Высокоразвитая поверхность МКЦ, активные концевые группы, образующиеся при гидролитическом расщеплении глюкозидных связей высокополимерной целлюлозы, наличие силанольных групп ≡Si-OH на поверхности аэросила, являются определяющим фактором в процессе модификации поверхности носителя белковыми лигандами.

Использование казеина для активации поверхности носителя обусловлено рядом положительных свойств белкового комплекса: присутствие фосфора в виде фосфосериновых групп, которые определяют анионный характер казеина в нейтральной среде, высокое содержание некоторых аминокислот (глутаминовая кислота, лейцин, пролин) и неполярных остатков отвечает за нерастворимость казеина в воде на уровне изоэлектрической точки (рН 4,6) [1]. Кроме того, первичная структура пептидной цепи отличается присутствием двух контрастных зон: концевая последовательность –NH2 имеет в целом основной и гидрофобный характер; концевая последовательность –СООН является кислой и гидрофильной; и обусловливает ряд важных физико-химических свойств казеинов [7], одно из которых состоит в высокой адсорбционной способности.

Согласно физико-химическим свойствам, казеин является кислотным белком, поэтому хорошо растворяется в растворах щелочей с образованием казеинатов. При концентрации гидроксида натрия ниже 5 % невозможно достичь полного растворения казеина, выше 15 % - может наступить необратимая денатурация белка.

Концентрация казеина для модификации поверхности аэросила выбирается с учетом стерического фактора. Менее 1 мас.% казеина использовать нецелесообразно, т.к. остаются не задействованы в процессе модификации все функциональные группы аэросила. Использование более 15 мас.% казеина недопустимо в связи с конкуренцией молекул казеина за право обладанием центрами связывания, находящихся на поверхности кремнезема.

Проведен синтез энтеросорбентов на основе микрокристаллической целлюлозы и казеина.

Технология получения энтеросорбента включает в себя 6 стадий и представлена на рисунке 2.

Жесткой матрицы для иммобилизации казеина служила МКЦ - неионогенный гидрофильный полисахарид. Модификацию поверхности МКЦ казеином проводили в соответствии с методикой изложенной в работе [14].

Стадия 1 характеризует процесс получения казеина из сухого молока.

Стадия 2 включает растворение навески казеина в растворителе. На этой стадии в раствор казеина вводится неорганический газообразователь гидрокарбонат аммония в количестве не более 1-3% по массе. Введение гидрокарбоната аммония позволит исключить загрязнение сорбента контаменантами.

Рисунок 2 - Схема получение сорбента на основе микрокристаллической целлюлозы

Стадия 3 включает суспензирование навески МКЦ и раствора казеина с неорганическим газообразователем.

Стадии 4,5 отражают сушку сорбента под вакуумом при t=500 С до испарения растворителя.

Стадия 6 включает стабилизацию сорбента подкисленным раствором ацетона.

3.2. Исследования сорбционной емкости разработанных сорбентов относительно ионов кобальта (II)

Для синтезированных сорбентов были проведены анализы сорбционной емкости относительно ионов кобальта.

Кобальт в качестве микроэлемента весьма активно влияет на поступление в организм азотистых веществ, увеличения содержания хлорофилла и аскорбиновый кислоты, активирует ряд ферментов, усиливает биосинтез белков и нуклеиновых кислот. Он является связующим звеном между сорбентом и сорбированным препаратом. Именно поэтому, нами были проведены исследования по получению кобальтсодержащих энтеросорбентов. На рисунке 3 представлены данные по удельной адсорбции выше представленных сорбентов относительно ионов кобальта.

Рисунок 3 - Удельная адсорбция относительно ионов Со2+ компонентов, составляющих структуру сорбента и самого сорбента на основе микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) и казеина

Для данных кривых было получено критериальное уравнение и рассчитана вероятность степени аппроксимации.

Y = -75397x5 + 64191x4 - 20021x3 + 2761,9x2 - 157,67x + 3,2388

R2 = 0,8572

Анализируя кривые адсорбции относительно ионов Со2+ (рис.3) на поверхность сорбента из раствора можно сделать вывод, что процент связывания ионов кобальта с сорбентом на основе МКЦ и казеина выше, чем отдельных компонентов сорбента. Данное обстоятельство можно объяснить не только процессами, связанными с наличием активных групп, входящих в состав казеинового комплекса, но и самой структурой сорбционной матрицы. Кроме того, ионы кобальта оказывают незначительное влияние на мицеллу казеина, тем самым, не нарушая имеющих место межмолекулярных взаимодействий. При этом адсорбционные процессы протекают по классической схеме локализованной адсорбции (кривая адсорбции казеина относительно ионов Со2+ рис. 3) .

Сопоставляя полученные результаты адсорбционных процессов, протекающих на поверхности компонентов, входящих в состав сорбента МКЦ + казеин, и самого сорбента можно сделать выводы, что казеин, гетерогенизированный на поверхности носителя, значительно увеличивает процент адсорбции. Этот результат наглядно демонстрирует рис.3.

3.3 Исследование сорбционной емкости сорбентов

относительно ионов железа (II).

Для исследования брали 2г сорбента МКЦ+5 мас.% казеин, заливали 5мл хлорида железа (III) известной концентрации (0,1М; 0,5М; 1М). По истечении 24ч раствор отфильтровали.

Нами была рассчитана удельная адсорбция, данные которой представлены на рисунке.

Рисунок 4 - Удельная адсорбция сорбентов на основе МКЦ с различным содержанием казеина относительно ионов Fe(III)

Для данных кривых было получено критериальное уравнение и рассчитана вероятность степени аппроксимации.

Y = -34701x4 + 7206,5x3 - 494,08x2 + 13,629x - 0,1088

R2 = 1

Анализируя кривые адсорбции относительно ионов Fe (рис.4) на поверхность сорбента из раствора можно сделать вывод, что процент связывания ионов железа с сорбентом на основе МКЦ и казеина выше, чем отдельных компонентов сорбента. Это обстоятельство объясняется структурой сорбционной матрицы. Кроме того, ионы железа оказывают незначительное влияние на мицеллу казеина, не нарушая межмолекулярных взаимодействий.

Нами была рассчитана сорбционная емкость разработанных сорбентов относительно различных концентраций ионов железа. Данные сорбционной емкости представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Сорбционная емкость энтеросорбентов, относительно различных концентраций ионов железа