Энтеросорбент и способ его получения

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Конопля Евгений Федорович Морозова Анна Антоновна Чиркин Александр Александрович(72) Авторы Конопля Евгений Федорович Морозова Анна Антоновна Чиркин Александр Александрович(73) Патентообладатель Конопля Евгений Федорович Морозова Анна Антоновна Чиркин Александр Александрович(57) 1. Энтеросорбент, включающий углеродсодержащий материал и связующее, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала включает продукт карбонизации костного сырья при 400-800 в атмосфере инертного газа с размером частиц 0,1-1,0 мм, удельной поверхностью 10-120 м 2/г и объемом пор 0,10-0,80 см 3/г, в качестве связующего - пищевой желатин, метилцеллюлозу или -КМЦ и дополнительно содержит стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.связующее 1,0-5,0 стеарат кальция 0,5-1,5 углеродсодержащий материал остальное. 2. Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение углеродсодержащего материала, обработку 1-3 раствором связующего, прессование и сушку, отличающийся тем, что углеродсодержащий материал получают карбонизацией костного сырья в атмосфере инертного газа при 400-800 , причем в качестве костного сырья используют обезжиренную кость, костный шрот или костную муку, после измельчения отделяют фракцию с размером частиц 0,1-1,0 мм, сушат при комнатной температуре в течение суток, затем дополнительно обрабатывают стеаратом кальция, формуют и сушат до остаточной влажности не более 10 . 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве связующего используют пищевой желатин, метилцеллюлозу или -КМЦ. 5875 1 Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к сорбентам медицинского назначения и способам их получения, и может быть использовано в медицине при пероральном применении для выведения токсичных металлов и радионуклидов, а также при эндо- и гистотоксемических состояниях. Известен энтеросорбент и способ его получения (1). Энтеросорбент содержит активированный уголь с объемом мезопор 0,14 см 3/г, рН 6-6,8. Энтеросорбент обладает следующими характеристиками прочность (по МИС-8) 90 насыпная плотность 0,5 г/см 3 объем микропор 0,4 см 3/г объем мезопор 0,14 см 3/г рН 6-6,8. Однако известный энтеросорбент преимущественно предназначен для выведения высокомолекулярных токсинов при отравлениях и практически не сорбирует радионуклиды и тяжелые металлы. Способ его получения включает измельчение углеродсодержащего материала, гранулирование с добавкой угольной пыли и раствора сульфитно-спиртовой бражки, сушку при температуре 50 С в течение 40 мин, карбонизацию при температуре 710 С, активирование при температуре 845 С, деминерализацию при 80-85 С и сушку при 100-105 С. Способ получения известного энтеросорбента имеет ряд недостатков 1) многостадиен 2) энергоемок 3) конечный продукт обладает слаборазвитой мезопористостью (до 0,14 см 3/г), а следовательно, и низкой сорбционной активностью по отношению к экзо- и эндотоксинам. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является энтеросорбент, включающий углеродсодержащий материал и связующее 2. Энтеросорбент содержит измельченный активированный углеродный волокнистый материал (АУВМ) до размера частиц 30-100 мкм и связующее - крахмальный гель до конечной концентрации 2-6 мас. . Способ его получения включает карбонизацию целлюлозного волокнистого материала до 900-1000 С и последующее активирование, измельчение АУВМ до длины волокна 1-3 мм и 0,03-0,10 мм, увлажнение, обработку связующим, прессование и сушку 2. Однако известный энтеросорбент и способ его получения имеют ряд недостатков 1). Энтеросорбент практически не сорбирует радионуклиды, например 137 и 90. 2). Имеет относительно высокую стоимость, и поэтому малодоступен. 3). Существенный недостаток АУВМ - трудно измельчается до частиц размером 0,030,10 мм. 4). Таблетки энтеросорбента обладают низкой прочностью (на сжатие) и при транспортировке распадаются. 5). Способ получения углеродсодержащего материала, в частности АУВМ, который используется в качестве субстанции для получения энтеросорбента, включает карбонизацию целлюлозного волокнистого материала до 900-1000 С и последующее активирование при 950-1000 С, и является энергоемким процессом. Для его осуществления требуется специальное дорогостоящее оборудование. Задачей изобретения является создание энтеросорбента с повышенными сорбционными свойствами по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам, а также улучшение технологичности и экономичности процесса его получения. Поставленная задача достигается тем, что энтеросорбент, включающий углеродсодержащий материал и связующее, получают путем карбонизации пищевой кости,последующего измельчения, выделения фракции, увлажнения, обработки связующим,прессования и сушки. 2 5875 1 Отличительной особенностью заявляемого энтеросорбента является то, что он дополнительно содержит кальция стеарат, а углеродсодержащий материал - продукт карбонизации костного сырья в атмосфере инертного газа с размером частиц 0,1-1,0 мм, удельной поверхностью 10-120 м 2/г, объемом пор 0,10-0,80 см 3/г (сорбент КМТ) и связующее пищевой желатин или метилцеллюлозу, или натрий-карбоксиметилцеллюлозу (-КМЦ) при следующем соотношении компонентов (мас. ) пищевой желатин или метилцеллюлоза,или -КМЦ 1-5 кальция стеарат 0,5-1,5 сорбент КМТ остальное. Способ получения заявляемого энтеросорбента заключается в том, что в качестве исходного сырья для карбонизации используют обезжиренную кость, костный шрот или костную муку и карбонизацию ведут при 400-800 С, конечный продукт измельчают, а выделению подвергают фракцию с размером частиц 0,1-1,0 мм. Кроме того, для увлажнения углеродсодержащего материала используют 1-3 -й раствор связующего, сушат при комнатной температуре в течение суток и дополнительно обрабатывают кальция стеаратом, после чего формуют и сушат до остаточной влажности не более 10 . В качестве связующего используют 1-3 -й раствор пищевого желатина или метилцеллюлозы, или -КМЦ. В результате решения данной задачи достигается новый технический результат, заключающийся в улучшении сорбционной активности энтеросорбента, в увеличении выхода субстанции углеродсодержащего материала, в снижении стоимости энтеросорбента и в упрощении технологии его получения. Наличие гидроксиапатита в составе субстанции обеспечивает высокую сорбционную емкость не только по отношению к тяжелым металлам,в частности, , , , но и 90, 137 и др. радионуклидам. Наличие кальция стеарата как компонента в составе нового энтеросорбента обеспечивает хорошую распадаемость таблеток. Оптимизация и интенсификация технологии получения углеродсодержащего материала (субстанции) для получения лекарственной формы энтеросорбента исключает использование дорогостоящего сырья (углеродных волокон, ткани, нетканого полотна), в 2-3 раза снижает энергоемкость процесса, а также интенсифицирует сам процесс (исключает стадию активирования). В заявляемом энтеросорбенте в качестве субстанции используют углеминеральный сорбент, представляющий собой продукт карбонизации обезжиренной кости и содержащий не менее 80 фосфата кальция в форме гидроксиапатитаСа 10(РО 4)6(ОН)2 и до 20 углеродный компонент со следующими характеристиками удельная поверхностьот 10 до 120 м 2/г объем пор 0,14-0,80 см 3/г сорбционная емкость по свинцу - 50100, стронцию - 20-48, кадмию -20-50 из 0,001 н. растворов азотнокислых солей вышеуказанных металлов. Способ получения углеминерального сорбента включает карбонизацию недробленой кости, костного шрота или костной муки в атмосфере инертного газа (азот, гелий, аргон) до 400-800 С со скоростью подъема температуры 0,5-10/мин, выдерживая при конечной температуре 1-3 ч. Печь охлаждают до 50-100 С, продолжая при этом подачу газа. В результате получают сорбент, названный нами углеминеральный сорбент КМТ. Эксикаторным методом по сорбции паров бензола определяют предельный сорбционный объем пор ,весовым методом по сорбции азота - удельную поверхность. В статических условиях определяют сорбционную емкость по 2, 2, Р 2. Количество адсорбированного металла определяют по разности концентраций исследуемого раствора до и после адсорбции. В качестве исследуемого раствора используют растворы азотнокислых солей указанных выше металлов, содержащих 50-160 мг/л исследуемого металла. Полученный продукт измельчают до частиц размером 0,1-5 мм и выделяют фракцию с размером частиц 0,1-1,0 мм, которую затем увлажняют 1-3 -м водным раствором крахмала или пищевого желатина, или метилцеллюлозы (МЦ), или -КМЦ. Влажную массу 3 5875 1 продавливают через сито 1 или 2, раскладывают тонким слоем и сушат при комнатной температуре в течение суток. Полученную смесь дополнительно обрабатывают кальция стеаратом. Данную операцию можно делать и другим способом влажную массу раскладывают на противни и шпателем делят массу на мелкие кусочки, сушат, дополнительно обрабатывают стеаратом кальция. Полученное средство прессуют в виде таблеток или формуют в виде гранул или микросфер и сушат до остаточной влажности 2-10 . Сравнение нового энтеросорбента и способа его получения с известным (прототип) показывает, что общим является использование в качестве связующего крахмала, а в качестве субстанции - углеродсодержащего материала, который измельчают, обрабатывают связующим, формуют и сушат. Новым в заявляемом энтеросорбенте и способе его получения является следующее в качестве субстанции вместо АУВМ используют сорбент КМТ с размером частиц 0,10-1,00 мм, удельной поверхностью до 120 м 2/г, объемом пор от 0,14 до 0,80 см 3/г. Причем сорбент КМТ содержит не менее 80 фосфата кальция в форме гидроксиапатитаСа 10(РО 4)6(ОН)2 и до 20 углеродный компонент (уголь) субстанцию увлажняют не водой, как в прототипе, а 1-3 -м водным раствором связующего, массу перемешивают и продавливают через сито 1 или 2 или раскладывают на противни и шпателем делят массу на мелкие кусочки, сушат при комнатной температуре в течение суток дополнительная обработка кальция стеаратом до конечной концентрации 0,5-1,5 мас. . Энтеросорбент и способ его получения иллюстрируются следующими примерами. Пример 1. 100 кг обезжиренной недробленой кости или костного шрота, или костной муки помещают в печь, снабженную ловушкой и приемником для газообразных и жидких продуктов разложения костного сырья, и карбонизуют в атмосфере инертного газа или без доступа воздуха до 600 С со скоростью подъема температуры 5/мин, выдерживая при конечной температуре 3 ч. Затем печь охлаждают до 80 С, продолжая при этом подачу газа. В результате получают 50 кг углеминерального сорбента КМТ со следующими характеристиками объем пор 0,80 см 3/г удельная поверхность 120 м 2/г,сорбционная емкость из 0,001 н. водного растворапо свинцу 100 по стронцию 48 по кадмию 50. Полученный сорбент измельчают до частиц размером 1-5 мм, просеивают через сита,выделяют фракцию с размером частиц до 0,63 мм. 5 кг сорбента КМТ с размером частиц до 0,63 мм загружают в смеситель и при перемешивании массу увлажняют 7 л 3 -го раствора крахмала (0,21 кг крахмала растворяют в 7 л воды), продавливают через сито 2 или 1, раскладывают тонким слоем на противни, сушат при комнатной температуре в течение суток, дополнительно обрабатывают 0,055 кг кальция стеарата и получают энтеросорбент следующего состава, мас.связующее 4,0 кальция стеарат 1,0 сорбент КМТ остальное. Полученную массу помещают в пресс-форму, прессуют в виде таблеток массой 0,5 г и сушат до остаточной влажности не более 10 . 4 5875 1 Пример 2-7. Осуществляют как пример 1 с тем отличием, что варьируют температуру карбонизации (табл. 1). Пример 8-12. Осуществляют как пример 1-7 с тем отличием, что варьируют количество связующего и размер частиц сорбента КМТ (табл. 2). Пример 13. Осуществляют как пример 1 с тем отличием, что в качестве связующего используют пищевой желатин. Пример 14. Осуществляют как пример 1, 13 с тем отличием, что в качестве связующего используют метилцеллюлозу, а полученную массу гранулируют. Пример 15. Осуществляют как пример 1, 13, 14 с тем отличием, что в качестве связующего используют -КМЦ, а полученную массу формуют в виде микросфер. Пример 16. По способу прототипу получают активированный углеродный материал в виде ткани(АУВМ) с объемом пор 0,80 см 3/г, удельной поверхностью 1300 м 2/г, размером частиц 0,1 мм и определяют его сорбционные характеристики в условиях, аналогичных условиям определения этих характеристик для углеминерального сорбента КМТ. Полученные данные приведены в табл. 1 (пример 16). Пример 17. 100 г АУВМ, полученного, как описано в примере 16, измельчают до частиц размером 30 мкм, увлажняют при перемешивании 200 мл воды, обрабатывают 4 -ым крахмальным гелем, который вводят в увлажненный АУВМ до конечной концентрации 4 мас. , затем прессуют в виде таблеток при рабочем давлении 70 кг/см 2, сушат и определяют прочность и распадаемость. Полученные характеристики таблеток приведены в табл. 2 (пример 17). Сорбционная емкость и другие характеристики энтеросорбентов, полученных по примерам 1-17, сведены в табл. 1, 2. Таблица 1- прототип. Как видно из табл. 1, карбонизацию костного сырья лучше проводить при температуре 500-800 С, так как сорбент, полученный при меньшей температуре, имеет сорбционную емкость по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам на 5-10 ниже, чем у сор 5 5875 1 бентов, полученных при 500-800 С. Кроме того, разложение костного сырья при температуре 500 С протекает не полностью (сорбент КМТ имеет коричневую, а не черную окраску). Проводить процесс при более высоких температурах (850 С и выше) также нецелесообразно, поскольку, как видно из табл. 1, пористость и сорбционные характеристики не улучшаются. Таблица 2 Размер Состав энтеросорбента (мас. ) частиц кальция сорбент сорбента связующее стеарат КМТ КМТ 1,0 крахмал 5,0 0,5 94,5 0,63 2,5 1,0 96,5 0,10 1,0 1,5 97,5 0,05 4,0 1,0 95,0 1,20 2,5 0,5 97,0 0,63 желатин 4,0 1,0 95,0 0,63 метилцеллюлоза 4,0 1,0 95,0 0,63 -КМЦ 4,0 1,0 95,0 0,03 крахмал 4,0 Прочность таблеРаспадаеток или гранул на мость, мин. сжатие, кг. 1,5 5,0 3,7 4,8 2,6 6,0- прототип. Согласно примерам 8-11 получен энтеросорбент в виде таблеток черного цвета без запаха и вкуса со следующими характеристиками масса одной таблетки 0,5155 диаметр 110,3 мм высота 4,0-4,4 мм прочность (на сжатие) 1,5-5,0 кг распадаемость 1,5-6,0 мин. Следует отметить, что использовать субстанцию с гранулометрическим размером частиц выше 1,0 мм (пример 12) нецелесообразно, так как на поверхности таблеток появляются вкрапления, т.е. таблетки получаются не черного, а серовато-черного цвета. Кроме того, таблеточная масса в этом случае имеет низкие показатели сыпучести, что приводит к неравномерному дозированию массы и значительным ее потерям. Согласно примерам 13-15 получен энтеросорбент в виде гранул и микросфер, которые имеют следующие характеристики диаметр 0,5-2,0 мм прочность на сжатие 4,5-6,0 кг распадаемость 1,5-4,0 мин. Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый энтеросорбент, который назван нами Кальфосорб, и способ его получения позволяют значительно улучшить не только сорбционную емкость по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам, но и существенно (в 1-2 раза) улучшить прочностные показатели таблеток при сохранении хорошей их распадаемости (1-2 мин.). Проведенные токсикологические и фармакологические испытания показали, что энтеросорбент безопасен при однократном и курсовом введении в дозах до 0,3 г/кг и обладает выраженными детоксицирующими свойствами при бактериальных и эндогенных токсемиях. В испытаниях на животных изучение детоксицирующих свойств на модели бактериальной и гистотоксической токсемии (при комбинированной радиационно-термической травме) показало, что энтеросорбент при энтеральном введении в дозе 100 мг/кг после 6 5875 1 травмы оказывает отчетливый детоксицирующий эффект по различным критериям, в частности, снижает уровень бактериальной эндотоксемии, накопление токсических олигопептидов в крови и ослабляет общую токсемию, оцениваемую по содержанию цитотоксических факторов в крови. Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что изобретение по сравнению с известными позволяет 1) в 2-3 раза снизить энергозатраты 2) существенно упростить способ получения углеродсодержащего материала и сам способ получения энтеросорбента 3) в 2-3 раза улучшить сорбционную активность энтеросорбента по выведению токсичных металлов и радионуклидов 4) в 1,5-2 раза увеличить выход субстанции (углеродсодержащего материала) и снизить стоимость сорбента. Источники информации 1.1834844, 3, МПК С 01 В 31/08, 1993. 2.2027437, МПК А 61 К 33/44, 1995. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.