КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ, 2014, том 76, № 2, с. 157-163
УДК 541.183
ВЛИЯНИЕ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ С КАТИОННЫМИ ПАВ НА АДСОРБЦИЮ ФЛАВОНОИДОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМА
© 2014 г. В. Н. Барвинченко, Н. А. Липковская, Т. В. Федянина, А. А. Ругаль
Институт химии поверхности Национальной академии наук Украины 03164 Киев-164, ул. Генерала Наумова, 17 Поступила в редакцию 30.04.2013 г.
Спектрофотометрическим методом изучено влияние катионных ПАВ декаметоксина и мирамисти-на на физико-химические свойства природных флавоноидов кверцетина и рутина в области физиологических значений рН. Установлено, что в результате взаимодействий с данными катионными ПАВ изменяются спектральные характеристики растворов флавоноидов и существенно увеличивается их адсорбция на поверхности высокодисперсного кремнезема по сравнению с водными растворами. Показано, что эффективность адсорбции флавоноидов из растворов декаметоксина и мира-мистина определяется величиной рН раствора, степенью гидрофобности флавоноида и природой катионного ПАВ.
БО1: 10.7868/80023291214010030
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день медицинская практика показала перспективность создания нового поколения лекарственных препаратов на основе композиции высокодисперсного пирогенного кремнезема (ВДК) [1] и лекарственных веществ как синтетического, так и растительного происхождения для лечения и профилактики различных заболеваний. Такие препараты обеспечивают процессы детоксикации на разных уровнях, освобождение всего организма от эндо- и экзотоксинов, нормализацию параметров гомеостаза, а за счет использования широкого спектра фармакологически активных соединений имеют широкий спектр терапевтического действия.
Биоактивные флавоноиды рутин и его агликон кверцетин [2], принадлежащие к группе витаминов Р, обладают антиоксидантными и хелатообра-зующими свойствами, проявляют высокую противовоспалительную, противовирусную активность, способны уменьшать проницаемость и ломкость капилляров, повышать их резистентность и находят широкое применение для лечения и профилактики различных заболеваний [3].
Ранее было установлено, [4, 5], что в среде полярных протоактивных растворителей (вода, спирт) адсорбция кверцетина на кремнеземе ничтожно ма-
ла и даже в оптимальных условиях составляет лишь 0.6 мкмоль/г (5%). Поэтому при разработке лекарственных препаратов актуальной задачей является повышение сорбируемости флавоноидов на поверхности ВДК. Так, экспериментально было найдено, что образование кверцетином и рути-ном супрамолекулярных комплексов с глобулярным белком сывороточным альбумином человека и водорастворимым полимером поливинилпир-ролидоном в растворе или непосредственно на поверхности кремнезема [4, 6, 7] приводит к существенному увеличению адсорбции флавонои-дов, а вид соответствующей зависимости от рН определяется сорбционными свойствами данных индивидуальных биополимеров.
Объектами настоящего исследования являются супрамолекулярные системы другого типа — самоорганизующиеся мицеллярные среды, образованные молекулами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Одними из наиболее эффективных антисептических средств широкого спектра действия [3] в настоящее время являются катион-ные ПАВ (КПАВ) мирамистин (МР) и декаметок-син (ДКМ).
CH3
O
II
w
CH^^(CH2)^N^^(CH2)1^CH3]Cl-
CH3
Мирамистин
O CH3 CH3 O
II I , I , II
^^CH-N-(CH2)irN-CH-^O
CH
3
CH
3
2Cl -
Декаметоксин
По своей структуре они принадлежат к геми-ни-ПАВ [8], молекулы которых состоят из двух гидрофобных хвостов и двух полярных головных групп, соединенных между собой фрагментом (спейсером). Количественное описание влияния данных ПАВ на адсорбцию флавоноидов из водных растворов на поверхности ВДК в литературе отсутствует, хотя учет адсорбционных взаимодействий имеет большое научное и прикладное значение при разработке и использовании лекарственных препаратов на основе таких систем.
Таким образом, целью настоящей работы было изучение взаимодействия двух структурно родственных соединений — рутина и кверцетина с катионными гемини-ПАВ декаметоксином и ми-рамистином в растворах и при адсорбции на поверхности ВДК.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали мирамистин производства "Инфамед" и декаметоксин опытного производства Института органической химии НАН Украины. Исходные растворы кверцетина, рутина (Sichuan Xieli Pharmaceutical Co. Ltd., Корея) и КПАВ готовили путем растворения точных навесок препаратов. Во всех экспериментах концентрация флавоноидов составляла 2 х 10-5 М, этанола — 4%, ионная сила ц = 0.2 М (NaCl).
Электронные спектры поглощения растворов регистрировали на спектрофотометре Specord M-40 (Carl Zeiss Jena, Германия) в кювете l = 1 см. Кислотность растворов определяли с помощью стеклянного электрода универсального иономера Hanna Instruments HI 221.
Адсорбцию флавоноидов на ВДК изучали при комнатной температуре 20 ± 1°С. К растворам объемом 20 мл, содержащим постоянную концентрацию флавоноида, фосфатный буфер для создания pH 3—8 и переменные концентрации КПАВ, добавляли, навеску 0.100 г сорбента и перемешивали в течение 120 мин, после чего отделяли сорбент центрифугированием в течение 15 мин при 8000 об/мин и регистрировали спектр раствора. С целью устранения влияния фона на анали-
тический сигнал А (поглощение света исследуемыми растворами) применяли метод гетерохроматической экстраполяции при двух длинах волн [9]. Концентрацию кверцетина и рутина в растворе после адсорбции определяли спектрофотомет-рически, исходя из предварительно найденных значений молярных коэффициентов экстинкции изучаемых флавоноидов в растворах КПАВ соответствующей концентрации (бФл_КПАВ).
Степень извлечения (Г, %) и величину адсорбции (а, моль/г) флавоноидов рассчитывали по формулам
Г = (С - [С]) х 100
С
и
а = С-СЖ, т
где С и [С] — соответственно исходная и равновесная концентрации адсорбата, моль/л; V — объем раствора, л; т — масса сорбента, г.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее нами было установлено [6, 7], что образование супрамолекулярных комплексов кверце-тина и рутина с сывороточным альбумином и по-ливинилпирролидоном является решающим фактором увеличения адсорбции флавоноидов на поверхности ВДК, а также изменения их спектральных характеристик. Известно, что ПАВ также существенно влияют на спектральные свойства флавоноидов, в частности, батохромные сдвиги полос поглощения кверцетина наблюдались в присутствии ПАВ различной природы: анионного — додецилсульфата натрия, катионного — бромида цетилтриметиламмония [10] и неионного — Тритона Х-100 [11]. Таким образом, учитывая, что изменение спектральных характеристик флаво-ноидов может свидетельствовать о взаимодействии между компонентами системы, первым этапом нашего исследования было изучение влияния МР и ДКМ на поглощение света рутином и
А
350
400
450 X, нм
А
0.3
350
400
450
X, нм
Рис. 1. Спектры поглощения растворов кверцетина (а) и рутина (б) при рН 3.0 (1—3) и 7.4 (4—6) в отсутствие (1, 4) и в присутствии МР (2, 5) и ДКМ (3, 6). СМР = 2.0 х 10-3 М, СДКМ = 8.0 х 10-3 М.
кверцетином в зависимости от рН и концентрации КПАВ в растворе.
Молекулы флавоноидов представляют собой два ароматических кольца (А и В), связанных
кислородсодержащим гетероциклом (кольцо С). В молекуле рутина атом водорода группы С3—ОН замещен на рутинозу.
ОН О
В спектрах поглощения кверцетина и рутина наблюдаются две полосы: в областях 240—280 нм и 300—400 нм, которые, согласно [12], обусловлены светопоглощением бензоильного (А + С кольца) и циннамоилового (В + С кольца) фрагментов их молекул соответственно. Влияние КПАВ на спектральные свойства гидроксифлавонов были изучены по изменению полосы поглощения в видимой области, поскольку полоса в области 240— 280 нм полностью перекрывается спектром поглощения МР, имеющим максимум при 264 нм.
На рис. 1 приведены спектры поглощения растворов кверцетина (а) и рутина (б) в отсутствие и в присутствии МР и ДКМ. Из сопоставления кривых видно, что в спектрах обоих флавоноидов наблюдаются батохромный сдвиг полос поглощения как при увеличении рН раствора (кривые 1, 2), так и при введении КПАВ (кривые 1—3 и 4—6).
Поскольку свойства растворов ПАВ существенно зависят от его концентрации [13] и принципиально изменяются при превышении критической
R — Н (кверцетин), R — рутиноза (рутин)
концентрации мицеллообразования (ККМ), мы исследовали влияние КПАВ на спектральные характеристики флавоноидов в широком интервале концентраций при физиологических значениях рН растворов (рис. 2) Такой подход позволяет также оценить значение ККМ исследуемых КПАВ в наших экспериментальных условиях.
Учитывая найденные ранее величины констант диссоциации кверцетина (рКа1 = 7.12) и рутина (рКа1(Рт) = 7.73) [14], можно заключить, что в выбранном интервале значений рН данные флаво-ноиды существуют либо в молекулярной форме (рН 3.0), либо в виде смеси молекулярной и де-протонированной форм (рН 7.4). Введение КПАВ в растворы с рН 3 и 7.4 приводит к батохромному сдвигу полос поглощения флавоноидов (^тах), достигающему предельных значений при концентрации МР ~ 1 х 10-3 М и ДКМ 4 х 10-3 М (рис. 2), которые соответствуют величинам ККМ данных ПАВ.
Другой спектральной характеристикой, подтверждающей образование супрамолекулярных
^max> нм
400
390
380
370
(а)
0 0.005 0.010 0.015
Спав, м
^max> нм
380
370
360 -
(б)
0 0.004 0.008 0.012
Спав, М
Рис. 2. Зависимости Xmax растворов кверцетина (а) и рутина (б) от концентрации ДКМ (1, 3) и МР (2, 4) при pH 3.0 (1, 2) и 7.4 (3, 4).
s(^max)
1 (а) ^max)
0 0.002 0.004 0.006 0.008
CПАВ, М
0.002 0.004
(б)
0.006 Спав, М
Рис. 3. Зависимости молярных коэффициентов экстинкции растворов кверцетина (а) и рутина (б) при Xmax от концентрации ДКМ (1, 2) и МР (3, 4) при pH 3.0 (1, 3) и 7.4 (2, 4).
комплексов, является изменение молярного коэффициента экстинкции растворов флавоноидов с увеличением концентрации КПАВ. Как видно из рис. 3, введение малых количеств КПАВ (СМР < < 6 х 10-5 М, СДКМ < (1-3) х 10-4 М) приводит к резкому уменьшению молярного коэффициента экстинкции кверцетина. Следует отметить,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.