close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭРИТРОМИЦИНА С

код для вставкиСкачать
Структура и динамика молекулярных систем, 2003г., Выпуск X, Часть 2, Стр. 202-204
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭРИТРОМИЦИНА С
СЕТЧАТЫМИ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТАМИ РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРЫ
Гаркушина И.С., Ежова Н.М., Тощевикова А.Ю., Писарев О.А.
Институт высокомолекулярных соединений РАН, С.-Петербург
Введение
Изучение равновесия и кинетики сорбции сложных органических ионов на
полиэлектролитах различной структуры представляет большой интерес для анализа
фундаментальных
закономерностей
образования
надмолекулярных
полиэлектролитных структур, а также для решения ряда прикладных задач в
медицине и биотехнологии.
Эритромицин – антибиотик с широким антибактериальным спектром
действия и чрезвычайно низкой токсичностью. В настоящее время эритромицин
получают методом многостадийной экстракции с использованием большого
количества токсических органических растворителей, что экологически
небезопасно и экономически невыгодно. Поэтому существует необходимость
создания эффективного технологического метода выделения и очистки
антибиотика из нативного раствора.
В работе исследовалось влияние структурной организации сетчатой матрицы
сорбентов, кислотности среды, емкости полиэлектролитов и характера ионогенных
групп на процесс сорбции эритромицина.
Материалы и методы
В работе было изучено взаимодействие эритромицина с различными
полиэлектролитами. Для определения оптимальных условий сорбции, к которым
относятся высокая емкость, обратимость и хорошие гидродинамические параметры
процесса, были выбраны три сорбента, различающихся химической и физической
структурой: MN-500, БД-24, ПММ-10/3.
Выпускаемый в промышленных масштабах сульфокатионит MN-500
представляет собой сульфированный сетчатый сополимер полистирола, сшитого
монохлордиметиловым эфиром [1,2]. Биокарб БД-24 – это разработанный в ИВС
РАН гетеросетчатый сополимер метакриловой кислоты и диметакрилата
этиленгликоля
[3].
Сетчатый
полиэлектролит
ПММ-10/3
является
экспериментальным образцом разрабатываемого в настоящее время в ИВС РАН
нового типа сорбентов с улучшенными кинетическими характеристиками.
Существенным отличием данного типа сорбента является наличие ионогенных
групп в поверхностном слое плотно сшитой гидрофильной матрицы [4].
Активность эритромицина определялась ацидометрическим методом. [5].
Концентрации антибиотика в растворе определялась спектрофотометрически при
λ=210 нм, используя предварительно построенные калибровочные кривые.
Кинетические кривые сорбции получали методом ограниченного объема, проводя
контроль изменения концентрации сорбтива от времени в фазе внешнего раствора.
Таблица 1. Физико-химические свойства сорбентов.
Наименование
MN-500
БД-24
ПММ-10/3
Ионогенная
группа
-SO3H
-COOH
-COOH
ПОЕ по Na+,
мг-экв/г
2.5
9.8
3.7
ρ, г/см3
0.3
0.6
0.66
Кнаб в
Н-форме
1.2
4.2
1.4
Особенности взаимодействия эритромицина с сетчатыми полиэлектролитами …
203
Результаты и обсуждение
Г
m/mmax
Для определения оптимальных условий сорбции изучалось взаимодействие
антибиотика с сорбентами в равновесных и кинетических условиях. Эритромицин
неустойчив в кислых средах, поэтому диапазон изучения ограничили значениями рН
3-10 (рI = 8,6). Изучение равновесной сорбции проводили в 0,15 н фосфатном буфере.
Равновесие устанавливалось в течение суток на встряхивающем устройстве.
На рис. 1 приведены рН-зависимости сорбции эритромицина на изученных
сорбентах. Для карбоксильных катионитов изученные зависимости описываются
кривыми с максимумом (кривые 1 и 2). При сорбции эритромицина из кислых и
щелочных растворов величина равновесной емкости сорбции снижается. Можно
предположить, что такой характер зависимости определяется конкуренцией
процессов ионизации карбоксильных групп сорбента и диссоциации молекул
антибиотика. Совершенно иная картина наблюдалась при сорбции эритромицина
на сульфокатионите MN-500 (кривая 3). Поскольку энергия отрыва протона
водорода в сульфогруппе (SO3H) меньше, чем в карбоксильной группе (COOH), то
диссоциация фиксированных функциональных групп происходит намного легче,
чем у карбоксильных катионитов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что
оптимальные значения рН при работе с сорбентами ПММ-10/3 и БД-24 находятся в
диапазоне 5.0-7.0, а при сорбции на MN2
3
500 в диапазоне 7,5-9,2.
1
1.0
Разделение компонентов смеси в
0.8
хроматографическом процессе происходит за счет разной скорости продвижения
0.6
концентрационных фронтов в сорбенте. В
равновесных условиях скорость движения
0.4
разделяемых компонентов определяется
0.2
величинами коэффициентов распределения (Г), которые определяются формой
0.0
построения изотерм сорбции [6].
0 1 2 3 4 5 6 7 8
На рисунке 2 показаны зависимости
pH
коэффициентов распределения от равноРис.1. Влияние рН на сорбционную
весной
концентрации эритромицина при
емкость эритромицина на сорбентах различной структуры.
рН=6,0.
1 - ПММ-10/3, 2 - БД-24, 3 - MN-500.
Наиболее предпочтительным для
эффективной равновесной сорбции явля800
ется сорбент ПММ-10/3, для которого
700
1
значения коэффициентов распределения
600
достигают значительных величин (на500
пример, при Ср=0,7 мг/мл, Г=750).
400
Другим критерием оценки эффек300
тивности хроматографических процессов
200
является изучение кинетики сорбции.
3
2
100
Кинетические кривые сорбции изучались
0
при рН=6.0, который близок к рН
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
нативного
раствора эритромицина. На
Сравн
рис.3
представлены
кинетические
Рис.2. Зависимость коэффициента раскривые сорбции эритромицина на
пределения от равновесной концентрации
изученных сорбентах.
эритромицина в растворе. 1 – ПММ-10/3;
2 – БД-24; 3 – MN-500.
204
Гаркушина И.С. и др.
2
3
1.0
1
0.8
F
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
t
40
50
-1/2
Рис.3. Зависимость степени заполнения
ионита органическим ионом (F) от
корня квадратного из времени эксперимента. 1 – ПММ-10/3; 2 – БД-24; 3 –
MN-500.
Из рис.3 следует, что сорбция эритромицина на изученных сорбентах лимитируется внутридиффузионным механизмом
кинетики. Линейный участок кинетической
кривой позволяет использовать простой
метод определения эффективных коэффициентов диффузии D по величине углового
коэффициента кинетической кривой в координатах F - t1/2. Для расчёта эффективных
коэффициентов диффузии в поверхностноактивный ионит использовалась модель
«оболочка- ядро» [7].
Из табл.2 следует, что максимальное
значение эффективного коэффициента
диффузии и минимальное значение среднего времени сорбции наблюдались при
сорбции эритромицина на поверхностноактивном сорбенте ПММ-10/3.
Табл.2. Кинетические параметры сорбции эритромицина.
Сорбент
D × 10 8 , см 2 /с
t , мин
MN-500
БД-24
ПММ-10/3
2.1
6.8
8.3
66.6
20.8
10.3
Установлено наличие неионного взаимодействия эритромицина тиоционата с
сорбентами всех трех типов, обусловленное гидрофобным взаимодействием
агликоновой части антибиотика с матрицей полиэлектролита. Сравнение
равновесных и кинетических характеристик процесса позволяет предположить, что
наиболее выгодно для дальнейшей технологической проработки с точки зрения
емкости и скорости сорбции использование сорбентов типа ПММ-10/3, а с учетом
доступности и дешевизны сорбента – MN-500.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Литература
Davankov V.A., Tsyurupa M.P. Pure and Appl.Chem.1989. V.61. P.1881-1888.
Цюрупа М.П. Структура и свойства полимерных сорбентов на основе
сверхсшитого полистирола. Диссертация на соискание ученой степени
доктора химических наук. Москва, 1988.
Самсонов Г.В., Писарев О.А., Муравьева Т.Д. Высокомолекулярные
соединения. 1992. Т.33Б. №3. C. 59-62.
Ezhova N.M., Garkushina I.S.,Toshchevikova A.Yu., Polyakova I.V., Pisarev O.A.
in «Molecular order and mobility in polymer systems» St-Petersburg, 2002. P.37.
Фармакопейная статья ФС 42 3577-98.
Писарев О.А., Кручина-Богданов И.В., Глазова Н.В., Быченкова О.В. //Ж. физ.
хим. 1999. Т.73. № 9. С.1634-1639.
Кокотов Ю.А., Золоторев П.П., Елькин Г.Э. Теоретические основы ионного
обмена. Сложные ионообменные системы. Л. Химия. 1986. 280с.
Документ
Категория
Химические науки
Просмотров
57
Размер файла
236 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа