Многие лекарственные препараты (обычно это вакцины и сыворотки) вводятся в организм человека в адсорбированном состоянии, что ослабляет болезненную реакцию организма и увеличивает срок защитного действия вводимых лекарств. Сорбенты подобного назначения называются адъювантами. К ним предъявляются особые требования, обусловленные областью применения: высокая сорбционная ёмкость, дисперсность, стабильность при хранении.
Сейчас в качестве адъюванта повсеместно, в нашей стране и за рубежом, используется гидроксид алюминия Al(OH)3, который получают или аммиачным [3], или содовым способом [7]. Но сорбент, приготовленный аммиачным способом (осаждением раствором аммиака из раствора сульфата алюминия), имеет недостаточную сорбционную ёмкость и быстро оседает с образованием плотных осадков. «Содовый» гидроксид алюминия (осадитель - карбонат натрия) имеет более высокую сорбционную ёмкость, но изменяет свою структуру при стерилизации и образует крупные конгломераты слипнувшихся частиц при хранении.
Известно, что сорбционные свойства гидроксидов зависят от многих факторов: природы реагентов, концентрации и скорости смешивания исходных растворов, температуры и pH среды при осаждении и др. [6]. Мы изучали зависимость сорбционной ёмкости гидроксида алюминия от последовательности смешивания исходных растворов, температуры и pH среды, а также от замены водной среды на органическую при выдержке геля после осаждения. В этих исследованиях, результаты которых опубликованы ранее [5], была установлена возможность значительного улучшения характеристик сорбента - его сорбционной ёмкости и дисперсности.
Возможен ещё один способ регулирования ёмкости гидроксидных сорбентов - их совместное осаждение с другими сорбентами [4]. Но выбор «партнёра» для адъювантного гидроксида алюминия очень ограничен проблемой токсичности; реально им может быль лишь безвредный для организма человека гидроксид магния.
2. Методика исследований
Совместное осаждение гидроксидов алюминия и магния проводили методом обратного осаждения из смешанного раствора сульфатов алюминия и магния, используя в качестве осадителя раствор аммиака. Концентрацию исходного раствора сульфатов изменяли в интервале 10-30 %, концентрацию раствора аммиака от 5 до 15 %, температуру раствора от 60 до 80 °С. Выбор этих достаточно узких интервалов в условиях получения объясняется тем, что они были установлены ранее [5] как самые благоприятные для формирования наиболее активных образцов индивидуального гидроксида алюминия. Но соотношение Al(OH)3:Mg(OH)2 изменялось в достаточно широких пределах от 0,5:1 до 4:1, так как оно изучается в нашем исследовании на данной двухкомпонентной системе впервые.
Для получения сорбента использовали кристаллогидраты сульфата алюминия Al2(SO4)3∙18H2O и сульфата магния MgSO4∙10H2O и раствор аммиака квалификации «ч.д.а.». Стандартный показатель качества получаемых продуктов - коэффициент сорбционной активности (КСА) по красителю (конго красный) определяли с помощью каллибровочной кривой, построенной по результатам определения на фотоколориметре оптической плотности раствора с известным содержанием этого красителя. Для замеров коэффициента сорбционной активности брали по 5 мл суспензии, содержание оксидов алюминия и магния в которой определяли в параллельных пробах весовым методом после прокаливания до постоянного веса отфильтрованного осадка [1].
Суспензию смешивали с 10 мл водного раствора конго красного, который готовили следующим образом: к 1, 2, 3, 4 или 5 мл (в зависимости от ожидаемого значения коэффициента сорбционной активности) 0,1 %-го раствора красителя добавляли 1 мл фосфатного буферного раствора и 10 мл воды. Смесь суспензии и раствора красителя перемешивали 20 мин для завершения процесса сорбции, фильтровали через фильтр «синяя лента», после чего фильтрат колориметрировали. По уменьшению концентрации красителя рассчитывали коэффициент сорбционной активности (мг конго красного на 1 г Al2O3+MgO). Максимальная погрешность определения КСА этим методом составляет ±2 % [1].
Дисперсность частиц оценивали по интенсивности света, проходящего через суспензию и определяемого на фотоколориметре [1]. При разведении суспензий до одинаковой концентрации интенсивность проходящего света зависит только от дисперсности геля; увеличение интенсивности рассеянного света означает рост размеров частиц гидроксида. Относительную вязкость суспензии (относительно воды) определяли на вискозиметре Оствальда.
3. Результаты исследования совместного осаждения гидроксидов
В первой серии опытов изменяли концентрацию раствора сульфатов, поддерживая другие условия синтеза одинаковыми. Во второй серии опытов переменной величиной была концентрация раствора аммиака, в третьей - соотношение гидроксидов алюминия и магния в получаемом осадке, в четвёртой - температура и в пятой - водородный показатель в конце процесса осаждения. Результаты двух первых серий представлены в таблице 1, а последующих - в таблице 2.
Т а б л и ц а 1
Влияние концентрации раствора сульфатов алюминия и магния и раствора аммиака на сорбционную активность совместно осаждённых гидроксидов алюминия и магния
|
Серия опытов |
Концентрация раствора сульфатов, |
Концентрация раствора аммиака, |
Соотношение Al(OH)3:Mg(OH)2 |
T, °С |
рН |
КСА, мг/г |
|
1 |
10 20 30 |
10 |
1:1 |
70 |
10,0 |
710 720 710 |
|
2 |
20 |
5 10 15 |
1:1 |
70 |
10,0 |
660 720 590 |
Т а б л и ц а 2
Влияние соотношение Al(OH)3 : Mg(OH)2, температуры и рН на сорбционную активность совместно осаждённых гидроксидов алюминия и магния
|
Серия опытов |
Концентрация раствора сульфатов, |
Концентрация раствора аммиака, |
Соотношение Al(OH)3 : Mg(OH)2 |
T, °С |
рН |
КСА, мг/г |
|
3 |
20 |
10 |
0,5:1 1:1 2:1 3:1 4:1 |
70 |
10,0 |
630 720 690 680 620 |
|
4 |
20 |
10 |
1:1 |
60 70 80 |
10,0 |
670 720 620 |
|
5 |
20 |
10 |
1:1 |
70 |
9,0 10,0 11,0 |
570 720 540 |
Из таблиц 1 и 2 видно, что сорбционная активность (которая выражается сорбционной ёмкостью по стандартному красителю) совместно осаждённых гидроксидов при всех изученных условиях выше, чем у самого активного образца индивидуального гидроксида, полученного без применения органических веществ (500 мг/г). Повышение сорбционной активности совместно осаженных гидроксидов объясняется их взаимной защитой от кристаллизации, точнее, торможением процесса кристаллизации [2].
Наиболее активные образцы получены при соотношении гидроксидов 1:1, концентрации сульфатов в исходном растворе от 10 до 30 %, концентрации раствора аммиака 10 %, температуре 70 °С и рН 10,0. Коэффициент сорбционной активности этих образцов равен 710-720 мг/г. При отклонении от этих условий коэффициент сорбционной активности совместно осажденных гидроксидов снижается до 540-590 мг/г, но это выше сорбционной активности самых лучших образцов индивидуального гидроксида алюминия.
4. Выдержка гидроксидов в органических жидкостях
Изучена возможность повышения сорбционной активности совместно осаждённых гидроксидов алюминия и магния за счёт выдержки геля после осаждения в органической жидкости. Учитывая положительное влияние этанола при получении индивидуального гидроксида алюминия [5], опыты проводили с 90%-м раствором этого доступного реагента. Этанол вводили сразу же после осаждения геля, в течение 15 суток каждые сутки перемешивали и отбирали пробы суспензии на анализ. Полученные результаты представлены в табл. 3.
Т а б л и ц а 3
Зависимость сорбционной активности совместно осаждённого гидроксида алюминия и магния от продолжительности выдержки в 90 %-м растворе этанола: строка 1 - время в сутках, строка 2 - КСА при выдержке в воде (мг/г), строка 1 - КСА при выдержке в этаноле (мг/г)
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
96 |
115 |
140 |
185 |
210 |
246 |
280 |
330 |
380 |
430 |
480 |
550 |
640 |
700 |
720 |
|
90 |
120 |
150 |
190 |
225 |
260 |
290 |
340 |
390 |
450 |
500 |
580 |
670 |
740 |
760 |
Из таблицы 3 видно, что при выдержке осаждённого сордебента в спирте наблюдается небольшое увеличение коэффициента сорбционной активности, значение которого в 90 %-м этаноле после 15 суток составляет 760 мг/г. Это выше активности сорбента, выдержанного в воде, на 5,4 %, что явно превышает погрешность определения КСА, которая равна 2 %.
При использовании ацетона увеличения сорбционной активности не наблюдается.
Выводы
- В дополнение к ранее проведенным исследованиям [5] изучены условия получения сорбента, предназначенного для применения в качестве адъюванта, методом обратного совместного осаждения двух гидроксидов при различных условиях синтеза.
- При совместном осаждении гидроксидов алюминия и магния синтезированы сорбенты с коэффициентом сорбционной активности 700-720 мг/г при концентрации сульфатов алюминия и магния в исходном растворе 10-30 %, аммиака 10 %, температуре 60-70 °С,
рН 10, соотношении гидроксидов в сорбенте 1:1. - При выдержке сорбента в этаноле наблюдается небольшое увеличение (до 760 мг/г) сорбционной ёмкости.
Рецензенты:
- Саркисов Юрий Сергеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химии ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет», г. Томск.
- Лотов Василий Агафонович, доктор технических наук, профессор кафедры силикатов и наноматериалов ГОУ ВПО «Научно-исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск.