Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему
The interaction of tetracycline and metacycline with high disperse silica has been investigated by adsorption, IR spectroscopy and quantum chemical calculations. The results obtained testify the preferable mechanism of tetracycline adsorption on high disperse silica surface to consist in formation o...
Gespeichert in:
| Datum: | 2004 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2004
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/163 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291261680156672 |
|---|---|
| author | Slyshik, N. F. Nosach, L. V. Voronina, O. E. |
| author_facet | Slyshik, N. F. Nosach, L. V. Voronina, O. E. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "N. F. Slyshik",
"institution": "Інститут хімії поверхні НАН України"
},
{
"author": "L. V. Nosach",
"institution": "Інститут хімії поверхні НАН України"
},
{
"author": "O. E. Voronina",
"institution": "Київський національний університет ім. Тараса Шевченка"
}
] |
| author_sort | Slyshik, N. F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:41:38Z |
| description | The interaction of tetracycline and metacycline with high disperse silica has been investigated by adsorption, IR spectroscopy and quantum chemical calculations. The results obtained testify the preferable mechanism of tetracycline adsorption on high disperse silica surface to consist in formation of hydrogen bonds between oxygen atoms of amide groups of adsorbed molecules and non-dissociated silanol groups. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:30:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2004. Вип. 10. С.170-174
170
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
УДК 541.183
АДСОРБЦІЯ АНТИБІОТИКІВ ТЕТРАЦИКЛІНОВОГО РЯДУ
НА ПОВЕРХНІ ВИСОКОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМУ
Н.Ф. Слишик1, Л.В. Носач1, О.Є. Вороніна2
1 Інститут хімії поверхні Національної академії наук України
вул. Ген. Наумова 17, 03680 Київ-164
2Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
вул. Володимирська 64, 02033 Kиїв-33
Методами адсорбції, ІЧ-спектроскопії та квантової хімії досліджено взаємодію
тетрацикліну та метацикліну з високодисперсним кремнеземом. Одержані результати
свідчать про те, що основним механізмом адсорбції тетрациклінів на поверхні
високодисперсного кремнезему є утворення водневого зв’язку між карбонільним атомом
кисню амідної групи адсорбату і недисоційованою силанольною групою адсорбента.
The interaction of tetracycline and metacycline with high disperse silica has been
investigated by adsorption, IR spectroscopy and quantum chemical calculations. The results
obtained testify the preferable mechanism of tetracycline adsorption on high disperse silica
surface to consist in formation of hydrogen bonds between oxygen atoms of amide groups of
adsorbed molecules and non-dissociated silanol groups.
Вступ
Аморфний високодисперсний кремнезем все ширше застосовується в медицині та
фармації. Розроблений на його основі медичний сорбент Силлард П зарекомендував себе
як ефективний препарат сорбційно-детоксикаційної дії у комплексному лікуванні
хірургічних, інфекційних, онкологічних і деяких інших захворювань [1-3].
Антибіотики тетрациклінового ряду мають широкий спектр дії і використовуються для
лікування захворювань шкіри і загоєння ран. Існуючі лікарські засоби, що містять ці
антибіотики, як правило, вузької дії і тому виявляють недостатній терапевтичний ефект.
Поєднання в одній лікарській формі таких інгредієнтів, як сильна антибактеріальна
речовина – тетрацикліни, і високодисперсний кремнезем як детоксикант дає можливість
створити лікарський засіб з більш високим терапевтичним ефектом для застосування в
дерматології та хірургії.
В цій роботі досліджено взаємодію антибіотиків тетрациклінового ряду – тетрацикліну
та метацикліну – з високодисперсним кремнеземом і вивчено вплив розчинників на цей
процес.
Експериментальна частина
Як адсорбент у роботі було використано високодисперсний кремнезем – аеросил
А-300 з питомою поверхнею 300 м2/г. Концентрація вільних силанольних груп, які є
головними сорбційними центрами поверхні, становить приблизно 0,65-0,70 ммоль/г.
Гідрохлориди тетрацикліну та метацикліну (рис. 1) адсорбували на поверхні
високодисперсного кремнезему з водних розчинів у статичних умовах. Водневий показник
171
розчину регулювали в межах від 2 до 8,5 шляхом додавання 0,1 М розчинів КОН або НСl.
Величину адсорбції (А) антибіотиків на поверхні кремнезему визначали за різницею
вихідної та рівноважної концентрацій у розчині після контакту з сорбентом за формулою:
А=(Co-Cp)V/m, де Со і Ср – відповідно вихідна та рівноважна концентрації антибіотиків у
розчині, мл; V – об’єм розчину, мл; m – маса зразка сорбента, г. Концентрацію
тетрацикліну та метацикліну у рівноважних розчинах визначали спектрофотометричним
методом.
OH
H3C OH
OH
OH
OH
N
O O
CH3H3C
H
C O
NH2
Cl
OH
H2C
OH
OH
OH
N
O O
CH3H3C
H
C O
NH2
Cl
Рис. 1. Структурні формули тетрациклінів.
ІЧ-спектри висушених при 60оС зразків кремнезему з адсорбованими антибіотиками
реєстрували за допомогою спектрофотометра Спекорд М80 (Карл Цейс, Німеччина). Для
запису ІЧ-спектрів зразки пресували у вигляді пластинок розміром 28´8 мм і масою
20±1 мг.
Квантово-хімічні розрахунки рівноважних геометричних параметрів та розподіл
зарядів на атомах досліджуваних молекул проводили методами АМ1, РМ3 та MNDO
(пакет прикладних програм HyperChem).
Результати та їхнє обговорення
Адсорбція тетрацикліну та метацикліну (рис. 2) описується ізотермами Ленгмюра і в
умовах досліджень не перевищувала 15 мкмоль/г, що становить »2% від концентрації
вільних силанольних груп. Найбільша адсорбція тетрациклінів спостерігається в
слабкокислому середовищі при рН<5 (рис. 3), коли тетрациклін і метациклін перебувають
в цвіттер-іонній та протонованій формах. В цих умовах дисперсний кремнезем містить
переважно недисоційовані силанольні групи і тому іонні зв’язки між тетрациклінами та
поверхнею кремнезему відсутні. Ймовірно, що взаємодія тетрациклінів з поверхнею
дисперсного кремнезему здійснюється за рахунок утворення водневих зв’язків. При
переході від водного до водно-спиртових розчинів, адсорбція тетрацикліну та метацикліну
істотно зменшується і вже у 20%-ому спиртовому розчині досліджувані антибіотики
практично не адсорбуються.
Як відомо, адсорбція з розчинів майже завжди характеризується конкуренцією між
компонентами [4]. Тому справжній характер взаємодії тетрациклінів з поверхнею
кремнезему можна виявити лише за відсутності розчинника.
Тетрацикліну гідрохлорид
Метацикліну гідрохлорид
172
На рис. 4 наведено ІЧ-спектри кремнеземів після їхнього контакту з водними
розчинами тетрацикліну різної концентрації та наступного висушування суспензії, що при
цьому утворювалась, при 60оС. З рисунка видно, що при збільшенні вмісту тетрацикліну
зменшується інтенсивність смуги поглинання вільних силанольних груп (3750 см-1) і
зростає поглинання з максимумом біля 3300 см-1. Це свідчить про те, що силанольні групи
взаємодіють з молекулами тетрацикліну через утворення водневих зв’язків. Залежність
між величиною адсорбції та ступенем збурення вільних силанольних груп має практично
прямолінійний характер до вмісту тетрацикліну приблизно 0,45-0,50 ммоль/г. При більших
концентраціях тетрацикліну на поверхні кремнезему величина збурення майже не
змінюється (рис. 5).
0,0 0,5 1,0 1,5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
3
2
1
Ве
ли
чи
на
а
дс
ор
бц
ії,
м
км
ол
ь/
г
Рівноважна концентрація, мг/л
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2
1
Ве
ли
чи
на
а
дс
ор
бц
ії,
м
км
ол
ь/
г
pH
Рис. 2. Ізотерми адсорбції тетрацикліну (1) і
метацикліну: адсорбційна (2) і де-
сорбційна гілки (3).
Рис. 3. Залежність адсорбції тетрацикліну (1)
і метацикліну (2) від рН.
1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000
3700 3750 3800
8,9
7
65
4
3
2
1
45
8,9
6,7
3 21 1
100
50
П
ог
ло
щ
ен
ие
, %
волновое число, см-1
Рис. 4. ІЧ-спектри аеросилу після адсорбції із водного розчину тетрацикліну
в кількостях 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350 і 400 мг/г (1-9 відповідно).
173
Аналогічні залежності були відмічені і при іншому способі нанесення тетрациклінів на
поверхню кремнезему (рис. 6). Для цього кремнезем і тетрациклін ретельно змішували за
допомогою мікроподрібнювача, а потім витримували 10 год. в насичених парах води або
етилового спирту. Після цього зразки кремнеземів прогрівали на відкритому повітрі при
60оС.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
Ст
уп
ін
ь
по
кр
ит
тя
с
ил
ан
ол
ьн
их
гр
уп
вміст тетрацикліну, ммоль/г
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
- 1
- 2
2
1
Ст
уп
ін
ь
по
кр
ит
тя
с
ил
ан
ол
ьн
их
гр
уп
вміст тетрацикліну, ммоль/г
Рис. 5. Залежність ступеня покриття сила-
нольних груп аеросилу після адсорб-
ції тетрацикліну з водного розчину.
Рис. 6. Залежність ступеня покриття сила-
нольних груп після змішування аеро-
силу з тетрацикліном і витримування
в парах води (1) або етанолу (2).
Результати квантовохімічних розрахунків показали, що молекули обох
тетрациклінів є практично пласкими (рис. 7) з посадочними площадками 1,26 нм2.
0,45 ммоль тетрациклінів при утворенні моношару займають 340 м2 поверхні. Це означає,
що на першому етапі молекули тетрациклінів рівномірно розміщуються на поверхні при
співвідношенні адсорбована молекула-активний центр 1:1.
N
N
а
N
б
Рис. 7. Просторова будова молекули тетрацикліну: вигляд з боку площини (а) та ребра (б).
Атоми вуглецю позначені сірим кольором, водню - світло-сірим, кисню – чорним
(окрім відмічених атомів азоту).
174
Для з’ясування, яка саме група молекули тетрацикліну бере участь у взаємодії з
поверхнею кремнезему, слід врахувати, що за протоноакцепторною здатністю
функціональні групи розміщуються у ряду: –NH2 > =C=O > –OH [5]. З просторової будови
молекули видно, що контакт поверхневої силанольної групи з диметиламіногрупою
малоймовірна зі стеричних причин. Група –NH2 в аміді, як відомо [6], практично цілком
позбавлена електронодонорних властивостей, тому її участь у взаємодіїї з поверхнею
також малоймовірна. З кисневмісних функціональних груп електронодонорні властивості
найбільше виражені у карбонільної групи аміду [5, 6], тому ми вважаємо, що саме вона
взаємодіє з силанольною групою поверхні.
Висновки
З аналізу одержаних експериментальних даних і будови адсорбованих молекул можна
зробити висновок про те, що основним механізмом взаємодії тетрациклінів з поверхнею
високодисперсного кремнезему є утворення водневого зв’язку між карбонільним атомом
кисню амідної групи адсорбату і недисоційованою силанольною групою адсорбента.
Література
1. Кремнеземы в медицине и биологии: Сб. науч. трудов / Под ред. А.А. Чуйко. - Киев-
Ставрополь, 1993. – 259 с.
2. Чуйко О.О., Пентюк О.О. Наукові принципи розробки лікарських препаратів:
Матеріали наукової сесії Відділення хімії НАН України. – Харків: Основа, 1998. -
С.35-51.
3. Застосування в методичній практиці лікарських препаратів на основі
високодисперсного кремнезему та механізм їх дії (Матер. наук. конф.) // Вісн.
Вінницького. держ. мед. унів. – 1999. – Вип. 3(1). – С.193-258.
4. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1976. – 512 с.
5. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. – М.: Мир, 1974. - 1132 с.
6. Райд К. Курс физической органической химии. – М.: Мир, 1972. - 576 с.
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
МЕДИКО-БІОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВЕРХНІ
УДК 541.183
Вступ
Висновки
Література
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-163 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:04:48Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/f1/c5f7a321ea3b21f52010835f1b10ebf1.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-1632018-11-27T09:41:38Z Аdsorption of tetracycline-type antibiotics onto high disperse silica surface Аdsorption of tetracycline-type antibiotics onto high disperse silica surface Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему Slyshik, N. F. Nosach, L. V. Voronina, O. E. The interaction of tetracycline and metacycline with high disperse silica has been investigated by adsorption, IR spectroscopy and quantum chemical calculations. The results obtained testify the preferable mechanism of tetracycline adsorption on high disperse silica surface to consist in formation of hydrogen bonds between oxygen atoms of amide groups of adsorbed molecules and non-dissociated silanol groups. The interaction of tetracycline and metacycline with high disperse silica has been investigated by adsorption, IR spectroscopy and quantum chemical calculations. The results obtained testify the preferable mechanism of tetracycline adsorption on high disperse silica surface to consist in formation of hydrogen bonds between oxygen atoms of amide groups of adsorbed molecules and non-dissociated silanol groups. Методами адсорбції, ІЧ-спектроскопії та квантової хімії досліджено взаємодію тетрацикліну та метацикліну з високодисперсним кремнеземом. Одержані результати свідчать про те, що основним механізмом адсорбції тетрациклінів на поверхні високодисперсного кремнезему є утворення водневого зв’язку між карбонільним атомом кисню амідної групи адсорбату і недисоційованою силанольною групою адсорбента. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2004-06-16 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/163 Surface; No. 10 (2004): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 170-174 Поверхность; № 10 (2004): Химия, физика и технология поверхности; 170-174 Поверхня; № 10 (2004): Хімія, фізика та технологія поверхні; 170-174 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/163/162 Авторське право (c) 2004 Н.Ф. Слишик, Л.В. Носач, О.Є. Вороніна |
| spellingShingle | Slyshik, N. F. Nosach, L. V. Voronina, O. E. Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| title | Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| title_alt | Аdsorption of tetracycline-type antibiotics onto high disperse silica surface Аdsorption of tetracycline-type antibiotics onto high disperse silica surface |
| title_full | Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| title_fullStr | Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| title_full_unstemmed | Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| title_short | Адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| title_sort | адсорбція антибіотиків тетрациклінового ряду на поверхні високодисперсного кремнезему |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/163 |
| work_keys_str_mv | AT slyshiknf adsorptionoftetracyclinetypeantibioticsontohighdispersesilicasurface AT nosachlv adsorptionoftetracyclinetypeantibioticsontohighdispersesilicasurface AT voroninaoe adsorptionoftetracyclinetypeantibioticsontohighdispersesilicasurface AT slyshiknf adsorbcíâantibíotikívtetraciklínovogorâdunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu AT nosachlv adsorbcíâantibíotikívtetraciklínovogorâdunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu AT voroninaoe adsorbcíâantibíotikívtetraciklínovogorâdunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu |