Равновесие в системе глауконит-водный раствор гидрохлорида цефепима

Аннотация

Изучение сорбционной способности природных алюмосиликатов разной химической природы по отношению к лекарственным препаратам (в частности, к антибиотикам) для повышения их стабильности и эффективности применения является одной из актуальных проблем современной химии сорбционных процессов.

Выявлены закономерности сорбции антибиотика (гидрохлорида цефепима) из водного раствора на глинистом слоистом минерале (глауконите) при температуре 295 К. Установлено, что в мономолекулярной сорбции цефепима на глинистом алюмосиликате основная роль принадлежит механизму эквивалентного обмена внекаркасных катионов на катионы цефепима за счет электростатического взаимодействия между электроотрицательными центрами алюмокислородного каркаса глауконита и активными группами антибиотика c положительным зарядом. Показано, что полимолекулярный характер сорбции антибиотика проявляется в 

образовании ассоциатов цефепима за счет водородных связей, когда закрепленные на сорбенте молекулы антибиотика выступают в роли новых активных центров сорбции. Данные подтверждены ИК-спектроскопическим исследованием.

Изотерма сорбции гидрохлорида цефепима на глауконите описана с применением уравнений Ленгмюра, Фрейндлиха и Редлиха – Петерсона. Выявлено, что сорбция антибиотика из разбавленных растворов с максимальной вероятностью описывается моделью Ленгмюра.

С помощью данной модели рассчитаны величины предельной емкости монослоя и значения коэффициента сорбционного равновесия для гидрохлорида цефепима. Рассчитан равновесный коэффициент распределения, свидетельствующий о селективности глауконита к антибиотику во всей области исследуемых концентраций раствора.

REFERENCES

1. Кevadiya Bravesh D., Ghanshyam V. Joshi, Hasmukh A. Patel, et al. Montmorillonite-alginate nanocomposites as a drug delivery system: intercalation and in vitro release of vitamin B₁ and vitamin B₆. Journal of Biomaterials Aplications, 2010, v. 25(2), pp. 161-177. DOI: https://doi.org/10.1177/0885328209344003 
2. Farıas T., Rabdel Ruiz-Salvador A., Lya Velazco, et al. Preparation of natural zeolitic supports for potential biomedical applications. Materials Chemistry and Physics, 2009, v. 118, pp. 322–328. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.07.054
3. Chernova R.K., Venig S.B., Naumova G.N., et al. Sorption of tetracycline and its degradation products by glauconite. Scientific almanac, 2015,  7, pp. 930-934. doi: https://doi.org/0.17117/na.2015.07.930
4. Vlasova N.N. Interaction of highly dispersed silica with some medicinal substances. Surface, 2016, v. 8(23), pp. 236-247. DOI: https://doi.org/10.15407/surface.2016.08.236 
5. Stavinskaya O.N., Laguta I.V. The properties of silica-gelatin composites. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2010, v. 84(6), pp. 1045-1048. doi: https://doi.org/10.1134/s0036024410060270 
6. Fiziko-khimicheskiye i mediko-biologicheskiye svoystva prirodnykh zeolitov [Physicochemical and biomedical properties of natural zeolites] / Ed. by Z.V. Belousova. Novosibirsk, Izd-vo un-ta geologii i geofiziki Publ., 1990, 70 p. (in Russ.)
7. Breck D. W. Zeolite molecular seves: Structure, Chemistry and Use. Wiley—Interscience, New York, 1974, 771 p.
8. Egorov N.S. Osnovy ucheniya ob antibiotikakh [Fundamentals of the doctrine of antibiotics]. Moscow, Nauka Publ., 2004, 528 p. (in Russ.)
9. Yakovlev P.V. Ciprofloxacin in the treatment and prophylaxis of surgikal infections. Antibiotiki i khimioterapiya, 1999, v. 44(7), pp. 32-37. (in Russ.)
10. Zhabin A.V., Savko A.D. Glaukonity Voronezhskoy anteklizy. Ocherki po regionalnoy geologii [Glauconites of the Voronezh anteclise. Essays on regional Ggeology]. Saratov, Nauka Publ., 2008, pp. 48-56. (in Russ.)
11. Novikova L.A., Belchinskay L.I., Krupskaya V.V., et al. Effect of acid and alkaline treatment on physical and chemical properties of natural glauconite surface. Sorption and Chromatographic Processes, 2015, v. 15(5), pp. 730-740. Available at: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2015.15/327 (accessed 23.10.2019) (in Russ.)
12. Polyanskiy N.G.. Gorbunov V.G.. Polyanskaya N.L. Research methods of ion exchangers. Moscow, Khimiya Publ., 1976, 208 p. (in Russ.)
13. Nakanisi K. Infrared spectroscopy and structure of organic compounds. Moscow, Mir Publ., 1987, 220 p. (in Russ.)
14. Bekker Yu. Spektroskopiya [Spectroscopy]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2009, 528 p. (in Russ.)
15. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W. Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity. Pure and Applied Chemistry, 1985, v. 57(4), pp. 603-619. doi: https://doi.org/10.1351/pac198557040603
16. Kotova D.L., Fam Tkhi Gam, Krysanova T.A., et al. Description of pyridoxine hydrochloride sorption isotherm on clinoptilolite tuff. Sorption and Chromatographic Processes, 2014, v. 14(4), pp. 572-577. Available at: http:// www.sorpchrom.vsu.ru/articles /20140404.pdf (accessed 23.10.2019) (in Russ.)
17. Langmuir I. The Constitution and fundamental properties of solids and liquids. Am. Chem. Soc., 1917, v. 39(9), pp. 1848-1906. doi: https://doi.org/10.1021/ja02254a006
18. Freundlich H.M.F. Over the adsorption in solution. Phys. Chem., 1906, v. 57, pp. 385-447.
19. Redlich O.A., Peterson D.L. Useful adsorption isotherm. Phys. Chem., 1959, v. 63(6), pp. 1024-1025. doi: https://doi.org/10.1021/j150576a611 
20. Pyul'man B. Intermolecular interaction: from diatomic molecules to biopolymers, Moscow, Мir Publ., 1981, 592 p. (in Russ.)
21.