Высокоосновный ионит на основе лигнина для очистки биологических жидкостей

(57) Изобретение относится к области ионообменных материалов, а именно к ионитам на основе лигнина и может быть использовано в медицине и ветеринарии для очистки биологических жидкостей от водо-,липидорастворимых токсических веществ. Высокоосновный ионит на основе лигнина,полученный каталитическим о-алкилированием лигнина эпоксидно-диановой смолой ЭД-20 с последующим аминированием-оксидного производного триэтиламином, имеет статическую обменную емкость по 0,1 н раствору 4,8 мгэкв/г и способен выводить избыточное количество холестерина, билирубина, триглицеридов и глюкозы из патологической сыворотки крови.(72) Муканов Канатбек Нуртазинович Чопабаева Назира Набиевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ВЫСОКООСНОВНЫЙ ИОНИТ НА ОСНОВЕ ЛИГНИНА ДЛЯ ОЧИСТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к области ионообменных материалов, а именно к сорбентам на основе лигнина и может быть использовано в медицине и ветеринарии для очистки биологических жидкостей от водо-,липидорастворимых токсических веществ. Известен высокоосновный ионит со статической обменной емкостью (СОЕ) 1,26-2,30 мг-экв/г Яунземс В.Р., Можейко Л.Н., Сергеева В.Н. Азотсодержащие производные лигнина.. Ионообменная способность некоторых азотсодержащих производных лигнина // Химия древесины. 1968. 2. с.115-118, полученный взаимодействием хлорлигнина с триэтиламином-(25)3-(25)3 Недостатком ионита является низкая СОЕ. Сорбция эндогенных метаболитов не проведена и неизвестна. Наиболее близким по назначению и типу функциональных групп к заявленному объекту является высокоосновный ионитна основе макропористого сополимера стирола и дивинилбензола с четвертичными бензилтриметиламмониевыми группами Горчаков В.Д., Сергиенко В.И., Владимиров В.Т. Селективные гемосорбенты. М.Медицина, 1989, с.133. Он извлекает из сыворотки крови 1,17 мкмоль/г холестерина. Недостатком ионита является низкая сорбционная емкость (СЕ) по холестерину. Задачей изобретения является синтез высокоосновного ионита каталитическим алкилированием лигнина эпоксидно-диановой смолой ЭД-20 с последующим аминированием полученного оксидного производного ТЭА. Техническим результатом является повышение СЕ по холестерину. Технический результат достигается синтезом высокоосновного ионита Указанный ионит синтезируют двустадийным методом, включающим о-алкилированиие лигнина ЭД-20 в присутствии катализатора ТЭА при их мольном соотношении 1,01,5 в среде диметилформамида (ДМФА) при температуре 100 С в течение 1 часа с дальнейшим аминированием полупродукта ТЭА. СОЕ ионита по 0,1 н раствору достигает 4,8 мг-экв/г при содержании азота 8,20. Ионит является высокоосновным, содержащим четвертичные алкиламмониевые группы, рК которых равна 2,3. В ИК-спектре ионита исчезают полосы поглощения -оксидных циклов при 774, 832, 1035,1183, 1249 см-1 в результате их раскрытия амином и появляются частоты - аминогрупп при 1220 см-1. Частоты поглощения валентных и деформационных колебаний О-Н и С-О простых эфирных связей и гидроксильных групп, образующихся в результате этерификации лигнина и раскрытия эпоксидного кольца, находятся при 1270, 1000-1200 см-1. Высокоосновный ионит сорбирует холестерин из сыворотки крови. Опыты проводили в условияханалогично прототипу, фиксируя исходную и равновесную концентрации холестерина с помощью УФ-спектрометра ( 210, 2011) при длине волны 510 нм с использованием стандартных диагностических наборов реагентов, СПб - ,Чехия),скомпонованных в соответствии с международными требованиями. СЕ ионита по холестерину в условиях, аналогичных прототипу,составляет 11,50 мкмоль/г, что превосходит СЕ прототипа в 9,83 раз. При концентрации холестерина в сыворотке,значительно превышающей физиологический показатель, СЕ достигает 41,88 мкмоль/л. Кроме того, ионит извлекает другие водо- и липидорастворимые компоненты(билирубин,триглицериды и глюкоза), содержание которых превосходит аналогичные показатели для здоровых. Результаты приведены в таблице 1. Повышенная СЕ предлагаемого ионита обусловлена высоким содержанием и доступностью сорбционно-активных гидроксильных,простых эфирных,ароматических и четвертичных алкиламмониевых групп, имеющих сродство к липопротеидным частицам холестерина и альбуминовым комплексам билирубина, несущим при физиологическом значенииотрицательный поверхностный заряд. Вследствие эластичности и гибкости аминоэпоксидной цепи, привитой к макропористому гидрофильному каркасу лигнина,обеспечивается проницаемость ионита для таких крупномолекулярных водо- и липидорастворимых токсических веществ как холестерин, билирубин,триглицериды и глюкоза. Таблица 1 Биохимические показатели сыворотки крови до и после контакта с прототипом и заявляемым сорбентом. Физиологическая 20,5 норма Примечание. В числителе - размерность концентрации до и после сорбции в знаменателе - размерность СЕ. Существенным отличием предлагаемого технического решения от прототипа является удачное сочетание эфирных, гидроксильных, ароматических и четвертичных аммониевых групп в привитом сорбционно-активном звене. Эти существенные отличительные признаки позволяют по сравнению с прототипом увеличить СЕ по холестерину и другим эндотоксинам не только за счет ионообменной сорбции с участием положительно заряженных атомов азота (как в прототипе), но и гидрофобных взаимодействий с фенильными радикалами, а также образования водородных связей с кислородсодержащими эфирными и гидроксильными группами. В отличие от заявляемого ионита участие триметиламмониевой группы прототипа в сорбции стерически затруднено за счет ее жесткой фиксации вблизи ароматического ядра. Изобретение иллюстрируется следующими примерами, указывающими оптимальные условия получения высокоосновного ионита на основе лигнина с повышенной СЕ по отношению водо- и липидорастворимым эндогенным метаболитам. Пример 1. Ионит получают алкилированием лигнина (50 г) 20-ным раствором ЭД-20 в ДМФА(200 мл) в присутствии 30 мл катализатора ТЭА, что соответствует их мольному соотношению 1,01,5 в течение 1 часа при 100 С и аминированием полученного -оксидного производного ТЭА при их массовом соотношении 13 в течение 3 часов при 60 С. СОЕ ионита по 0,1 н растворудостигает 4,8 мгэкв/г при содержании азота 8,20, в том числе титруемого 6,72. Значение рК, рассчитанное на основании данных потенциометрического титрования,равно 2,3. Пример 2. Высокоосновный ионит на основе лигнина получают аналогично примеру 1 при температуре 80 С и массовом соотношении-оксидного производного лигнина к ТЭА, равном 1,01,0. Его СОЕ по 0,1 н раствору- 1,50 мг-экв/г,содержание азота - 3,50, в том числе титруемого 2,10. Пример 3. Ионит на основе лигнина получают аналогично примеру 2 при массовом соотношении оксидного производного лигнина к ТЭА, равном 1,00,5. Обменная емкость по 0,1 н растворудостигает 0,90 мг-экв/г, содержание общего азота 2,0, титруемого - 1,26. Пример 4. Сорбцию проводят ионитом на основе лигнина, синтезированным по примеру 1, из сыворотки крови человека. Исходная концентрация холестерина - 3,42 мкмоль/мл, билирубина - 21,0 мкмоль/л, триглицеридов - 1,62 ммоль/л, глюкозы - 5,8 ммоль/л после контакта с ионитом - 2,50 мкмоль/мл(СЕ 0,020 ммоль/г) соответственно. Остальные примеры приведены в таблице 2. Таблица 2 Детоксикация сыворотки крови высокоосновным ионитом на основе лигнина. ЛигнинЭД-20 ТЭА Прототип Физиологическая норма Как видно из таблицы 2, предлагаемый высокоосновный ионит на основе лигина по сравнению с пртотипом обладает повышенной СЕ по холестерину до 11,5-50,0 мкмоль/г. Кроме того,снижает патологическое содержание других водо-,липидорастворимых веществ до уровня здоровых. Заявляемый ионит обеспечивает оптимальную компенсацию обменных нарушений в организме за счет сорбционного выведения указанных метаболитов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Высокоосновный ионит на основе лигнина для очистки биологических жидкостей от водо-,липидорастворимых токсических веществ, полученный о-алкилированием лигнина эпоксиднодиановой смолой ЭД-20 в присутствии катализатора триэтиламина при их мольном соотношении 1,01,5 в среде диметилформамида в течение 1 часа при 100 С с последующим аминированием -оксидного производного триэтиламином при их массовом соотношении 1(0,5-3) в течение 3 часов при 6080 С, содержащий 2,0-8,20 азота, в том числе титруемого 1,26-6,72, и обладающий статической обменной емкостью по 0,1 н раствору хлорида натрия, равной 0,90-4,8 мг-экв/г, и сорбционной емкостью по отношению к холестерину,билирубину, триглицеридам и глюкозе, равной 11,50-50,0 мкмоль/г, 0,24-0,30 мкмоль/г, 0,0080,019 ммоль/г, 0,02-0,03 ммоль/г соответственно.