Написати автору Композитні медичні системи на основі гідрофобного кремнезему та желатину
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp15.02.280
Анотація
Використання гідрофобних кремнеземів як адсорбентів медичного призначення у порівнянні з гідроксильними кремнеземами дозволяє підвищити адсорбцію деяких токсинів на їхній поверхні внаслідок зниження адсорбції води. Метою даного дослідження був пошук такого ко-адсорбата, який, адсорбуючись на гідрофобній поверхні, дозволить готувати водні суспензії ентеросорбента на основі метилкремнезему, а потрапивши в організм, легко руйнуватиметься ферментами шлунково-кишкового тракту, звільняючи його поверхню для адсорбції на ній токсинів. Розроблено два способи отримання композитних систем на основі метилкремнезему та харчового желатину. Комплексом фізико-хімічних методів досліджено структуру гідратної оболонки та адсорбційну здатність композитів. Методом низькотемпературної 1H ЯМР-спектроскопії досліджено будову кластерів води, зв’язаної з поверхнею композитів. Встановлено, що вода в композиті на основі метилкремнезему і гелю желатини існує у вигляді кластерів радіусом 0.5–15 нм і знаходиться в сильно- або слабкоасоційованому станах. Останній стабілізується при контакті з рідким гідрофобним середовищем. Додавання п’яти частин гідрофобного кремнезему до желатинового гелю не зменшує, а збільшує зв’язування води (міжфазна енергія збільшується на 20 %). У той же час для композитів, виготовлених на основі сухих порошків метилкремнезему і желатину, цей ефект не спостерігається і міжфазна енергія має проміжне значення між міжфазними енергіями метилкремнезему та желатини, що містить однакову кількість води.
Досліджено адсорбцію конго червоного як середньомолекулярного маркера токсинів із водних розчинів на досліджуваних композитах у порівнянні з метилкремнеземом. Встановлено, що желатина у складі композитів сприяє підвищенню адсорбції барвника. Кількість адсорбованого конго червоного залежить від способу отримання композиту та співвідношення кремнезему і желатини.
Зроблено висновок, що композитні системи АМ-1/желатин можуть слугувати ефективним адсорбентами для видалення з водних розчинів молекул середньої молекулярної маси.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
1. Medical chemistry and clinical application of silicon dioxide. (edited by O.O. Chuiko). (Kyiv: Naukova Dumka, 2003). [in Ukrainian].
2. Chuiko A.A., Pentyuk A.A., Pogorelyi V.K. Enterosorbent silics : Properties and clinical application. Surfactant science series. 2006. 131: 177.
3. Janjua T.I., Cao Y., Kleitz F., Linden M., Yu C., Popat A. Silica nanoparticles: A review of their safety and current strategies to overcome biological barriers. Advanced Drug Delivery Reviews. 2023. 203: 115115. https://doi.org/10.1016/j.addr.2023.115115
4. Gerashchenko I.I. Enterosorbents: drugs and dietary supplements. (Kyiv: National Academy of Sciences of Ukraine, 2014). [in Ukrainian].
5. Nikolaev V., Mikhalovsky S., Gurina N. Modern enterosorbents and mechanisms of the iraction. Efferentnaya Therapiya. 2005. 4: 3.
6. European Pharmacopoeia. (Strasbourg: Council of Europe, 2021).
7. Muravyova D.A., Samylina I.A., Yakovlev G.P. Pharmacognosy. (Moscow: Medicine, 2002). [in Russian].
8. Quach Q., Abdel-Fattah T.M. Silver Nanoparticles Functionalized Nanosilica Grown over Graphene Oxide for Enhancing Antibacterial Effect. Nanomaterials. 2022. 12(19): 3341. https://doi.org/10.3390/nano12193341
9. Doroshenko A., Gorchakova N., Zaychenko G. Effect of a nanodispersion silica composite with polyhexamethylene guanidine hydrochloride on immunological indicators and indicators of oxidation and antioxidant homeostasis in rats with thermal burn. ScienceRise: Pharmaceutical Science. 2019. 4(20): 45. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2019.178951
10. Yang Y., Zhang M., Song H., Yu C. Silica-Based Nanoparticles for Biomedical Applications: From Nanocarriers to Biomodulators. Accounts of chemical research. 2020. 53(8): 1545. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00280
11. Galagan N.P., Siora I.V., Orel I.L., Mischanchuk B.G., Pokrovsky V.A. Features of thermal transformations and biological activity of nanocomposites based on highly dispersed silica, protein and some carbohydrates. Physico-chemistry of nanocomposites of nanomaterials and supramolecular structures. (eds. A.P. Shpak, P.P. Horbyk). (Kyiv: Naukova Dumka, 2007). 1: 286. [in Russian].
12. Iler R. The Chemistry of Silica. Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties, and Biochemistry. (New York: John Wiley and Sons, 1979).
13. Basic characteristics of Aerosil. (Technical Bulletin Pigments. N 11. Hanau: Degussa AG, 1997).
14. Legrand A.P. The surface properties of silicas. (NewYork: Wiley, 1998).
15. Gun'ko V.M., Turov V.V., Pakhlov E.V., Krupska T.V., Borysenko M.V., Kartel M.T., Charmas B. Water interaction with hydrophobic versus hydrophilic nanosilica. Langmuir. 2018. 34(40): 12145. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b03110
16. Moro S., Parneix C., Cabane B., Sanson N., d'Espinose de Lacaillerie J.B. Hydrophobization of Silica Nanoparticles in Water: Nanostructure and Response to Drying Stress. Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids. 2017. 33(19): 4709. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b04505
17. Khajeh M., Laurent S., Dastafkan K. Nanoadsorbents: classification, preparation, and applications (with emphasis on aqueous media). Chem. Rev. 2013. 113: 7728. https://doi.org/10.1021/cr400086v
18. Colloidal silica: fundamentals and applications. (Edited by H.E. Bergna, W.O. Roberts). (Boca Raton: CRC Press, 2005).
19. Gun'ko V.M., Turov V.V., Pakhlov E.V., Krupska T.V., Charmas B. Effect of water content on the characteristics of Hydro-compacted nanosilica. Appl. Surf. Sci. 2018. 459: 171. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.07.213
20. Patent UA 105151. Krupskaya T.V., Turov V.V., Barvinchenko V.M., Filatova K.O., Suvorova L.A., Kartel M.T. The method of compaction of nanosilicon. 2016. [in Ukrainian].
21. Patent UA 138023. Krupska T.V., Turov V.V., Gun'ko V.M., Kartel M.T. Method of transferring a mixture of hydrophilic and hydrophobic silica into an aqueous medium by using high mechanical loads. 2019. [in Ukrainian].
22. Nelson D., Cox M. Fundamentals of Lehninger's Biochemistry. (Moscow: Laboratory of Knowledge. 1985). [in Russian].
23. Gun'ko V.M., Turov V.V. Nuclear magnetic resonance studies of interfacial phenomena. (New York: Taylor & Francis, 2013). https://doi.org/10.1201/b14202
24. Gun'ko V.M., Turov V.V., Bogatyrev V.M., Zarko V.I., Leboda R., Goncharuk E.V., Novza A.A., Turov A.V., Chuiko O.O. Unusual Properties of Water at Hydrophilic/Hydrophobic Interfaces. Adv. Colloid Interface Sci. 2005. 118(1-3): 125. https://doi.org/10.1016/j.cis.2005.07.003
25. Glushko V.P. Thermodynamic Properties of Individual Substances. (Moscow: Science, 1978). [in Russian].
26. Aksnes D.W., Forl K., Kimtys L. Pore size distribution in mesoporous materials as studied by 1H NMR. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. 3: 3203. https://doi.org/10.1039/b103228n
27. Petrov O.V., Furó I. NMR cryoporometry: Principles, applications and potential. Progr. NMR Spectroscopy. 2009. 54: 97. https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2008.06.001
28. Wiggins P.M. High and Low density Intracellular Water. Coll. Mol. Biol. 2001. 47(5): 735.
29. Chaplin M. Water structuring at colloidal surfaces. (Surface Chemistry in Biomedical and Environmental
30. Gun'ko V.M., Turov V.V., Turov A.V. Hydrogen peroxide-water mixture bound to nanostructured silica. Chem. Phys. Lett. 2012. 531: 132. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2012.01.090
31. Turov V.V., Gun'ko V.M, Krupska T.V., Borysenko M.V., Kartel M.T. Inter facial behavior of polar and nonpolar frozen/unfrozen liquid sinter acting with hydrophilic and hydrophobic nanosilicas alone and in blends. J. Colloid Interface Sci. 2020. 588: 70. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.12.065
32. Gun'ko V.M., Turov V.V., Pakhlov E.M., Krupska T.V., Borysenko M.V., Kartel M.T., Charmas B. Water interactions with hydrophobic versus hydrophilic nanosilica. Langmuir. 2018. 34(40): 12145. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b03110
33. Kaur S., Rani S., Mahajan R.K. Adsorption kinetics for the Removal of Hazard Dye Congo Red by Biowaste Materials as Adsorbents. J. Chem. 2013. Article ID 628582. https://doi.org/10.1155/2013/628582
34. Lafi R., Montasser I., Hafiane A. Adsorption of congo red dye from aqueous solutions by prepared activated carbon with oxygen-containing functional groups and its regeneration. Ads. Sci. Technol. 2019. 37(1-2): 160.https://doi.org/10.1177/0263617418819227
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp15.02.280
Copyright (©) 2024 T. V. Krupska, N. V. Vitiuk, N. Yu. Klymenko, I. V. Siora, V. V. Turov
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.