Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі
The adsorption of erithromycin and azithromycin on the high disperse silica has been examined as dependent on solution pH value and NaCl concentration. Maximum adsorption took place at pH 8–10. The results obtained testify an ionic mechanism of interaction of the protonated forms of antibiotics with...
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/164 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291262647992320 |
|---|---|
| author | Slyshik, N. F. Goncharik, V. P. Kaspersky, V. A. |
| author_facet | Slyshik, N. F. Goncharik, V. P. Kaspersky, V. A. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "N. F. Slyshik",
"institution": "Інститут хімії поверхні НАН України"
},
{
"author": "V. P. Goncharik",
"institution": "Інститут хімії поверхні НАН України"
},
{
"author": "V. A. Kaspersky",
"institution": "Інститут хімії поверхні НАН України"
}
] |
| author_sort | Slyshik, N. F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:41:38Z |
| description | The adsorption of erithromycin and azithromycin on the high disperse silica has been examined as dependent on solution pH value and NaCl concentration. Maximum adsorption took place at pH 8–10. The results obtained testify an ionic mechanism of interaction of the protonated forms of antibiotics with dissociated silanol groups in weak basic solution and hydrogen bond formation in weak acidic one. The antibiotics studied are easily desorbed from silica surface with physiological solution (0,9 % NaCl) and are not desorbed practically with water. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:30:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2004. Вип. 10. С.175-179
175
УДК 541.183.5:615.415
АДСОРБЦІЯ АНТИБІОТИКІВ МАКРОЛІДНОГО РЯДУ
НА ВИСОКОДИСПЕРСНОМУ КРЕМНЕЗЕМІ
Н.Ф. Слишик, В.П. Гончарик, В.О. Касперський
Інститут хімії поверхні Національної академії наук України
вул. Ген. Наумова 17, 03680, Київ-164
Досліджено адсорбцію еритроміцину та азитроміцину на дисперсному кремнеземі в
залежності від рН середовища та концентрації NaCl. Максимальна адсорбція
досягається при рН 8–10. Одержані дані свідчать про іонний механізм взаємодії
протонованих форм антибіотиків із дисоційованими силанольними групами кремнезему в
слабколужному середовищі та утворення водневого зв’язку в слабкокислому. Досліджені
антибіотики легко десорбуються з поверхні дисперсного кремнезему фізіологічним
розчином (0,9 % NaCl) і практично не десорбуються водою.
The adsorption of erithromycin and azithromycin on the high disperse silica has been
examined as dependent on solution pH value and NaCl concentration. Maximum adsorption took
place at pH 8–10. The results obtained testify an ionic mechanism of interaction of the
protonated forms of antibiotics with dissociated silanol groups in weak basic solution and
hydrogen bond formation in weak acidic one. The antibiotics studied are easily desorbed from
silica surface with physiological solution (0,9 % NaCl) and are not desorbed practically with
water.
Вступ
Останнім часом інтенсивно проводяться дослідження по створенню композиційних
лікарських препаратів на основі високодисперсного пірогенного кремнезему, що
характеризується широким спектром детоксикуючої дії, та антибактеріальних засобів,
зокрема антибіотиків тетрациклінового та макролідного рядів. Такі лікарські композити
являють інтерес для дерматології та хірургії. Необхідною умовою створення
антибактеріального композиту з ефективною дією є зворотність адсорбції антибіотиків на
поверхні високодисперсного кремнезему.
Еритроміцин та азитроміцин належать до антибіотиків макролідного ряду,
характерною ознакою котрих є наявність у їх молекулярних структурах макроциклічного
лактонового кільця, зв’язаного з двома вуглеводневими залишками, зокрема, з цукром
кладинозою та аміноцукром дезозаміном. Останній надає макролідам властивостей слабкої
основи. Еритроміцин належить до групи 14-членних макролідів, лактонове кільце котрих
складається з 14 атомів. Азитроміцин є поки що єдиним представником групи 15-членних
антибіотиків, містить третинний азот також у кільці і є двоосновним.
В попередній роботі [1] нами вивчено адсорбцію тетрацикліну та метацикліну на
кремнеземі. Метою даної роботи є дослідження адсорбції антибіотиків макролідного ряду,
зокрема, еритроміцину та азитроміцину на високодисперсному кремнеземі.
Експериментальна частина
Адсорбцію вивчали в статичних умовах. Для цього до 20 мл розчину антибіотика
певної концентрації додавали кремнезем (0,25-0,5 г), суспензію час від часу перемішували
176
протягом 1 год. і центрифугували за допомогою центрифуги ОПн 8УХЛ 42. Десорбцію
вивчали шляхом заміни певного об’єму рівноважного розчину водою, витримування
суспензії протягом години при перемішуванні для встановлення нової рівноваги і
подальшого центрифугування. Проводили 7 циклів десорбції. Концентрацію еритроміцину
в розчинах визначали колориметричним методом за реакцією еритроміцину із сірчаною
кислотою [2]. Використовували фотоколориметр КФК–2, світлофільтр із максимумом
світлопропускання при 400 нм і кювету завтовшки 1 см. Використовували
високодисперсний кремнезем із питомою поверхнею 300 м2/г, попередньо прожарений
протягом 2 год. при 450ºС та еритроміцин і азитроміцин в основних формах.
O CH3
O
O
CH3
CH3
CH3CH3
O
O
O
NCH3
CH3
H3C
OH
OH
H3C
СH3
O
HO
HO
CH3HO
CH3 CH3O
O CH3
O
O
CH3
CH3
CH3CH3
O
O
NCH3
CH3
H3C
OH
OH
H3C
СH3
O
HO
HO
CH3HO
CH3 CH3O
N
H3C
Еритроміцин Азитроміцин
Результати та їхнє обговорення
Біологічна активність, а також деякі фізико-хімічні властивості (в’язкість, поверхневий
натяг, основність) розчинів макролідів у воді й органічних розчинниках у значній мірі
визначаються особливостями структури і міжмолекулярною взаємодією з розчинниками.
Встановлено, зокрема [3], що на структуру молекули еритроміцину найбільш сильно
впливають локальні взаємодії з утворенням водневого зв’язку за участю протонодонорних
гідроксильних груп та протоноакцепторних центрів – атомів кисню й азоту. Взаємне
розміщення функціональних груп у молекулі еритроміцину, як і азитроміцину, також
сприяє утворенню внутрішньомолекулярних водневих зв’язків, що блокує активні центри,
здатні взаємодіяти з розчинником. За рахунок утворення водневого зв’язку між карбонілом
складноефірної групи однієї молекули еритроміцину з гідроксильною групою іншої
молекули можуть утворюватися асоціати. Реальна структура таких систем визначається
конкуренцією між різними типами внутрішньо– та міжмолекулярних водневих зв'язків, що
перебувають у динамічній рівновазі.
У водному середовищі відбувається протонізація еритроміцину, причому місцем
протонування є третинний атом азоту [3]. Азитроміцин містить два третинних атоми азоту
і титрується кислотою як двохосновний. Для еритроміцину в літературі [4] наведено
значення рК = 8,6 в 66 %-ному розчині диметилформаміду. За даними рН-метричного
титрування, рК еритроміцину у водному розчині дорівнює 8,67, а азитроміцину - рК1=8,19
і рК2=9,47. Враховуючи наявність у молекулах еритроміцину та азитроміцину таких
функціональних груп, як третинний азот, гідроксильних і кетонних груп, можна
припустити, що макроліди будуть взаємодіяти з високодисперсним кремнеземом, який має
на поверхні схильні до дисоціації силанольні групи.
Адсорбція еритроміцину та азитроміцину на дисперсному кремнеземі з буферних
розчинів описується ізотермами Ленгмюра (рис. 1, 2). При підвищенні рН розчину
177
адсорбція антибіотиків зростає. Очевидно, має місце взаємодія протонованих форм
макролідів з дисоційованими силанольними групами кремнезему, концентрація яких із
підвищенням рН зростає. Швидке досягнення граничної адсорбції азитроміцину, на
відміну від адсорбції еритроміцину, обумовлене, очевидно, більшим зарядом
протонованих молекул азитроміцину, і отже, міцнішим зв’язком із негативно зарядженою
поверхнею кремнезему.
Вивчення залежності адсорбції еритроміцину на дисперсному кремнеземі від рН у
більш широкому інтервалі його значень вказує на наявність двох областей рН (рис. 3), у
яких взаємодія еритроміцину із сорбентом може здійснюватись за різними механізмами.
На рис. 3 видно, що в слабкокислому середовищі (рН<6) адсорбція еритроміцину та
азитроміцину не залежить від рН. В цих умовах макроліди існують у протонованих
формах, а силанольні групи кремнезему практично недисоційовані; очевидно,
утворюються водневі зв’язки між карбонільними групами еритроміцину та
недисоційованими силанольними групами кремнезему. На відсутність іонного зв’язку в
слабкокислому середовищі вказує той факт, що адсорбція макролідів не залежить від
концентрації електроліту в цих умовах (рис. 4). При підвищенні рН середовища від 6 до 8
спостерігається різке зростання адсорбції макролідів, зумовлене, очевидно, зростанням
концентрації дисоційованих силанольних груп кремнезему; отже, можна припустити, що
взаємодія еритроміцину з кремнеземом у цих умовах здійснюється за іонним механізмом.
При значеннях рН>8 для еритроміцину і рН>9 для азитроміцину спостерігається зниження
адсорбції макролідів, обумовлене зниженням частки протонованих форм макролідів.
Наведені вище міркування узгоджуються з характером впливу концентрації NaCl у
розчині на адсорбцію еритроміцину. Як випливає з рис. 4, із зростанням концентрації
хлористого натрію до ~0,05 моль/л при рН 9,18 адсорбція еритроміцину істотно
знижується. Така залежність може слугувати опосередкованим підтвердженням іонного
механізму адсорбціїв еритроміцину на кремнеземі. Іони натрію конкурують із
протонованою молекулою еритроміцину за дисоційовані силанольні групи кремнезему і це
призводить до зменшення адсорбції антибіотика.
В таблиці наведено величини граничної адсорбції азитроміцину та взяті з
літератури [5] значення концентрації дисоційованих силанольних груп на дисперсному
кремнеземі в залежності від рН. При рН 7,2–8,2, що відповідає іонній взаємодії адсорбата з
адсорбентом, на кожну адсорбовану молекулу азитроміцину припадає дві дисоційовані
силанольні групи, тобто стерично можливий контакт кожного протонованого атома азоту
молекули азитроміцину з дисоційованими силанольними групами. При рН 4,8, навпаки, на
одну дисоційовану силанольну групу припадає близько двох молекул азитроміцину, що
також є відченням утворення водневого зв’язку в слабкокислому середовищі.
0 1 2 3 4
0
20
40
60
80
100
С рівн., ммоль/л
pH 9
pH 8
pH 7
pH 5,2
А
, м
км
ол
ь/
г
-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0
20
40
60
80
100
120
pH 8,2
рН 9,4
рН 7,7
рН 7,1
рН 4,8
А
, м
км
ол
ь/
г
С рівн., ммоль/л
Рис. 1. Ізотерми адсорбції еритроміцину на
кремнеземі з буферних розчинів.
Рис. 2. Ізотерми адсорбції азитороміцину
на кремнеземі з буферних розчинів.
178
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011
0
20
40
60
80
100
4
3
2
1
А
, м
км
ол
ь/
г
pH
0 20 40 60 80 100 120
20
25
30
35
40
45
А
, м
км
ол
ь/
г
[NaCl], ммоль/л
pH 9,18
pH 5
Рис. 3. Вплив рН на адсорбцію кремне-
земом еритроміцину (1) та азитро-
міцину (2); (3, 4) - вміст протоно-
ваних форм антибіотиків відповідно.
Рис. 4. Вплив концентрації NaCl на адсор-
бцію кремнеземом еритроміцину
при різних рН розчину.
Таблиця. Вплив рН на адсорбцію азитроміцину (А) та концентрацію [5] дисоційованих
cиланольних груп на високодисперсному кремнеземі
рН А, ммоль/г [SiO–] А/[SiO–]
4,8
7,7
8,2
0,027
0,086
0.100
0,017
0,19
0,25
1,6
0,45
0,40
Експериментально встановлено, що еритроміцин та азитроміцин легко десорбуються з
поверхні дисперсного кремнезему фізіологічним розчином (0,9% NaCl) і практично не
десорбуються водою (рис. 5), що узгоджується з іонним механізмом адсорбції макролідів.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0
20
40
60
80
100
а
А
, м
км
ол
ь/
г
C рівн., ммоль/л
1
2
3
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
0
20
40
60
80
100
120 б
А,
м
км
ол
ь/
г
C рівн., ммоль/л
1
2
3
Рис. 5. Ізотерми адсорбції (1), десорбції розчином 0,9% NaCl (2) та водою (3)
еритроміцину (а) та азитроміцину (б).
179
Висновки
Адсорбція еритроміцину та азитроміцину відбувається за рахунок іонної взаємодії
протонованих форм макролідів у слабколужному середовищі і за рахунок утворення
водневих зв’язків у слабкокислому. Сорбовані макроліди практично не десорбуються
водою і легко десорбуються фізіологічним розчином (0,9% NaCl).
Література
1. Слишик Н.Ф., Гончарик В.П., Касперський В.О., Кожара Л.І. Адсорбція антибіотиків
тетрациклінового ряду на високодисперсному кремнеземі // Фармацевтичний журнал.
– 2003. – № 1. – С.82-86.
2. Гусева А.Н., Муханова Л.И. Определение бензилпенициллина калиевой соли,
эритромицина и нистатина в лекарственных формах // Фармация. – 1974. – № 6.–
С.20-25.
3. Гусакова Г.В., Денисов Г.С., Смолянский А.Л., Чарыков А.К. Водородная связь и
кислотно-основные взаимодействия в растворах эритромицина // Антибиотики. – 1984.
– Т. 29, № 8. – С.576–579.
4. Химия антибиотиков / Под ред. М.М. Шемякина. - М.: Изд-во АН СССР. – 1961. – Т. 1.
– 616 с.
5. Власова Н.Н., Давиденко Н.К., Шевченко Н.М., Богомаз В.И., Чуйко А.А. Адсорбция
тиамина на високодисперсном кремнеземе // Укр. хим. журн. – 1991. – Т. 57, № 12. –
С.1277–1280.
УДК 541.183.5:615.415
АДСОРБЦІЯ АНТИБІОТИКІВ МАКРОЛІДНОГО РЯДУ НА ВИСОКОДИСПЕРСНОМУ КРЕМНЕЗЕМІ
АДСОРБЦІЯ АНТИБІОТИКІВ МАКРОЛІДНОГО РЯДУ НА ВИСОКОДИСПЕРСНОМУ КРЕМНЕЗЕМІ
АДСОРБЦІЯ АНТИБІОТИКІВ МАКРОЛІДНОГО РЯДУ НА ВИСОКОДИСПЕРСНОМУ КРЕМНЕЗЕМІ
Н.Ф. Слишик, В.П. Гончарик, В.О. Касперський
вул. Ген. Наумова 17, 03680, Київ-164
вул. Ген. Наумова 17, 03680, Київ-164
Результати та їхнє обговорення
Висновки
Література
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-164 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:04:49Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/1f/c5e7b813aceed72a9a7cbebf9e09181f.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-1642018-11-27T09:41:38Z Аdsorption of macrolide-type antibiotics onto high disperse silica Аdsorption of macrolide-type antibiotics onto high disperse silica Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі Slyshik, N. F. Goncharik, V. P. Kaspersky, V. A. The adsorption of erithromycin and azithromycin on the high disperse silica has been examined as dependent on solution pH value and NaCl concentration. Maximum adsorption took place at pH 8–10. The results obtained testify an ionic mechanism of interaction of the protonated forms of antibiotics with dissociated silanol groups in weak basic solution and hydrogen bond formation in weak acidic one. The antibiotics studied are easily desorbed from silica surface with physiological solution (0,9 % NaCl) and are not desorbed practically with water. The adsorption of erithromycin and azithromycin on the high disperse silica has been examined as dependent on solution pH value and NaCl concentration. Maximum adsorption took place at pH 8–10. The results obtained testify an ionic mechanism of interaction of the protonated forms of antibiotics with dissociated silanol groups in weak basic solution and hydrogen bond formation in weak acidic one. The antibiotics studied are easily desorbed from silica surface with physiological solution (0,9 % NaCl) and are not desorbed practically with water. Досліджено адсорбцію еритроміцину та азитроміцину на дисперсному кремнеземі в залежності від рН середовища та концентрації NaCl. Максимальна адсорбція досягається при рН 8–10. Одержані дані свідчать про іонний механізм взаємодії протонованих форм антибіотиків із дисоційованими силанольними групами кремнезему в слабколужному середовищі та утворення водневого зв’язку в слабкокислому. Досліджені антибіотики легко десорбуються з поверхні дисперсного кремнезему фізіологічним розчином (0,9&nbsp;% NaCl) і практично не десорбуються водою. 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/164 Surface; No. 10 (2004): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 175-179 Поверхность; № 10 (2004): Химия, физика и технология поверхности; 175-179 Поверхня; № 10 (2004): Хімія, фізика та технологія поверхні; 175-179 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/164/163 Авторське право (c) 2004 Н.Ф. Слишик, В.П. Гончарик, В.О. Касперський |
| spellingShingle | Slyshik, N. F. Goncharik, V. P. Kaspersky, V. A. Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| title | Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| title_alt | Аdsorption of macrolide-type antibiotics onto high disperse silica Аdsorption of macrolide-type antibiotics onto high disperse silica |
| title_full | Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| title_fullStr | Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| title_full_unstemmed | Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| title_short | Адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| title_sort | адсорбція антибіотиків макролідного ряду на високодисперсному кремнеземі |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/164 |
| work_keys_str_mv | AT slyshiknf adsorptionofmacrolidetypeantibioticsontohighdispersesilica AT goncharikvp adsorptionofmacrolidetypeantibioticsontohighdispersesilica AT kasperskyva adsorptionofmacrolidetypeantibioticsontohighdispersesilica AT slyshiknf adsorbcíâantibíotikívmakrolídnogorâdunavisokodispersnomukremnezemí AT goncharikvp adsorbcíâantibíotikívmakrolídnogorâdunavisokodispersnomukremnezemí AT kasperskyva adsorbcíâantibíotikívmakrolídnogorâdunavisokodispersnomukremnezemí |