UDC 615.06
DOI: 10.64831/2619-0001.2023.3.235964
Е.Т. Жилякова¹, д.фарм.н., профессор, А.В. Бондарев¹, к.фарм.н., О.О. Новиков²,³, д.фарм.н., профессор
¹ ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», г. Белгород, Россия
² ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», г. Москва, Россия
³ Филиал Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова, г. Москва, Россия
РЕЗЮМЕ. Рациональный выбор правильного энтеросорбента (ЭС) определяет эффективность лечения экзо- и эндотоксикозов. Зная морфологические характеристики ЭС, можно прогнозировать его сорбционные свойства: пористость, удельную поверхность, механизм сорбции.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ЭНТЕРОСОРБЕНТЫ, МОРФОЛОГИЯ, СОРБЦИЯ, ПОРИСТОСТЬ
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Жилякова Е.Т., Бондарев А.В., Новиков О.О. Рациональный выбор энтеросорбента на основе его сорбционно-морфологических характеристик. Медицинский оппонент. 2023; 3 (23): 59–64.
E.T. Zhilyakova¹, A.V. Bondarev¹, O.O. Novikov²,³
¹ Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia
² Peoples’ Friendship University of Russia, Moscow, Russia
³ Branch of the S.M. Kirov Military Medical Academy, Moscow, Russia
SUMMARY. The rational choice of the right enterosorbent determines the effectiveness of the treatment of exo- and endotoxicosis. Knowing the morphological characteristics of the enterosorbent, it is possible to predict its sorption properties: porosity, specific surface area, sorption mechanism.
KEYWORDS: ENTEROSORBENTS, MORPHOLOGY, SORPTION, POROSITY
FOR CITATION: Zhilyakova E.T., Bondarev A.V., Novikov O.O. Rational choice of enterosorbent based on its sorption-morphological characteristics. Meditsinskiy opponent = Medical Opponent. 2023; 3 (23): 59–64.
В настоящее время в медицине для лечения интоксикационных процессов применяется метод энтеросорбции, основанный на способности энтеросорбентов связывать в организме экзогенные и эндогенные токсические вещества. Помимо гастроэнтерологии, энтеросорбентам (ЭС) нашло применение при сердечно-сосудистых патологиях, нарушениях липидного и углеводного обменов [1].
Современные сорбционные лекарственные препараты характеризуются большим разнообразием и наличием нескольких классификаций. Наиболее употребительной является классификация энтеросорбентов по химическому строению. Происхождение, химическое строение, а также сорбционные свойства ЭС позволяют разработать рекомендации по их клиническому применению.
Одним из путей изучения сорбционных процессов в сорбционных лекарственных препаратах является исследование морфологической микроструктуры сорбционного вещества. Под этой микроструктурой понимается совокупная характеристика элементов, включающая в себя их размер, форму и пространственную организацию. Морфология элементов может существенным образом различаться в зависимости от состава вещества, его кристаллической структуры и способа получения. Зная физико-химические свойства вещества, в частности морфологию поверхности, можно прогнозировать сорбционные характеристики [2, 3].
В исследовании применяли следующие материалы: активированный уголь (осветляющий древесный порошкообразный марки ОУ-А, ГОСТ 4453-74, Россия), кремния диоксид коллоидный (Р N001140/01, Россия), смектит диоктаэдрический (РУ N 015155/01, Россия), повидон (поливинилпирролидон низкомолекулярный медицинский с молекулярной массой 12 600 (±2700), N ЛС-001913, Россия).
Для изучения морфологии использовали растровую электронную микроскопию (РЭМ) на микроскопе Quanta 200 с режимом низкого вакуума — детектором LFD. РЭМ применяет принцип развертки тонкого пучка электронов по поверхности образца. Каждая точка образца последовательно облучается сфокусированным электронным пучком, который перемещается по исследуемой поверхности. В результате возникают ответные сигналы различной физической природы (отраженные и вторичные электроны, электроны Оже, рентгеновское излучение), использующиеся для синхронного построения изображения. Растровая электронная микроскопия проведена на базе ЦКП «Технологии и материалы» Белгородского государственного национального исследовательского университета.
В соответствии с Международной анатомо-терапевтической и химической классификацией системой ВОЗ, энтеросорбенты относятся к группе A07B (адсорбционные кишечные препараты), которая подразделяется на A07BA (препараты угля) и A07BC (адсорбционные кишечные препараты другие). Согласно информации, представленной в Государственном реестре лекарственных средств, отмечено, что в России к такой группе, как адсорбционные кишечные препараты другие, следует относить нижеуказанные по международному непатентованному наименованию ЭС: лигнин гидролизный, смектит диоктаэдрический, кремния диоксид коллоидный, повидон, полиметилсилоксана полигидрат [4]. На основании данных Реестра построена диаграмма (рис. 1), отражающая долю на российском фармацевтическом рынке лекарственных средств с адсорбционным фармакологическим действием.
Согласно данным, представленным на диаграмме, наиболее востребованы в России группы активированного угля (28,5%) и смектита диоктаэдрического (25%).
Сведения об информационном спросе (ИС) на лекарственные препараты позволяют прогнозировать предполагаемые объемы продаж изучаемого средства и спрос в зависимости от сезона. Одним из информационных ресурсов, помогающих сделать прогноз по указанным позициям, является индекс Вышковского. Это отношение количества информационных запросов к описанию определенного препарата к общему числу запросов ко всем брендам в системе rlsnet.ru за определенный срок. Чем больше собирается информации о лекарственном средстве, тем выше этот индекс, а также уровень продажи данного препарата [5].
Изучение информационного спроса по месяцам позволяет анализировать динамику изменения ИС по конкретному лекарственному средству за определенный период времени. При подсчете индекса ИС по данному торговому названию суммируются показатели информационного спроса по каждой упаковке и форме выпуска. Максимальный спросом группа A07B (адсорбционные кишечные препараты) пользуется в летние месяцы, что закономерно. Летом увеличивается общее количество экзотравлений. Средний показатель индекса Вышковского для группы A07B составляет 6,80, или 0,70% от всех запросов в поисковой системе. Эти данные говорят о стабильном спросе на указанную группу. Лекарственные препараты на основе смектита диоктаэдрического имеют максимальный индекс Вышковского из всех средств — 2,90, что составляет 0,30% от всех запросов в поисковой системе. На наш взгляд, это связано с сочетанием адсорбционного, антидиарейного и гастропротекторного фармакологического действия.
Для анализа сорбционно-морфологических характеристик были выбраны четыре объекта, пользующиеся наибольшим спросом: активированный уголь, кремния диоксид коллоидный, смектит диоктаэдрический и повидон.
На рис. 2 представлены микрофотографии исследуемых энтеросорбентов.
Для проведения анализа применили метрику, представленную в правом нижнем углу каждой микрофотографии, а также сегментирование элементов как подсистем, внутрь которых описание не проникает. Как следует из рис. 2а, на первом уровне организации микроструктуры при увеличении в одну тысячу раз основным элементом морфологии являются частицы игольчатой формы размером 100 мкм и менее. При увеличении в двадцать тысяч раз игольчатые формы имеют шероховатый вид за счет цилиндрических пор. У последних размер составляет 0,5–1 мкм (рис. 2б).
На первом уровне организации структуры кремния диоксида при увеличении в одну тысячу раз основным элементом морфологии являются частицы округлой формы размером 3–30 мкм (рис. 2в). Второй уровень при увеличении в пять тысяч раз представлен элементами в виде частиц округлой формы с шероховатой поверхностью (рис. 2г). Шероховатость поверхности частиц говорит о наноструктурных отдельных элементах. Последние имеют размер 20–64 нм.
Как видно на рис. 2д, смектит диоктаэдрический на первом уровне организации представляет собой скопления круглых, овальных, пластинчатых частиц. Средний их размер составил 10 мкм. На рис. 2е второй уровень при увеличении в шесть тысяч раз представлен пластинчатыми элементами, объединенными между собой в частицы округлой формы — глобулы — размером 1–20 мкм. Наблюдаются поры, образованные соединением пластинчатых элементов между собой.
Согласно рис. 2ж, у повидона на первом уровне организации структуры при увеличении в одну тысячу раз основным элементом морфологии являются частицы округлой формы размером 30–100 мкм. Характерная особенность таких частиц — наличие углублений в виде «окон». Они позволяют при дальнейшем масштабировании рассмотреть внутреннее строение, характерное для второго уровня организации частиц повидона. Второй уровень при увеличении в три тысячи раз представлен элементами в виде глобул размером 10 мкм (рис. 2з).
Сорбция токсических веществ сорбентом может проходить по одному или нескольким механизмам: адсорбции, абсорбции, ионообмена и комплексообразования. Адсорбция — взаимодействие между сорбентом, имеющим пористую структуру, и сорбатом за счет физических или химических процессов. Абсорбция — поглощение сорбата всем объемом сорбента. Ионообмен — замещение ионов на поверхности сорбента ионами сорбата. Комплексообразование — образование комплексов между комплексообразующим реагентом и лигандом. Комплексообразующий реагент — это молекула (или ион), образующий устойчивые связи с лигандом [6].
Сорбционно-морфологические характеристики энтеросорбентов позволили разработать классификацию возможного взаимодействия «сорбент — сорбат». Полученные данные представлены в табл. 1.
Согласно представленной классификации, исследуемые энтеросорбенты по пористым характеристикам делятся на две группы:
сорбционное взаимодействие в порах (активированный уголь), сорбционное взаимодействие в порах и посредством ионообмена (смектит диоктаэдрический);
сорбция на кислородных центрах (кремния диоксид коллоидный), сорбция посредством комплексообразования (повидон).
и смектита диоктаэдрического, который по всем характеристикам, по соотношению качественных и физических свойств может быть рекомендован в первую очередь к применению на практике, учитывая разнообразие лекарственных форм препарата. В образцах кремния диоксида и повидона пористость отсутствует.
Исследованы сорбционные характеристики энтеросорбентов, разработана классификация сорбционного взаимодействия. Обоснован выбор рационального ЭС на основе его сорбционно-морфологических характеристик.
Панфилова В.Н., Таранушенко Т.Е. Применение энтеросорбентов в клинической практике. Педиатрическая фармакология. 2012; 6 (9): 34–39. [Panfilova V.N., Taranushenko T.E. The use of enterosorbents in clinical practice. Pediatric Pharmacology. 2012; 6 (9): 34–39. (In Russ.)].
Новик Е.С., Доренская А.В., Борисова Н.А. и соавт. Оценка размера и формы частиц фармацевтических субстанций микроскопическим методом. Успехи современного естествознания. 2016; 2 (11): 249–255. [Novik E.S., Dorenskaya A.V., Borisova N.A. et al. Evaluation of the size and shape of particles of pharmaceutical substances by microscopic method. The Successes of Modern Natural Science. 2016; 2 (11): 249–255. (In Russ.)].
Бондарев А.В., Жилякова Е.Т., Демина Н.Б. и соавт. Исследование морфологии сорбционных веществ. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019; 2 (8): 33–37. [Bondarev A.V., Zhilyakova E.T., Demina N.B. et al. Investigation of the morphology of sorption substances. Development and Registration of Medicines. 2019; 2 (8): 33–37. (In Russ.)].
Государственный реестр лекарственных средств [Электронный ресурс]. Министерство здравоохранения РФ. М., 2023. Режим доступа: http://grls.rosminzdrav.ru. [State Register of Medicines [Electronic resource]. Ministry of Health of the Russian Federation. Moscow, 2023. Access mode: http://grls.rosminzdrav.ru. (In Russ.)].
Регистр лекарственных средств России [Электронный ресурс]. М., 2023. Режим доступа: https://iv.rlsnet.ru/. [Register of medicines of Russia [Electronic resource]. Moscow, 2023. Access mode: https://iv.rlsnet.ru/. (In Russ.)].
Николаев В.Г., Михалковский С.В., Гурина Н.М. Современные энтеросорбенты и механизмы их действия. Эффекрентная терапия. 2005; 4 (11): 3–17. [Nikolaev V.G., Mikhailovsky S.V., Gurina N.M. Modern enterosorbents and mechanisms of their action. Efferent Therapy. 2005; 4 (11): 3–17. (In Russ.)].
Новиков О.О., Жилякова Е.Т., Золотарева Л.В. и соавт. Об ограничениях в применении мелкодисперсных энтеросорбентов. Медицинский оппонент. 2022; 1 (17): 32–38. [Novikov O.O., Zhilyakova E.T., Zolotareva L.V. et al. About the limitations in the use of fine enterosorbents. Meditsinskiy opponent = Medical Opponent. 2022; 1 (17): 32–38. (In Russ.)].
Вклад авторов. Е.Т. Жилякова, А.В. Бондарев, О.О. Новиков: разработка дизайна исследования, получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи, статистический анализ полученных данных, написание текста рукописи.
Authors contributions. E.T. Zhilyakova, A.V. Bondarev, O.O. Novikov: developing of research design, obtaining data for analysis, reviewing publications on the topic of the article, statistical analysis of the obtained data, article writing.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки.
Financing. The study was performed without external funding.
Статья поступила: 05.05.2023. Принята к публикации: 09.06.2023.
Article received: 05.05.2023. Accepted for publication: 09.06.2023.
Жилякова Елена Теодоровна, д.фарм.н., профессор, заведующая кафедрой фармацевтической технологии Белгородского государственного национального исследовательского университета. Адрес: 308015, г. Белгород, ул. Победы, д. 85. Телефон: +7 (4722) 30-14-27. E-mail: Info@bsu.edu.ru. ORCID: 0000-0002-8685-1601.
Бондарев Александр Васильевич, к.фарм.н., доцент кафедры фармацевтической технологии Белгородского государственного национального исследовательского университета. Адрес: 308015, г. Белгород, ул. Победы, д. 85. Телефон: +7 (4724) 82-25-84. E-mail: Info@bsu.edu.ru. ORCID: 0000-0003-0077-7031.
Новиков Олег Олегович, д.фарм.н., профессор, профессор Департамента ветеринарной медицины АТИ, Российский университет дружбы народов. Адрес: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6. Телефон: +7 (499) 936-87-87. E-mail: information@rudn.ru. Профессор кафедры организации и тактики медицинской службы, филиал Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова. ORCID: 0000-0002-7038-9803.
Zhilyakova Elena Theodorovna, Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmaceutical Technology of Belgorod State National Research University. Address: 85 Pobedy St., Belgorod, Russia, 308015. Phone: +7 (4722) 30-14-27. E-mail: Info@bsu.edu.ru. ORCID: 0000-0002-8685-1601.
Bondarev Aleksander Vasilievich, Candidate of Pharmacy, Associate Professor at the Department of Pharmaceutical Technology, Belgorod National Research University. Address: 85 Pobedy str., Belgorod, Russia, 308015. Phone: +7 (4724) 82-25-84. E-mail: Info@bsu.edu.ru. ORCID: 0000-0003-0077-7031.
Novikov Oleg Olegovich, Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Department of Veterinary Medicine of the Agro-Technological Institute PFUR. Address: 6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation. Phone: +7 (499) 936-87-87. E-mail: information@rudn.ru. Professor of the Department of Organization and Tactics of the Medical Service, branch of the S.M. Kirov Military Medical Academy. ORCID: 0000-0002-7038-9803.