Описание изотермы сорбции тритерпенового сапонина на природных сорбентах
Аннотация
Известно большое число публикаций, посвященных исследованию сорбции биологически активных веществ на синтетических и природных сорбентах. Одними из таких соединений являются
тритерпеновые сапонины, широко применяемые в качестве лекарственных средств природного происхождения. Данная работа посвящена оценке применимости существующих моделей для интерпретации экспериментальных данных по адсорбции сапонина на природных сорбентах.
Объектом исследования являлся образец сапонина Quillaja Saponaria Molina производства
США. Хитозан производства ООО «Фармакон Продакшн» (г. Санкт-Петербург) является аминополи-
сахаридом, производным линейного полисахарида, макромолекулы которого состоят из связанных β-
(1-4) D-глюкозаминовых звеньев и N-ацетил-D-глюкозамина, используется как биологически активная добавка к пище. В качестве углеродного материала использовали таблетки активированного угля
производства ОАО «Фармстандарт-Лексредства».
Сорбционное равновесие в системах «сапонин – хитозан», «сапонин – уголь» изучали при
температуре 298±2 К в статических условиях методом переменных концентраций. Экспериментально
получены изотермы сорбции сапонина хитозаном и активированным углем. На первом участке изотермы линейны. В основе механизма взаимодействия сапонина с хитозаном лежит ионно-координационное взаимодействие с аммониевой группой полисахарида, с углеродным материалом -
дальнодействующие гидрофобные силы, которые обусловливают ассоциацию молекул сапонинов и
притяжение их к гидрофобной поверхности сорбента. Второй участок изотерм различен: на хитозане
наблюдается перегиб, выходящий на плато, на углеродном материале в области концентраций - локальный минимум, затем рост сорбционного параметра на обеих изотермах. Отклонение формы изотермы от линейной на данном участке характеризует конкурентный процесс мицеллообразования и сорбционного поглощения на поверхности сорбента, характеризуемый величинами энергий адсорбции и ассоциации. В зависимости от получаемых значений указанных параметров на кривой наблюдается выход на плато или локальный минимум, обусловленный превалированием мицеллообразующих сил над энергией сорбционного поглощения. В третьей области значения сорбционных параметров резко возрастают, не выходя на плато, что обусловлено образованием слоисто-пластинчатых агрегатов в адсорбционном слое.
С учетом формы равновесных кривых были промоделированы экспериментальные результаты с использованием простых адсорбционных изотерм. Рассчитаны величины сорбционных параметров. Высокие значения коэффициентов корреляции (R2) позволяют применять уравнение Генри для
количественного описания изотермы сорбции хитозаном на начальном участке, а для анализа всей
изотермы использовать теорию БЭТ, учитывающую полимолекулярный характер сорбции. Сорбция
сапонина на углеродном материале описывается уравнением Ленгмюра в диапазоне 0.02-1 ммоль/дм3
и уравнением БЭТ в диапазоне 2-17 ммоль/дм3.
Полученные результаты по описанию изотерм сорбции сапонина согласуются с предложенным механизмами его поглощения природными сорбентами и могут быть использованы для обоснования возможного изменения его фармакокинетических характеристик в иммобилизованном состоянии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кузнецов В.А., Сливкин А.И., Лапенко В.Л., Болгов А.А. // Вестник МИТХТ. 2009. № 3. С. 97-102.
2. Котова Д.Л., Фам Тхи Гам, Крысанова Т.А., Васильева С.Ю. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. № 4. С. 572-577.
3. Hostettmann K., Marston A. Saponins. Cambridge: Cambridge University Press. 1995. 548 p.
4. Атаманова С.А., Брежнева Т.А., Сливкин А.И., Николаевский В.А. и др. // Хим.-фарм. журн. 2005. Т. 39. № 12. С. 29-31.
5. Коваленко Г.А., Кузнецова Е.В. // Химико-фармацевтический журнал. 2000. Т. 34. № 6. С. 45-49.
6. Скрябин К.Г. Хитин и хитозан: получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. М. Наука. 2002. 368 с.
7. Крижановская О.О., Бородина Е.В., Карпов С.И. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2012. № 12. С. 583-591.
8. Мироненко Н.В., Брежнева Т.А., Пояркова Т.Н., Селеменев В.Ф. // Хим.-фарм. журн. 2010. Т. 44. № 3. С. 48-51.
9. Mitra S., Dunga S.R. // Journal Agricultural and Food Chemistry. 1997. No 45. pp. 1587 -1595.
10. Мироненко Н.В., Смусева С.О., Брежнева Т.А., Селеменев В.Ф. // Журн. физической химии. 2016. Т. 90. № 12. С. 1-6.
11. Мироненко Н.В., Брежнева Т.А., Селеменев В.Ф., Столповская А.А. // Вестник Воронеж. гос. ун-та. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2015. № 1. С. 16-21.
12. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W. et al. // Pure and Applied Chemistry. 1985. Vol.
57. No 4. pp. 603-619.13. Когановский А.М., Клименко Н.А. Физико-химические основы извлечения
поверхностно-активных веществ из водных растворов и сточных вод. Киев. Наукова думка. 1978. 174 с.
14. Alberti G., Amendola V. // Coordination Chemistry Reviews. 2012. Vol. 256. pp. 28-45.
15. Толмачев А.М. Термодинамика адсорбции газов, паров и растворов. Химический факультет МГУ. 2012. 240 с.
16. Мироненко Н.В., Брежнева Т.А., Селеменев В.Ф. // Журнал физической химии. 2013. Т. 87. № 3. С. 387-390.
17. Freundlich H.M.F. // J. Phys. Chem. 1906. Vol. 57. pp. 385-471.
18. Brunauer S., Emmett P.H., Teller E. // J. Am. Chem. Soc. 1940. Vol. 62. P. 1723-1732.
19. Redlich O., Peterson D.L.A // J. Phys. Chem. 1959. Vol. 63. pp. 1024-1026.
20. Allen S.J., Gan Q., Matthews R., Johnson P.A. // Bioresour. Technol. 2003. Vol. 88. pp. 143-152.
21. Коцарева Т.В., Смусева С.О., Мироненко Н.В., Селеменев В.Ф. // Современные проблемы химической науки и фармации: сборник материалов 6-й Всероссийской конференции с
международным участием. Чебоксары. 2017. С. 58-59.
