1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29743
(51) C08H 5/02 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1707.1
(22) 06.11.2013
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(72) Муканов Канатбек Нуртазинович; Чопабаева
Назира Набиевна; Тасмагамбет Амандык Туракулы
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный технический университет им.
К.И. Сатпаева" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) Горчаков В.Д., Сергиенко В.И., Владимиров
В.Т. Селективные гемосорбенты. М.:Медицина,
1989, с.135
(54) СОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ЛИГНИНА ДЛЯ
ОЧИСТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
(57) 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. Сорбент,
полученный конденсацией лигнина с олигомером
эпихлоргидрина и последующим аминированием
хлоралкилпроизводного гексаметилендиамином,
содержит 11,40% общего, в том числе 8,40%
титруемого азота и обладает статической обменной
емкостью по 0,1 н раствору HCI 6,0 мг-экв/г, и
сорбционной емкостью по холестерину,
билирубину, триглицеридам и глюкозе
26,25-47,50 мкмоль/г, 0,113-0,165 мкмоль/г, 0,011-
0,017 ммоль/г, 0,016-0,029 ммоль/г соответственно.
(19)KZ(13)A4(11)29743

2. 29743
2
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 сорбент [Яунземс В.Р., Сергеева В.Н.,
Можейко Л.Н. Азотсодержащие производные
лигнина. I. Реакции лигнина и хлорлигнина с
аммиаком, гексаметилендиамином и тиомочевиной
// Изв. АН ЛатвССР. Сер.хим. 1967. №5. с.630-638],
полученный хлорметилированием лигнина соляной
кислотой в присутствии формальдегида с
последующим аминированием
хлорметилпроизводного гексаметилендиамином
(ГМДА). Недостатком сорбента является низкая
статическая обменная емкость (СОЕ) 1,39-3,73 мг-
экв/г. Сорбция эндогенных метаболитов
(холестерина, билирубина и т.д.) не проведена и не
известна.
Известен сорбент АН-21 [Горчаков В.Д.,
Сергиенко В.И., Владимиров В.Т. Селективные
гемосорбенты. М.:Медицина, 1989, с.135],
полученный аминированием хлорметилированного
макропористого сополимера стирола и
дивинилбензола ГМДА. Недостатком сорбента
является отсутствие сорбционной емкости (СЕ) по
холестерину, что обусловлено отсутствием
гидроксильных и других кислородсодержащих
групп, обладающих сродством к холестерину, а
также стерические затруднения, обусловленные
жесткой фиксацией сорбционно-активных
аминогрупп вблизи ароматическоо ядра.
Наиболее близким по назначению и типу
функциональных групп к заявленному объекту
является сорбент [Горчаков В.Д., Сергиенко В.И.,
Владимиров В.Т. Селективные гемосорбенты.
М.:Медицина, 1989, с.135], полученный
аминированием хлорметилированного
макропористого сополимера стирола и
дивинилбензола моноэтаноламином (АН-02). Он
извлекает из сыворотки крови человека 4,19
мкмоль/г холестерина. При этом концентрация
холестерина в сыворотке понижается от 5,60 до 4,92
мкмоль/мл, что не достигает физиологического
показателя (4,1±0,8 мкмоль/мл).
Недостатком сорбента является низкая СЕ по
холестерину и недостаточная детоксикационная
активность по отношению к патологической
сыворотке крови.
Задачей изобретения является синтез сорбента
аминированием хлорметильных групп
макропористого сополимера лигнина и олигомера
эпихлоргидрина (ОЭХГ) ГМДА. Техническим
результатом является повышение СЕ по
холестерину и детоксикационной активности
сорбента.
Технический результат достигается синтезом
сорбента:
Сорбент синтезируют предварительной
экстракцией лигнина 1,5% NaOH при 60°С в
течение 1 часа и дальнейшей конденсацией
экстрагированного лигнина с ОЭХГ в бензоле при
массовом соотношении лигнин:ОЭХГ, равном 1:4,
при 60°С в течение 2 часов с последующим
аминированием полученного хлорпроизводного
ГМДА. СОЕ сорбента по 0,1 н раствору НСl
достигает 6,0 мг-экв/г при содержании азота 11,40%.
В ИК-спектре сорбента присутствуют
характеристические частоты первичных и
вторичных аминогрупп при 1550-1640 см-1
, а также
полосы валентных колебаний C-N связей при
1220 см-1
. Возрастание интенсивностей полос
совместных колебаний νOH, δC-O простых эфирных и
ОНспирт групп при 1270, 1000-1200 см-1
обусловлено
наложением частот этих групп, образующихся в
процессе конденсации лигнина с ОЭХГ, с
аналогичными группами в лигнине. Колебания
фенильных радикалов лигнина отчетливо
проявляются при 1614 см-1
.
Сорбент имеет среднеосновный характер.
Значение рКа, рассчитанной из кривой
потенциометрического титрования, равно 6,16.
Емкость по холестерину при сорбции из
сыворотки крови в условиях in vitro составляет
27,50 мкмоль/г. Опыты проводили аналогично
прототипу. Концентрацию холестерина в сыворотке
до и после контакта с сорбентом устанавливали
фотоколориметрически на УФ-спектрометре
(Specord 210plus, 2011) при длине волны 510 нм с
использованием стандартных диагностических
наборов реагентов фирмы «Vital Diagnostics» (Spb),
«Pliva-Lachema Diagnostika» (Чехия),
скомпонованных в соответствии с международными
требованиями. Результаты приведены в таблице 1.
Данные свидетельствуют, что предлагаемый
сорбент отличается от прототипа высокой СЕ по
холестерину, превосходящей его по этому
показателю в 6,56 раз. Концентрация холестерина
понижается от патологического уровня до
физиологической нормы 3,50 мкмоль/мл. Кроме
того, сорбент извлекает избыточное количество
других водо-, липидорастворимых компонентов -
билирубина, триглицеридов и глюкозы.

3. 29743
3
Таблица 1
Детоксикация сыворотки крови прототипом и заявляемым сорбентом.
Концентрация до/после контакта с сорбентами СЕСорбент Функциональная группа
холестерин,
мкмоль/мл*
мкмоль/г**
билирубин,
мкмоль/л*
мкмоль/г**
глюкоза,
ммоль/л*
ммоль/г**
Триглицерид
ы,ммоль/л*
ммоль/г**
Лигнин-
ОЭХГ-
ГМДА
5,70/3,50
27,50
23,0/9,8
0,165
7,2/5,7
0,019
2,60/1,53
0,014
Прототип 5,60/4,92
4,19
- - -
Физиологическая
норма
- 4,1±0,08 <20,5 <4,2-6,1 1,5±0,23
Примечание. В числителе - *размерность
концентрации до и после сорбции; в знаменателе -
**размерность СЕ;
Повышенная СЕ предлагаемого сорбента
обусловлена высоким содержанием и доступностью
сорбционно-активных гидроксильных, простых
эфирных и аминогрупп, имеющих сродство к
липопротеидным комплексам холестерина, что
достигается прививкой эпоксидного олигомера и
амина к высокопористому гидрофильному каркасу
лигнина. Эластичность и гибкость привитой азот-,
кислородсодержащей макромолекулярной цепи
обеспечивают эффективное поглощение таких водо-
и липидорастворимых токсических веществ как
холестерин, билирубин, триглицериды и глюкоза.
Существенным отличительным признаком
предлагаемого технического решения от прототипа
является удачное сочетание эфирных,
гидроксильных, первичных и вторичных
аминогрупп, привитых к матрице лигнина и
обеспечивающих эффективное извлечение низко- и
высокомолекулярных эндотоксинов за счет
образования водородных и солевых связей.
Изобретение иллюстрируется следующими
примерами, указывающими оптимальные условия
получения сорбента на основе лигнина с высокой
СЕ по отношению водо- и жирорастворимым
токсическим веществам.
Пример 1. Сорбент на основе лигнина получают
предварительной экстракцией лигнина 1,5% NaOH
при 60°С в течение 1 часа и дальнейшей
конденсацией экстрагированного лигнина с ОЭХГ в
бензоле при их массовом соотношении, равном 1:4,
в течение 2 часов при 60°С с последующим
аминированием хлоралкилпроизводного ГМДА при
массовом соотношении 1:1,5 в течение 3 часов при
40°С. СОЕ сорбента по 0,1 н раствору HCI достигает
6,0 мг-экв/г при содержании общего азота 11,40%, в
том числе титруемого 8,40%.
Пример 2. Сорбент на основе лигнина получают
аналогично примеру 1 аминированием
хлоралкилпроизводного ГМДА при массовом
соотношении 1:1,5 в течение 3 часов при 100°С.
Обменная емкость по 0,1 н раствору HCl достигает
4,68 мг-экв/г, содержание общего азота 10,36%,
титруемого - 6,55%.
Пример 3. Сорбент на основе лигнина получают
аналогично примеру 1 при соотношении
хлоралкилпроизводного лигнина к ГМДА, равном
1:0,5 масс.ч. Обменная емкость по 0,1 н раствору
HCI достигает 3,72 мг-экв/г, содержание общего
азота 7,85%, титруемого - 5,21%.
Пример 4. Сорбцию проводят сорбентом на
основе лигнина, синтезированным по примеру 1, из
сыворотки, полученной центрифугировнием крови
человека, взятой натощак из локтевого сгиба.
Исходная концентрация холестерина - 5,70
мкмоль/мл, билирубина - 23,0 мкмоль/л,
триглицеридов - 2,60 ммоль/л, глюкозы - 7,2
ммоль/л; после контакта с сорбентом - 3,50
мкмоль/мл (СЕ=27,5 мкмоль/г), 9,8
(СЕ=0,165 мкмоль/г), 1,53 ммоль/л (СЕ=0,014
ммоль/г), 5,7 ммоль/л (СЕ=0,019 ммоль/г)
соответственно. Остальные примеры приведены в
таблице 2.
Таблица 2
Очистка сыворотки крови сорбентом на основе лигнина.
Концентрация до/после контакта с сорбентами СЕСорбент
холестерин,
мкмоль/мл
мкмоль/г
билирубин,
мкмоль/л
мкмоль/г
глюкоза,
ммоль/л
ммоль/г
триглицериды,
ммоль/л
ммоль/г
7,7/3,9
47,50
17,3/7,5
0,123
8,5/6,2
0,029
3,10/1,75
0,017
Лигнин-ОЭХГ - ГМДА
5,2/3,1
26,25
15,7/6,70
0,113
6,6/5,3
0,016
2,30/1,40
0,011

4. 29743
4
Концентрация до/после контакта с сорбентами СЕСорбент
холестерин,
мкмоль/мл
мкмоль/г
билирубин,
мкмоль/л
мкмоль/г
глюкоза,
ммоль/л
ммоль/г
триглицериды,
ммоль/л
ммоль/г
Прототип 5,60/4,92
4,19
- - -
Физиологическая норма 4,1±0,08 <20,5 <4,2-6,1 1,5±0,23
Как видно из таблицы 2, предлагаемый сорбент
на основе лигнина по сравнению с прототипом
обладает повышенной СЕ по холестерину до 26,25-
47,50 мкмоль/г. Кроме того, снижает
патологическое содержание других жиро-,
водорастворимых веществ до физиологической
нормы путем их сорбционного извлечения.
Заявляемый сорбент обеспечивает адекватную
нормализацию биохимических показателей
биологической жидкости и снижает токсическое
влияние указанных метаболитов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сорбент на основе лигнина для очистки
биологических жидкостей от водо-,
липидорастворимых токсических веществ,
полученный предварительной экстракцией лигнина
1,5%-ным раствором гидроксида натрия при 60°С в
течение 1 часа и дальнейшей конденсацией
экстрагированного лигнина с олигомером
эпихлоргидрина в бензоле при их массовом
соотношении 1,0:4,0 в течение 2 часов при 60°С с
последующим аминированием полученного
хлоралкилпроизводного гексаметилендиамином при
их массовом соотношении 1:(0,5-1,5) в течение 0,5-3
часов при 40-100°С, содержащий 7,85-11,40% азота,
в том числе титруемого 5,21-8,40% и обладающий
статической обменной емкостью по 0,1 н раствору
соляной кислоты, равной 3,72-6,0 мг-экв/г и
сорбционной емкостью по отношению к
холестерину, билирубину, триглицеридам и
глюкозе, равной 26,25-47,50 мкмоль/г, 0,113-0,165
мкмоль/г, 0,011-0,017 ммоль/г, 0,016-0,029 ммоль/г
соответственно.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова