т. 37. №5. С. 28-32.
10. Маркелов Д.А., Ницак О.В., Геращенко И.И. Сравнительное изучение адсорбционной активности медицинских сорбентов // Химико-фармацевтический журнал. 2008. Т. 42. №7. С. 30-33.
11. Полюдек-Фабини Р., Бейрих Т. Органический анализ: пер. с нем. Л., 1981. 624 с.
12. Государственная фармакопея СССР. 11-е изд. М., 1990. Вып. 2. 679 с.
13. Вяхирев Д.А., Шушунова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. 2-е изд., перераб. и доп. М., 1987. 335 с.
14. Исмаилова М.Г. Технология получения таблеток активированного угля АУ-Л и определение их адсорбционной активности // Химико-фармацевтический журнал. 2007. Т. 41. №5. С. 49-52.
15. Невар Т.Н., Савицкая Т.А., Осипова А.В., Макаревич С.Е., Цыганкова Н.Г., Гришпан Д.Д. Влияние коллоиднохимических свойств активированных углей на их терапевтическую эффективность // Химикофармацевтический журнал. 2007. Т. 41. №6. С. 44-48.
Поступило в редакцию 5 марта 2009 г.
