Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
4.1. Сорбционный биоматериал из слоевищ лишайников
Одно из основных направлений биотехнологии предусматривает разработку сорбционных материалов из растительного сырья и дальнейшее их применение в медицине и медицинской промышленности. Метод сорбционной детоксикации занимает важное место в области эфферентной терапии, которая направлена на поддержание и восстановление естественных систем и функций организма [Лукичев, 1991; Мащенко, 1983]. Поэтому задача получения эффективных сорбентов медицинского назначения считается актуальной и успешно решается с привлечением новых сырьевых источников или новых технологий их переработки [Веприкова Е.В., 2005; Лукичев, 1991; Пак, 2007]. Анализируя предъявляемые нормативными документами и клинической практикой требования к энтеросорбентам, можно выделить комплекс свойств, присущих «идеальному» энтеросорбенту:
– полная безвредность и нетоксичность;
– высокая биосовместимость с тканями, кровью и другими биосубстратами организма;
– неповреждающее действие на слизистые оболочки ротовой полости, пищевода, желудочно-кишечного тракта;
– избирательная сорбция среднемолекулярных токсичных метаболитов;
– высокая адсорбционная емкость;
Известные сорбенты можно объединить в следующие группы:
1. Углеродные адсорбенты на основе активированного угля и углеволокнистых материалов (уголь активированный, карболен, гастросорб, Энсорал, Карбодон, актилен и др.).
2. Ионообменные материалы (холестирамин).
3. Энтеросорбенты на основе лигнина (лигносорб, прлифепан).
4. Производные поливинилпирролидона (энтеросорб, энтеродез).
5. Сорбенты на основе природных минералов (белая глина, кремнеземсодержащего минерального сырья, цеолиты).
6. Энтеросорбенты растительного происхождения (семена подорожника, камедь гуары, слизь алтея, корень цикория, семена тыквы, пищевые волокна, отруби злаковых, пектин).
Оправдан интерес к энтеросорбентам растительного происхождения, т.к. они имеют ряд преимуществ: не обладают раздражающим эффектом на желудочно-кишечный тракт, не вызывают побочных и токсических явлений, также продолжительна длительность их приема [Исмаилов, 2000]. Например, энтеросорбент растительного происхождения, представляющий собой гранулы, содержащие Sphagnum fuscum, полученные путем измельчения высушенной дерновины Sphagnum fuscum до размера частиц 0,1–0,3 мм, с последующим смешиванием с 10 % водным медицинским низкомолекулярным поливинилпирролидином, гранулированием, сушкой и повторным гранулированием. Недостатком известных сорбенотов на основе растительных субстанций является низкая технологичность процесса, выражающаяся в дорогостоящем и трудоемком процессе получения энтеросорбентов, в частности, растворение в щелочах, нейтрализация, промывка водой, несколько стадий сушки, сгущение суспензии и не всегда высокая биологическая ценность полученного сорбента.
С целью расширения ассортимента сорбционных материалов растительного происхождения, способов их получения и увеличения их сорбционной активности в настоящей работе исследовали влияние механохимической активации сухих слоевищ лишайников для улучшения его адсорбционных характеристик.
Показано, что механохимическая активация способна приводить к значительному повышению деструкции полисахаридных водонерастворимых компонентов слоевищ лишайников рода Cladonia, переводя их в водорастворимое (и легковсасываемое в ЖКТ при последующем употреблении) состояние, за счет чего и увеличивается сорбционная емкость. Присутствие в твердофазном препарате «Ягель-сорбент» природных ФАВ (лишайниковые кислоты мягкого антибактериального действия, витамины, микроэлементы) нисколько не ухудшают его сорбционных качеств, а придают ему дополнительные лечебно-профилактические свойства.
Сорбционная суточная емкость у механоактивированного образца составила 48,0 мг/г или 150,0 ммоль/кг по органическому веществу (на примере метиленового синего – аналога, в том числе эндотоксинов малой и средней молекулярной массы; табл. 14).
Следует отметить, что это очень высокие показатели по сравнению с известными адсорбентами, такими как полифепан и глина белая, адсорбционная емкость которых по метиленовому синему составляет 10,0 и 11,4 мг/г соответственно [Решетников, 2011].
Скорость адсорбции также выше у механоактивированного препарата: в первые 20 мин адсорбция составила 92 % его суточной адсорбционной емкости, в отличие от ягеля грубого помола, где за этот же промежуток времени адсорбционная емкость была в 2 раза ниже, чем у механоактивированного образца и составила лишь 69 % суточной активности.
Адсорбционную емкость для солей тяжелых металлов определяли на примере ионов Со2+ из стандартных растворов хлорида кобальта (II) в интервале концентраций 0,2–1 М. Адсорбционная емкость биоматериала «Ягель-сорбент» составила 185 ммоль/кг, что в 2,5 раза превосходит адсорбционные свойства порошка ягеля грубого помола (см. табл. 14).
Таблица 14
Адсорбционная активность порошка ягеля по различным маркерам, ммоль/кг
|
Маркер – сорбтив |
Сорбционный материал |
Адсорбционная активность, ммоль/кг |
|
|
20 мин |
24 часа |
||
|
Метиленовый синий |
Порошок ягеля грубого помола |
84 ± 3 |
121 ± 2 |
|
Порошок «Ягель-сорбент» |
138 ± 4 |
150 ± 3 |
|
|
Ион Co2+ |
Порошок ягеля грубого помола |
42 ± 2 |
60 ± 2 |
|
Порошок «Ягель-сорбент» |
150 ± 4 |
185 ± 4 |
|
Таким образом, на моделях in vitro показано, что механо-активированный препарат «Ягель-сорбент» [Свидетельство о государственной регистрации в странах ЕВРАЗЭС БАД к пище «Ягель Детокс» № RU. 77.99.11.003.E.014127.09.12 от 27.09.2012.], имея высокую удельную поверхность (см. рис. 20), обладает потенциальной способностью хорошо адсорбировать экзо- и эндо- экотоксины различной природы, в том числе эндотоксины малой и средней молекулярной массы, образующиеся при воспалительных процессах различной этиологии, к которым, в частности, относятся токсины пептидно-белкового происхождения, а также катионы тяжелых металлов. Высокая сорбционная способность полученного сорбционного материала связана не только с развитой поверхностью, но и с возрастанием числа функциональных групп (см. рис. 21), это позволяет связывать и выводить экзогенные и эндогенные токсины (билирубин, продукты тучных
клеток и др.).
Полученные результаты, наряду со способностью β-олигосахаридов увеличивать число и активности бифидо- и лактобактерий, модулировать липидный метаболизм, снижать уровень холестерина и триглицеридов и предотвращать развития рака кишечника [Мельникова, 2003], позволяют предположить, что препарат «Ягель-сорбент» будет оптимизировать функции кишечника, за счет не только связывания и выведения экзогенных и эндогенных экотоксинов, но и благодаря способствованию формирования здоровой микрофлоры в ЖКТ. Мягкое бактерицидное действие лишайниковых кислот также помогает формированию здоровой микрофлоры за счет лизиса патогенных и условно патогенных бактериальных клеток и сорбции (выведения из организма) продуктов их жизнедеятельности.
По-видимому, именно вышеуказанными механизмами обеспечивается высокая эффективность использования жидкофазных ягелевых препаратов в качестве детоксиканта внутренних сред организма при самых различных экзо- и эндоинтоксикациях [Кершенгольц и др., 2008; Чернобровкина, Кершенгольц, 2011], а также в качестве препарата нормализующего уровень глюкозы у больных сахарным диабетом II типа [Шаройко и др., 2011; Гольдерова и др., 2010] и β-холестерина у страдающих атеросклерозом [Гольдерова и др., 2010].
Таким образом, механохимическая активация ягеля с получением твердофазного порошка «Ягель-сорбент» позволяет упростить технологию обработки растительного сырья, расширить ассортимент сорбционных биоматериалов из растительного сырья в целях получения сорбентов с более высокой адсорбционной активностью и с широким спектром действия.