2423985 - Энтеросорбент с антиоксидантными свойствами

Энтеросорбент с антиоксидантными свойствами

Изобретение относится к области использования природных сорбентов, в частности к энтеросорбенту из шунгитсодержащего природного минерального сырья с содержанием диоксида кремния от 50 до 70 мас.%, при этом среднестатистический медианный размер частиц энтеросорбента составляет 15,0·10^-6 м. Изобретение обеспечивает энтеросорбент, обладающий неспецифическим антиоксидантным действием при включении в корм животным и который может быть использован в ветеринарии для удаления из желудочно-кишечного тракта продуктов перекисного окисления липидов. 3 табл.

Реферат

Изобретение относится к области использования природных сорбентов, в частности к новому энтеросорбенту из шунгитсодержащего природного минерального сырья, обладающему неспецифическим антиоксидантным действием при включении в корм животным, и может быть использовано в ветеринарии для удаления из желудочно-кишечного тракта перекисных соединений.

Известно, что избыточное содержание кислорода и его активных радикалов вызывает радикально-цепные процессы окисления в клетках организма, приводя к значительным нарушениям в их нормальном метаболизме. Фармакологическая коррекция оксидативного стресса осуществляется с помощью биологически активных веществ, в частности антиоксидантов. В этой связи поиск новых препаратов, проявляющих антиоксидантные свойства, а тем более природных антиоксидантов является актуальным.

Известен природный антиоксидант на основе подсолнечной лузги [а.с. №502012 СССР, МКИ С11В 5/00; опубл. 1976.02.05], который получают путем смешивания неизмельченной подсолнечной лузги, полученной после обрушивания семян в технологическом цикле производства подсолнечного масла, с водой в массовом соотношении вода:лузга = 10:1, кипячения смеси в течение 30-55 мин и дальнейшего фильтрования. Указанный антиоксидант имеет недостаток, заключающийся в том, что одновременно обладает свойством разрушать кровь, является гемолитиком, что может привести к нанесению ущерба здоровью.

Описан природный меланоидный антиоксидант [Патент РФ 2281779, МПК А61К 36/28; опубл. 2006.08.20] на основе подсолнечной лузги, которую промывают водой, сушат при температуре 90-110°С до сыпучего состояния; смешивают воду с лузгой в массовом соотношении вода:лузга = 10:1, доводят до кипения и кипятят в течение 30-55 мин, после чего фильтруют. Фильтрат является жидким антиоксидантом. В полученный антиоксидант добавляют пищевой адсорбент (силикагель, цеолит и др.) и упаривают до желеобразного состояния. Недостатком данного меланоидного антиоксиданта является то, что он имеет узконаправленное действие, в основном препятствуя окислению жирных кислот. Между тем энтеросорбент с антиоксидантными функциями должен дезактивировать значительные количества различных пероксидных соединений.

Описано, что некоторые сорбенты на основе природных минеральных веществ проявляют антиоксидантные свойства.

Известен углеродный энтеросорбент [патент РФ 2027437, МПК А61К 33/44; опубл. 1995.01.27], используемый при острых отравлениях и других эндо- и экзогенных интоксикациях, в том числе возникающих при радиационном облучении. Данный энтеросорбент получают измельчением активированных углеродных волокон до длины моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм, их увлажнением, обработкой связующим до конечной концентрации 2-6%, в качестве которого используют крахмальный гель, который вводят в волокна до конечной концентрации 2-6%, прессованием и высушиванием. Недостатком данной разработки является использование частиц углеродных волокон, имеющих длину на уровне миллиметров, такие частицы имеют резко пониженную сорбционную емкость по сравнению с частицами, имеющими наноразмеры. Эффективность углерода как сорбента практически полностью исчезает, если эти углеродные частицы покрывать крахмалом. При попадании в желудочно-кишечный тракт крахмал растворяется, при этом одновременно десорбируется с крахмала большинство компонентов.

Предложен [патент РФ 2356558, опубл. 2009.01.27] энтеросорбент с антиоксидантными свойствами на основе высокопористого природного алюмосиликата опока Астраханской области, имеющий развитую поверхность, несущий антиоксидантные функции по отношению к пероксидам. Указанный энтеросорбент получают следующим образом: природный алюмосиликат размалывают до состояния пудры, смешивают с водой в соотношении 1:10, интенсивно перемешивают, через 20 с сливают 2/3 объема жидкости в другой сосуд, отстаивают 25 мин, затем жидкость отбрасывают, а оставшийся осадок, представляющий собой сорбент СВ-1, высушивают в токе воздуха при 20-35°С и 6 ч при 100-105°С. Для улучшения сорбционной способности по отношению к перекисным соединениям на сорбент адсорбируют антиоксиданты, такие как пероксидаза, каталаза и аскорбиновая кислота, получаемые из водных вытяжек растительного материала. В качестве материалов растительного происхождения используют картофель, репу, плоды арахиса, корни хрена и др. Недостатком данного технического решения является то, что для улучшения антиоксидантных функций по отношению к пероксидам на поверхность этого сорбента адсорбируют антиоксиданты из вытяжки растений, что усложняет и удорожает способ его получения.

Известны также сорбенты на основе кремнийсодержащего природного минерального сырья. Соединения кремния являются необходимыми активаторами процессов регенерации соединительной ткани в организме человека, они ускоряют обменные процессы в организме, оказывают стимулирующее действие на рост клеток кожи, выработку коллагена, эластина, кератина и гликозаминогликанов. Являясь структурным антиоксидантом, кремний блокирует процессы ферментативного и перекисного окисления липидов, что положительно сказывается на усилении защитной функции эпидермиса и повышении устойчивости волос и ногтей к окислительному действию свободных радикалов. Поскольку биологический возраст человека определяется именно скоростью обменных процессов, то недостаток кремния в организме является одной из причин старения [Д.И.Зиновьева. / Кремний - важнейший элемент жизни. / Издатель: кафедра профилактической и восстановительной медицины РГМУ / Журнал НАТУРАЛЬНАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ И КОСМЕТОЛОГИЯ - №3, 2008 г. - С.37].

Так, описан сорбент Полисорб ВП, используемый в ветеринарии, представляющий собой высокочистый (не менее 92% основного вещества) высокодисперсный кремнезем, который производится в Челябинской области [Справочник Ветеринарные препараты в России. Т.1 / Под ред. Кленова И.Ф. и др. // ООО «Сельхозиздат», Москва - 2004. - С.526-527]. Размер частиц не более 0,090 мм, удельная поверхность не менее 150 м²/г. В просвете желудочно-кишечного тракта Полисорб ВП связывает и выводит из организма эндогенные и экзогенные токсические вещества различной природы, включая микроорганизмы и микробные токсины, антигены, кормовые аллергены, соли тяжелых металлов, радионуклеотиды. Известно, что Полисорб сорбирует также некоторые продукты обмена веществ организма, в том числе избыток билирубина, холестерина и липидных комплексов, метаболитов азотистого обмена, вещества «средней молекулярной массы», ответственные за развитие метаболического токсикоза [Вершинин А.С., Попилов А.Н. / Энтеросорбция в практике семейного врача. /Русский медицинский журнал / М. - 2008 г, том 16, №4. - С.166]. Данный сорбент, обладающий антиоксидантным действием, наиболее близок к заявляемому изобретению и выбран в качестве прототипа. Наиболее часто используемый способ применения данного сорбента - выпаивание животных и птицы водной смесью препарата из расчета 0,05-0,5 г/кг массы тела с проведением предварительного водного голодания. Приготовление водных взвесей препарата, срок хранения которых 2 суток, и расчет дозы препарата на массу тела делает способ применения полисорба несколько трудоемким.

Задачей данного изобретения является новый энтеросорбент на основе природного кремнийсодержащего минерального сырья, расширяющий ассортимент известных энтеросорбентов, обладающих антиоксидантными свойствами, который может быть использован в ветеринарии для удаления из желудочно-кишечного тракта продуктов перекисного окисления липидов.

Технический результат данного изобретения заключается в антиоксидантных свойствах заявленного энтеросорбента в отношении продуктов перекисного окисления липидов.

Технический результат достигается применением заявленного энтеросорбента из природного кремнийсодержащего минерального сырья, в качестве которого используют шунгитсодержащее минеральное сырье с содержанием диоксида кремния от 50 до 70 мас.%.

Шунгитсодержащее минеральное сырье представляет собой докембрийские горные породы с силикатной минеральной основой, насыщенные углеродным (шунгитовым) веществом в некристаллическом состоянии.

Заявленный энтеросорбент, обладающий антиоксидантными свойствами в отношении процессов перекисного окисления липидов, представляет собой мелкодисперсный порошок со среднестатистическим медианным размером 15,0*10^-6 м, физико-химические свойства которого приведены в таблице 1.

Таблица 1
Физико-химические свойства энтеросорбента
Наименование показателя	Значение
Внешний вид	Порошок от темно-серого до черного цвета
Массовая доля углерода в свободном состоянии, %	4,0-10,0
Массовая доля двуокиси кремния, %	50,0-70,0
Содержание водорастворимых веществ, %,	0,1-5
Насыпная плотность, кг/м³	500-800
Истинная плотность, кг/м³	2500-2550
Потери при прокаливании, %	0,1-5
рН водной вытяжки	6-9
Адсорбция дибутилфталата*, см³/100 г (ГОСТ 7885-86)	30-35
Адсорбция метиленового синего*, г/ 100 г (ГОСТ 4453-74)	15
Массовая доля остатка на сите после мокрого просева No 0045, %, менее	0,08

Заявляемый энтеросорбент относится к IV классу опасности.

Энтеросорбент получают следующим образом.

Подготовленную руду шунгитосодежащего минерального сырья с содержанием двуокиси кремния 70,0 мас.%, углерода 3,998 мас.% из месторождения Текели-коксуйской зоны измельчают, фракцию размером не более 45,0*10^-6 м отделяют, нагревают при температуре от 100 до 200°С, охлаждают до температуры окружающей среды.

Антиоксидантные свойства заявленного энтеросорбента исследуют по его влиянию на процессы перекисного окисления липидов. О степени интенсивности процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) судят по накоплению вторичных продуктов ПОЛ - малонового диальдегида (МДА) в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой [Гончаренко М.С. Метод оценки перекисного окисления липидов. / М.С.Гончаренко, A.M.Латинова. // Лабораторное дело. - 1985. - №1. - с.60-61].

Известно, что при потреблении кормов и продуктов питания, загрязненных микотоксинами, у животных и человека возникают отравления - микотоксикозы [Кузнецов А.Ф. Ветеринарная микология. / А.Ф.Кузнецов // - СПб.: Лань, 2001. - 416 с.; Fink - Gremmels, J. Микотоксины в грубых и сочных кормах / J. Fink - Gremmels // Микотоксины и микотоксикозы. - М.: Печатный город, 2006. - с.157-179; Trevor K.S. Современные подходы к микотоксикозам в свиноводстве. / Trevor K.S., G.Diaz, H.V.L.N. Swamy // Микотоксины и микотоксикозы. - М.: Печатный город, 2006. - с.213].

Одним из механизмов негативного влияния микотоксинов на организм человека и животных является усиление перекисного окисления липидов [Иванов А.В. Микотоксикозы животных (этиология, диагностика, лечение, профилактика). / А.В.Иванов, М.Я.Тремасов, К.Х.Папуниди, А.К.Чулков - М.: Колос, 2008. - 140 с.].

Перекисное окисление липидов - нормальный метаболический процесс во всех органах и тканях, который играет важную роль в физиолого-биохимическом гомеостазе нормальной клетки, но также выступает как универсальное неспецифическое звено механизма развития различных патологических состояний организма [Кондрахин И.П. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагностики. / И.П.Кондрахин -М.: Колос, 2004. - 520 с.].

Опыты проводят на белых крысах.

Для экспериментальных исследований используют Т-2 токсин как один из широко распространенных и наиболее опасных микотоксинов. Для оценки эффективности заявленного энтеросорбента используют в качестве препарата сравнения энтеросорбент «Полисорб» производства «ПОЛИСОРБ», Россия.

Для иллюстрации приводим примеры конкретного выполнения способа получения заявляемого энтеросорбента и антиоксидантных свойств в отношении процессов перекисного окисления липидов.

Пример 1. Способ получения заявляемого энтеросорбента с антиоксидантными свойствами

Шунгитсодержащее минеральное сырье из месторождения Текели-коксуйской зоны в количестве 250 кг с содержанием оксида кремния 69,93 мас.%, углерода - 3, 998 мас.%, размером менее 5*10^-3 м после предварительного удаления влаги и мусора измельчают в мельнице.

Продукт измельчения количественно из мельницы подается в воздушный классификатор струей осушенного воздуха на разделение, частицы более 45,0*10"⁶ м (в количестве около 5 кг) возвращаются в мельницу на доизмельчение. Образовавшуюся в количестве 245 кг в час мелкодисперсную фракцию размером не более 45,0*10^-6 м подают в термическую печь, обеспечивающую равномерный прогрев минерального сырья при температуре 200°С в течение 10 минут, после чего продукт охлаждается в теплообменном устройстве до температуры окружающей среды.

Пример 2. Исследование антиоксидантной активности заявляемого энтеросорбента

Опыты проводят на белых крысах. Перед постановкой опытов животных выдерживают на двухнедельном карантине. Подопытным утром однократно дают полнорационный корм из питомника Федерального государственного учреждения Федерального центра токсикологической и радиационной безопасности животных (г.Казань). Воду задают по мере убывания. Подопытные и контрольные группы животных формируют по принципу аналогов. В течение всего опыта животные находились в одинаковых условиях содержания и кормления.

Опыт проводят на 50 самцах нелинейных белых крыс, животных делят на 5 групп по 10 штук:

1 группа - биологический контроль, в течение всего периода опыта получала «чистый» комбикорм, не содержащий микотоксинов;

2 группа - животные в течение всего периода опыта получали «чистый» комбикорм, не содержащий микотоксинов, смешанный с заявляемым энтеросорбентом в количестве 5 г/кг корма;

3 группа - животным задавали «токсичный» корм, контаминированный микотоксином Т-2 (1,0 мг/кг корма);

4 группа - животные получали «токсичный» корм, контаминированный микотоксином Т-2 (1,0 мг/кг корма), смешанный с энтеросорбентом «Полисорб» в количестве 5 г/кг корма;

5 группа - животные получали «токсичный» корм, контаминированный микотоксином Т-2 (1,0 мг/кг корма), смешанный с заявляемым энтеросорбентом в количестве 5 г/кг корма.

Заявляемый сорбент был взят в максимальной дозе (5 кг/т корма согласно инструкции по применению). Для того чтобы была доза введения одинаковой, в таком же количестве был взят сравниваемый сорбент «Полисорб».

Длительность эксперимента - 10 суток.

Потребление крысами корма и воды во всех группах не различалось. Выживаемость во всех группах составила 100%.

На 10-е сутки отбирают кровь для исследований путем декапитации у 10-ти крыс из каждой группы. О степени интенсивности процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) судят по накоплению вторичных продуктов ПОЛ-малонового диальдегида (МДА) в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК).

Для исследования отбирают 1,5 мл крови с гепарином. Центрифугированием (5 мин, 3000 об/мин) отделяют плазму от форменных элементов крови. Далее проводят анализ на содержание ТБК-активных продуктов отдельно в плазме и в эритроцитах. Для этого эритроцитарную массу отмывают дважды 10 мл изотонического раствора. После отмывки эритроциты осаждают центрифугированием в течение 10 мин при 3000 об/мин. Отмытые эритроциты гемолизируют в дистиллированной воде в соотношении 1:5. Для исследований отбирают 0,3 мл плазмы и 0,3 мл гемолизата, к которым добавляют по 2,4 мл H₂SO₄ и 0,3 мл 10% фосфорно-вольфрамовой кислоты, тщательно перемешивают. Через 10 минут образовавшийся осадок отделяют центрифугированием при 3000 об/мин. Супернатант отбрасывают, а полученный осадок промывают дважды 1 мл воды, растворяют в 3 мл воды, добавляют 1 мл свежеприготовленного водного раствора тиобарбитуровой кислоты в уксусной кислоте (80 мг тиобарбитуровой кислоты растворяют при нагревании в 5 мл Н₂О и 5 мл ледяной уксусной кислоты). Цветную реакцию проводят в закрытых химических пробирках при 96°С. Реакцию прекращают через 60 мин, охлаждая пробы в холодной воде. Для удаления мутности перед спектрофотометрированием пробы центрифугируют в течение 15 минут при 3000 об/мин. Оптическую плотность измеряют на спектрометре СФ-26 при длине волны 532 нм в кюветах с длиной оптического пути 10 мм. В качестве контроля используют дистиллированную воду. Расчет количества малонового диальдегида (МДА) проводят с учетом разведения по формуле , где Е - оптическая плотность пробы, - молярный коэффициент инстинкции, равный 1,56×10^-5 моль^-1/см^-1, С - концентрация МДА, выраженная в мкмолях на 1 мл плазмы и на 1 мл эритроцитарной массы. Значения МДА в плазме и эритроцитах суммируют.

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2
Содержание малонового диальдегида (×10^-5 моль^-1см^-1) в крови крыс групп 1-5 через 10 суток
Группы	Показатель
1	0,784
2	0,724
3	0,971
4	0,892
5	0,823

Разница в содержании малонового диальдегида в крови крыс 1 и 2 групп свидетельствует о сорбирующем действии заявленного энтеросорбента и в нетоксичном корме.

Закономерно увеличение содержания малонового диальдегида (МДА) в крови крыс 3-5 групп, получавших «токсический» корм, по сравнению с группами 1 и 2 контроля.

Так, в группе 3 на 10 сутки увеличение содержания МДА по сравнению с контрольной (1) группой составило 23,8%, в группе 4 - на 13,8%, в группе 5 - на 5,0%. В то же время во второй группе наблюдали снижение содержания МДА на 7,65%. Это свидетельствует о более выраженном неспецифическом антиоксидантном действии энтеросорбента в сравнении с «Полисорбом». Возможно, это связано, что благодаря минеральной структуре и неспецифическому связыванию широкого ряда различных соединений энтеросорбент более активно связывает перекисные продукты метаболизма, чем «Полисорб».

Содержание малонового диальдегида в крови крыс 4 и 5 групп довольно близко, хотя в 5 группе это значение несколько ниже (0,823×10^-5 моль^-1 см^-1 против 0,892×10^-5 моль^-1см^-1 для группы, получавшей «Полисорб»), это означает, что заявляемый энтеросорбент более активно связывал перекисные продукты метаболизма, чем «Полисорб». Вероятно, это связано с минеральной структурой заявляемого энтеросорбента и его способностью к неспецифическому связыванию широкого ряда различных соединений, в том числе микотоксинов - активаторов перекисного окисления липидов и продуктов перекисного окисления.

В результате проведенных исследований установлено, что применение заявляемого энтеросорбента при микотоксикозах животных с выраженной активацией свободнорадикального окисления липидов оказывало защитное действие, что выражалось в меньшем накоплении в организме малонового диальдегида. В группе животных, не получавших микотоксины, наблюдалось меньшее значение МДА. Следовательно, заявляемый энтеросорбент обладает неспецифическим антиоксидантным действием при включении в корм животным.

Пример 3. Способ получения заявляемого энтеросорбента с антиоксидантными свойствами

Шунгитсодержащее минеральное сырье из месторождения Текели-коксуйской зоны в количестве 250 кг с содержанием оксида кремния 50,5 мас.%, углерода - 19,45 мас.% размером менее 5*10^-3 м после предварительного удаления влаги и мусора измельчают в мельнице.

Продукт измельчения количественно из мельницы подается в воздушный классификатор струей осушенного воздуха на разделение, частицы более 45,0*10^-6 м (в количестве около 5 кг) возвращаются в мельницу на доизмельчение. Образовавшуюся в количестве 245 кг в час мелкодисперсную фракцию размером не более 45,0*10^-6 м подают в термическую печь, обеспечивающую равномерный прогрев минерального сырья при температуре 200°С в течение 10 минут, после чего продукт охлаждается в теплообменном устройстве до температуры окружающей среды.

Пример 4. Исследование антиоксидантной активности заявляемого энтеросорбента

Опыт проводят на 50 самцах нелинейных белых крыс, животных делят на 5 групп по 10 штук:

3 группа - животным задавали «токсичный» корм, контаминированный микотоксином Т-2 (1,0 мг/кг корма);

Длительность эксперимента - 10 суток.

Потребление крысами корма и воды во всех группах не различалось. Выживаемость во всех группах составила 100%.

Для исследования отбирают 1,5 мл крови с гепарином. Центрифугированием (5 мин, 3000 об/мин) отделяют плазму от форменных элементов крови. Далее проводят анализ на содержание ТБК-активных продуктов отдельно в плазме и в эритроцитах. Для этого эритроцитарную массу отмывают дважды 10 мл изотонического раствора. После отмывки эритроциты осаждают центрифугированием в течение 10 мин при 3000 об/мин. Отмытые эритроциты гемолизируют в дистиллированной воде в соотношении 1:5. Для исследований отбирают 0,3 мл плазмы и 0,3 мл гемолизата, к которым добавляют по 2,4 мл H₂SO₄ и 0,3 мл 10% фосфорно-вольфрамовой кислоты, тщательно перемешивают. Через 10 минут образовавшийся осадок отделяют центрифугированием при 3000 об/мин. Супернатант отбрасывают, а полученный осадок промывают дважды 1 мл воды, растворяют в 3 мл воды, добавляют 1 мл свежеприготовленного водного раствора тиобарбитуровой кислоты в уксусной кислоте (80 мг тиобарбитуровой кислоты растворяют при нагревании в 5 мл Н₂О и 5 мл ледяной уксусной кислоты). Цветную реакцию проводят в закрытых химических пробирках при 96°С. Реакцию прекращают через 60 мин, охлаждая пробы в холодной воде. Для удаления мутности перед спектрофотометрированием пробы центрифугируют в течение 15 минут при 3000 об/мин. Оптическую плотность измеряют на спектрометре СФ-26 при длине волны 532 нм в кюветах с длиной оптического пути 10 мм. В качестве контроля используют дистиллированную воду. Расчет количества малонового диальдегида (МДА) проводят с учетом разведения по формуле , где Е - оптическая плотность пробы, - молярный коэффициент инстинкции, равный 1,56×10^-5моль^-1/см^-1, С - концентрация МДА, выраженная в мкмолях на 1 мл плазмы и на 1 мл эритроцитарной массы. Значения МДА в плазме и эритроцитах суммируют.

Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3
Содержание малонового диальдегида (×10^-5моль^-1см^-1) в крови крыс групп 1-5 через 10 суток
Группы	Показатель
1	0,779
2	0,742
3	0,978
4	0,887
5	0,846

Так, в группе 3 на 10 сутки увеличение содержания МДА по сравнению с контрольной (1) группой составило 25,5%, в группе 4 - на 13,9%, в группе 5 - на 8,6%. В то же время во второй группе наблюдали снижение содержания МДА на 4,74%. Это свидетельствует о более выраженном неспецифическом антиоксидантном действии энтеросорбента в сравнении с «Полисорбом». Возможно, это связано, что благодаря минеральной структуре и неспецифическому связыванию широкого ряда различных соединений энтеросорбент более активно связывает перекисные продукты метаболизма, чем «Полисорб».

Содержание малонового диальдегида в крови крыс 4 и 5 групп довольно близко, хотя в 5 группе это значение несколько ниже (0,846×10^-5моль^-1см^-1 против 0,887×10^-5 моль^-1см^-1 для группы, получавшей «Полисорб»), это означает, что заявляемый энтеросорбент более активно связывал перекисные продукты метаболизма, чем «Полисорб». Вероятно, это связано с минеральной структурой заявляемого энтеросорбента и его способностью к неспецифическому связыванию широкого ряда различных соединений, в том числе микотоксинов - активаторов перекисного окисления липидов и продуктов перекисного окисления.

Энтеросорбент с антиоксидантными свойствами на основе кремнийсодержащего минерального сырья, предназначенный для использования в ветеринарии для удаления из желудочно-кишечного тракта продуктов перекисного окисления липидов, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего минерального сырья он содержит шунгитсодержащую породу, содержащую от 50 до 70 маc.% диоксида кремния, а среднестатистический медианный размер частиц энтеросорбента составляет 15,0·10^-6 м.

Энтеросорбент с антиоксидантными свойствами

Патент 2423985