CC BY
151ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ БЕНТОНИТОВАЯ ГЛИНА-ТАМАРИКСИДИН ДЛЯ СОЗДАНИЯ МЯГКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ
Гылымхан Н. Т., о. х. н. доц. Жумагалиева Ш. Н., о. х. н. проф. Абилов Ж. А.
Республика Казахстан, г. Алматы, Казахский национальный университет имени аль-Фараби
Abstract. In this thesis work was obtained formulations herbal substance on bentonite carrier. According to the results of the method of equilibrium swelling, sedimentation analysis found that the components interact by hydrogen bonds and form a homogeneous gels interoperable. These sedimentation analysis indicate the predominance in the composition of the clay mineral particles with radii within 0,25^0,5-10-5M. These data indicate a rather high dispersion investigated clay characteristic of bentonite, the main rock-forming mineral of which is montmorillonite. Studies performed by equilibrium swelling showed that the degree of swelling of clay in water is 14 g / g, which is reached during the day. This also indicates the accessories Manrakskoy clay to Na-montmorillonite.
Введение
Проводимые в данном направлении работы показывают перспективность бентонитовых глин и их композиций в области создания пролонгированных лекарственных систем, материалов с улучшенными сорбционными свойствами и наноструктурным строением. Возможности использования бентонитовой глины в медицине широко рассматриваются в научных работах ученых из России, Японии, Китая, США, Германии, Мексики, Казахстана. Российскими учеными разработан ряд пищевых продуктов, а в Германии по результатам данных исследований разработаны и производятся эндосорбенты, применяемые при отравлении организма. Также широкий научный и практический интерес вызывают бентонитовые глины как основы в лекарственных композициях и в качестве вспомогательных веществ - наполнителей, консервантов, эмульгирующих агентов. Так в работах А.Н. Терентьева приводятся исследования по получению мазей на основе бентонитовой глины для лечения гнойных ран, дерматитов [1]. Как известно бентонитовая глина обладает хорошими сорбционными свойства, благодаря которым при использовании в качестве мазевой или гелевой основы способна впитывать гнойный экссудат и частички грязи с поверхности раны, при высыхании образует воздухопроницаемую пленку и может также применяться как перевязочный материал [2].
Одной из отличительных особенностей бентонитовых глин является её безвредность для организма, которая доказана во всех рассмотренных работах. По результатам исследований было доказано, что приём бентонитовой глины мышами в течение 7 суток не вызывает никаких физиологических изменений, что в очередной раз доказывает преимущество бентонитовой глины для применения в медицине [3]. Ещё одним из важных направлений работ по исследованию систем с бентонитовой глиной проводятся в области создания, наряду с гелями и мазями, такой формы как пленки. Во многих исследованиях бентонитовая глина подвергается модификации, за счет чего такие материалы вызывают повышенный интерес для изучения их улучшенных или вовсе измененных свойств. Так, например, проведены исследования свойств бентонитовых глин, модифицированных ионами Na+, Mg2+, Zn, Li+, Ag+ и K и доказана их активность против грамм-отрицательных и грамм-положительных бактерий [4]. Такие глины могут быть также использованы как антибиотики, отличающиеся от остальных своей инертностью к организму. Ещё одной отличительностью особенностью бентонитовых глин является их способность сорбировать органические молекулы или ионы металлов. Благодаря данному свойству глин проводятся исследования по созданию эндосорбентов для очистки
орагнизма от ионов тяжелых металлов, токсичных веществ, алкоголя, сохранения кислотно-щелочного баланса в пищеварительной системе [5,6]. Также стоит отметить работы по исследованию возможностей применения бентонитовых глин в ветеренарии за счет содержания в её составе обменных катионов. Улучшение физико-механических свойств кормовых смесей, понижение влажности корма, регулировка кислотного числа корма, уничтожение микроорганизмов, наличие в составе макро- и микроэлементов, высокая обменная емкость, сорбционная способность возводят бентонитовые глины в ранг важных и востребованных минералов [7]. Одной из важных областей, где бентонитовые глины нашли широкое применение можно назвать создание лекарственных форм и их использование в качестве вспомогательных материалов. В настоящее время идет интенсивное вытеснение экономически невыгодных вспомогательных материалов - крахмала, сахара, желатина, шоколада и других бентонитовой глиной при изготовлении таблеток. Таким образом, проведенный литературный поиск показал перспективность исследований систем на основе бентонитовой глины и их широкое применение [8].
Экспериментальная часть
Начальным этапом экспериментальных работ стала подготовка исходных компонентов лекарственных полимерных форм - бентонитовой глины и экстракта из казахстанского растения тамарикс. Глинистые породы представляют собой смесь частиц разных размеров и содержат кроме глинистых, многочисленные примеси других минералов. Особенно важно очистить глину от песка и других грубодисперсных примесей. Очистку манракской бентонитовой глины проводили по методу Д.П.Сало отмучиванием в дистиллированной воде. Установлено, что только после трехкратного отмучивания достигается полная очистка бентонитовой глины от примесей и песка. С помощью дифракционно-спектрального анализа на приборе ДФС-15 установлен химический состав очищенной и природной бентонитовой глины (таблица 1).
Таблица 1. Химический состав природной и очищенной глины
Образец глины Состав, %
S1Ü2 AI2O3 Fe2Ü3 CaÜ MgÜ Na2Ü K2Ü H2Ü к.к.ш.
Природная 65 13 1 0,5 1,5 1,5 0,5 11 6,5
Очищенная 60 9 0,5 0,5 1 0,8 0,5 7 20,3
При определении минералогического состава бентонитов руководствуются молекулярным соотношением 8Ю2:Я203. Известно, что для монтмориллонита это соотношение составляет >4. В нашем случае это соотношение составило «5, которое лежит в пределах значений, характерных для монтмориллонитов.
Проведен рентгенодифрактометрический анализ образцов очищенной и природной бентонитовой глины, в которых установлен наличие 97 и 98 % смектитового минерала, монтмориллонита, 3 % и 2 % кварца, соответственно.
Таблица 2. Расстояние между слоями минерала (неочищенная бентонитовая глина)
Расстояние между слоями, (ё) А I % Фазовый состав, минерал
13.020 91 Смектит
4.474 100 Смектит
3.346 57 Кварц
3.161 41 Смектит
2.542 49 Смектит
1.681 23 Смектит
1.494 32 Смектит
Таблица 3. Расстояние между слоями минерала (очищенная бентонитовая глина)
Расстояние между слоями, (ё) А I % Фазовый состав, минерал
13.349 94 Смектит
4.476 69 Смектит
3.346 37 Кварц
3.119 31 Смектит
2.535 33 Смектит
1.682 16 Смектит
1.494 24 Смектит
Растительная субстанция получена в виде сухого экстракта из растения гребенщик щетинистоволосый и условно назван «Тамариксидин» (ТН-10). Субстанция представляет собой светло-коричневый кристаллический порошок, со сладковатым вкусом и со слабым специфическим запахом.
Одним из практически важных свойств, характеризующих бентонитовые глины, является их набухаемость. В бентонитовой глине, состоящей в основном из минерала -монтмориллонита, алюмосиликатные слои имеют вид плоских пластин толщиной около 1 нм и уложены в стопки (рисунок-1). Зазоры между пластинами заполняются водой, количество которой возрастает при набухании и уменьшается при высушивании.
Для изучения поведения бентонитовой глины в растворах тамариксидина и установления закономерностей связывания исследована набухающая способность бентонитовой глины в воде и растворах субстанции. Кинетические кривые набухания бентонитовой глины представлены на рисунке 2. В растворах тамариксидине в набухающем поведении наблюдается понижение степени набухания, а также с увеличением концентрации раствора тамариксида наблюдается большее сжатие бентонита за счет усиления комплексообразования между глиной и растительной субстанцией. Взаимодействие бентонита с тамариксидином возможно происходит в результате образования водородных связей между гидроксильными группами глинистого минерала и субстанции, что приводит к гидрофобизации поверхности частиц глины, вследствие чего и происходит снижение набухающей способности.
При исследовании лекарственных систем важно знание её поведения в физиологических растворах, богатых низкомолекулярными сильными электролитами, сильно влияющих на свойства лекарственной формы. В физиологической среде бентонитовая глина показывает меньшую по сравнению с водой набухающую способность, что связано с сжатием двойного электрического слоя под воздействием ионной силы, приводящее к вытеснению воды из межслоевого пространства монтмориллонита. Необходимо учесть, что в растворах тамариксидина большей концентрации сжатие глинистого носителя происходит сильнее по сравнению с физиологическим раствором, что свидетельствует о специфичных взаимодействиях в системе бентонит-тамариксидин.
Рис. 1. Снимки крио сканирующего электронного микроскопа
а
2 -
~//г
0 1
2 3 4 5
24
48
72
96
т, час
Вода (1), [ТН-10]=0,1 % (2), [ТН-10]=0,3 % (3), [ТН-10]=0,5 % (4), [ТН-10]=0,7 % (5),
[ТН-10]=1 % (6), [NaCl]=0,86 % (7) Рис. 2. Набухание бентонитовой глины в воде, в физиологическом растворе и водных
растворах тамариксидина
Одним из характерных свойств для дисперсных систем является их устойчивость: агрегативная и седиментационная. Известно, что процессы комплексообразования, происходящие в дисперсных системах сопровождаются заметными изменениями их устойчивости. Кроме того, основным требованием, предъявляемым к жидким и мягким лекарственным формам, является высокая устойчивость, обеспечивающая равномерное распределение частиц дисперсной фазы в системе, не изменяющаяся при длительном хранении. Устойчивые системы легко дозируются и в них равномерно распределяются лекарственные вещества при приеме вовнутрь и нанесении на кожу. Следует отметить, что натриевые формы монтмориллонита характеризуются высокой агрегативной устойчивостью и могут храниться во взвешенном состоянии от нескольких месяцев до 2-3 лет. В связи с этим, нами проведен седиментационный анализ глины в воде и растворах тамариксидина по методу Н.А. Фигуровского. При этом получены результаты полностью согласующиеся и дополняющие данные по набухаемости глинистых композиций лекарственного вещества. По результатам анализа бентонитовая глина как в водном, так и в растворах растительной субстанции близка к монодисперсной и состоит из частиц с размерами 10-6-10-5М, т.е. лежит в области типичных грубодисперсных коллоидных систем. По дифференциальным кривым распеределения (рисунок-3) и проведенным расчетам (таблица 4), средние радиусы частиц составляют в воде 0,5-10-5 ми в водных растворах тамариксидина с концентрациями 0,01 %, 0,05 %, 0,1 %, соответственно, 1,4^10-5 м, 4,55^ 10-5 м, 7,9^10-5 м.
F(r)*10°, %/m
280 -260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Вода (1), [ТН-10]=0,01 % (2), 0,05 % (3), 0,1 % (4)
Рис. 3. Дифференциальные кривые распределения частиц бентонитовой глины в воде и водных растворах тамариксидина
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
r*10°, m
0
6
4
0
Укрупнение частиц при взаимодействии с тамариксидином может быть объяснено слипанием частиц глины вследствие уменьшения агрегативной устойчивости. Опираясь на полученные данные по наубухающей способности бентонитовой глины в растворах тамариксидина, снижение агрегативной устойчивости можно объяснить следующим образом: как было отмечено выше, за счет гидрофобизации частиц глины происходит появление лиофобных участков, которые и способствуют агрегированию частиц глины, вседствие чего и происходит потеря агрегативной устойчивости.
Таблица 4. Седиментационный анализ бентонитовой глины
Фракции
Вода r*10"5,m 4,8 1,42 0,628 0,377 0,163 0,12 -
F,% 4,4 36,6 32,3 22 12 6 -
F(r) 10,8 40,78 88 61,9 150
105,%/m
[ТН- r*10-5,m 4,529 2,02 1,4 1,01 0,826 0,71 -
10]=0,01 F,% 1,66 6,67 16,67 8,3 20 28,3 -
% F(r) 105,%/m 2,65 26,88 21,28 108,6 257 -
[ТН- r*10-5,m 11,17 6,44 4,55 3,22 2,84 2,63 -
10]=0,05 F,% 8,3 8,33 8,34 1,5 7,25 42,8 -
% F(r) 105,%/m 1,92 4,412 1,127 19,1 204 -
[ТН- r*10-5,m 24,9 11,9 7,9 5,538 4,56 3,95 3,227
10]=0,1 %
F,% 2 8 6 19 12 21 6,5
F(r) 0,615 1,5 8,25 11,56 34,4 8,99
105,%/m
г - радиусы частиц, F - значение интегрального распределения, дифференциального распределения "(r) - значение
Выводы
Таким образом, проведен обзор научных исследований, проводимых в области композиционных материалов медицинского назначения на основе бентонитовой глины, очистка и подготовка исходных компонентов (очистка глины промывкой по методу Д. Сало, диспергирования промытой глины, получение экстракта тамариксидина). Проведено исследование набухающей способности бентонитовой глины в воде, в физиологическом растворе и водных растворах тамариксидина, определена дисперсность бентонитовой глины методом седиментационного анализа.
Следует отметить, что знание химического состава бентонитов не достаточно для определения минералогического состава. Одной из характерных параметров бентонитовых глин является дисперсность. Данные седиментационного анализа свидетельствуют о преобладании в составе глины одного минерала с радиусами частиц в пределах 0,25^0,5-10 5М. Эти данные указывают на достаточно высокую дисперсность исследуемой глины, характерную для бентонитов, основным породообразующим минералом которых является монтмориллонит.
Исследования, проведенные методом равновесного набухания показали, что степень набухания глины в воде составляет 14 г/г, которая достигается в течение суток. Это обстоятельство также свидетельствует о принадлежности Манракской глины к монтмориллонитам.
Таким образом, исследуемая нами глина Манракского месторождения по результатам исследований и в соответствии с литературными данными относится к бентонитам, а основным минералом в ее составе является монтмориллонит.
ЛИТЕРАТУРА
1. Терентьев А.Н. Бентонит и возможное его применение в медицине. - Ашхабад, 1994.
-274 с.
2. Касанов К.Н., Попов В.А., Успенская М.В., Соловьев В.С., Макин Д.Н., Везенцев А.И., Пономарева Н.Ф., Мухин В.М. Разработка монтмориллонит содержащей матрицы биоактивного сорбирующего раневого покрытия // Научные ведомости Белгородского государственного университета, серия: Естественные науки, -2011. -Т.14. -№3, С. 168-173
3. Яппаров А.Х., Ежков В.О., Яппаров И.А., Мотина Т.Ю., Ежкова А.М. Влияние бентопорошка и наноразмерного бентонита на общее поведение и состояние некоторых органов белых мышей // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. -2012. -Т. 212. -С. 230-235.
4. Буханов В.Д., Везенцев А.И., Пономарева Н.Ф., Козубова А.Л., Королькова С.В., Воловичева Н.А., Перистый В.А. Антибактериальные свойства монтмориллонит содержащей сорбентов // Научные ведомости Белгородского государственного университета, серия: Естественные науки, -2011. -Т.17. - №21, С. 57-63.
5. Н.П. Буглак, B.C. Тарасенко, Н.В. Мирошниченко. Возможность использования природного адсорбента «Бента» (Бентонит) в лечении и профилактике хронических интоксикаций ионами тяжелых металлов // КТЖ -2010.- №2. Т 2, -С. 337-339.
6. Mitchell N.J., Xue K.S., Lin S., Marroquin-Cardona A., Brown K.A., Elmore S.E., Tang L., Romoser A., Gelderblom W.C.A., Wang J.S., Phillips T.D. Calcium montmorillonite clay reduces AFBi and FBi biomarkers in rats exposed to single and co-exposures of aflatoxin and fumonisin // Journal of Applied Toxicology, -2013. -№1. -Р. 23-31.
7. Буланкова С.Р. Максимальная сорбция цинка и свинца бентонитом при различных значениях pH // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. -2012. -Т. 209.- С. 71-74.
8. Сало Д.П., Овчаренко Ф.Д., Круглицкий H.H. Высокодисперсные минералы в фармации и медицине. -Киев: Наука думка, -1969. -164 с.
Article was received 2015-09-24 © Гылымхан Н. Т., © Жумагалиева Ш. Н., © Абилов Ж. А.
