Химия и химические технологии

4. Химико-фармацевтическое производство

Левитин Е.Я.¹, Ведерникова И.А.¹, Александров А.В.²,
Цихановская И.В.³, Антоненко О.В.¹

1 Национальный фармацевтический университет

2 Украинская инженерно-педагогическая академия

3 Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины

z-потенциал-критерий устойчивости суспензии ферромагнетиков для магнитных лекарственных форм

Путь к новым магнитным лекарственным формам крайне сложен. Для получения водорастворимого нетоксичного магнитоуправляемого носителя используют высокодисперсный магнетит FeO · Fe₂O₃, кристаллы которого покрыты лиофильной капсулой [1]. В обычных условиях кристаллы магнетита лиофобны и хорошо растворимы только в сильных кислотах. Для получения кристаллов магнетита с лиофильной поверхностью используют следующие способы: проводят топохимическое активирование кристаллов; осуществляют твердофазную реакцию между активированными кристаллами и белковыми или гликозидными соединениями с выделением двухфазного (аморфно-кристаллического) композитного материала; перерабатывают продукт реакции в микросфероиды с оптимальным размером кристаллических ядер и устойчивой капсулой, обладающие способностью присоединять биологически активные вещества [1, 2].

Однако химические структуры магнитных лекарственных форм столь разнообразны, а молекулярные механизмы их избирательного взаимодействия с организмом человека столь сложны, что при разработке как самих магнитных лекарственных форм, так и магнитоуправляемого носителя успеха не достичь без учета взаимосвязи физико-химической природы и механизмов взаимодействия разнородных веществ.

В данной работе исследовалась устойчивость дисперсных магнетитовых систем: в воде, после обработки 0,5% растворос HCl, а также после добавления к системе 3% водного раствора олеата натрия и 3% водного раствора пектина. Критерием оценки устойчивости системы выступал z-потенциал, который возникает при “седиментации и называется эффектом Дорна”. “Эффект Дорна” или электрокинетический z-потенциал объясняется тем, что в ходе седиментации концентрация заряженых частиц (гранул) возростает вертикально вниз, а легкие противоионы отстают от них (например, для водно-магнетитовой суспензии):

В результате происходит накопление противоположных зарядов в верхней и нижней частях раствора, и между точками, которые находятся в растворе на разной высоте, возникает электрический потенциал. Величина z-потенциала определялась методом макроэлектрофореза на приборе Чайковского [2]. Полученные данные z-потенциала представлены в табл. 1.

Таблица 1. Электрокинетические потенциалы (z-потенциалы) магнетитовых суспензий.

z-потенциал (z ∙ 10^2, В)	Состав магнетитовой дисперсной системы
	FeO | Fe2O3 | H2O	FeO | Fe2O3 | Cl | H2O	FeO ∙ Fe2O3 (3% р-р олеата натрия)	FeO ∙ Fe2O3 (3% р-р пектина)
	4,28	6,28	6,95	7,08

Анализ экспериментальных данных показал, что увеличение z-потенциала примерно на 45% (при обработке магнетита 0,5%раствором HCl) и на 55% (при добавлении в дисперсную магнетитовую систему 3% водного раствора олеата натрия или пектина) по сравнению с величиной z-потенциала исходной водно-магнетитовой суспензии указывает на увеличение устойчивости дисперсной системы после обработки (добавления) электролитами (HCl, олеат натрия, пектин).

Эффективность использования электролитов объясняется формированием двойного электрического слоя на поверхности частиц, например (при обработке 0,5% HCl):

Причем двойной электрический слой образуется в этом случае легче, так как увеличивается количество отрицательных зарядов на поверхности магнетитовых микрочастиц (потому что Cl^–-ионы лучше адсорбируются на поверхности частицы по сравнению с ОН^–-ионами за счет большей молекулярной массы и большего отрицательного заряда).

Ниже приводим условную схему образования двойного электрического слоя на поверхности магнетитовых частиц при добавлении в дисперсную систему 3% раствора пектина (аналогично и 3% раствора олеата натрия):

Рис. 1. Схема образования двойного электрического слоя на поверхности частиц магнетита (с 3% раствором пектина)

Повышение устойчивости дисперсной системы (с пектином и олеатом натрия) объясняется формированием двойного электрического слоя на поверхности частиц в результате адсорбции анионного полиэлектролита — аниона D-галактуроновой кислоты (основной составляющей пектина), а также формированием сольватных слоев этих анионов. Причем следует учитывать и тот факт, что одноименно заряженные частицы (отрицательно в случае адсорбции пектина и олеата натрия) в результате действия кулоновских сил отталкивания дезагрегируются, снижается трение между ними, что повышает устойчивость дисперсной системы (z-потенциал) и способствует пространственному структурированию коллоидных частиц (“гранул”).

Литература

1. Левитин Б.Е., Третьяков Ю.Д. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. — М.: Металлургия, 1979. — 472 с.

2. Мчедлов–Петросян М.О., Лебідь В.І. та ін. Колоїдна хімія і фізико-хімія поверхневих явищ і дисперсних систем: Навч. посіб. — Харків. держ. аграр. ун-т ім. В.В. Докучаєва, 2002. — 219 с.

3. Бруснецов Н.А. и др. Физические и химические критерии ферромагнетиков для биомедицинских целей // Хим. фарм. журн. — 1996. —
№ 10. — С. 48–53.