Эпоксимодифицированные полисахаридные гели в химии гуминовых, гуминоподобных веществ и препаратов на их основе

Актуальность работы. Гуминовые кислоты являются составной частью объектов природного происхождения (лечебные грязи, торфяные и угольные ископаемые) и находят самостоятельное применение в медицинской практике и фармации. Препараты гуминовых кислот являются альтернативными для лиц с противопоказаниями к нативному грязелечению [2]. Поэтому создание оригинальных фармакотерапевтических препаратов с биостимулирующими и репаративными свойствами, средств для косметологии на основе гуминовых и гуминоподобных веществ, остаётся актуальным и приоритетным направлением исследований [92,106].

В последние годы наблюдается также активизация исследований в области очистки и стандартизации биологически активных веществ гуминоподобно-го типа, что в первую очередь связано с антропогенным загрязнением пелоидов [1,5]. Одной из главных проблем на пути разработки теории и практики применения пелоидопрепаратов является недостаточная изученность гуминовых кислот (как компонентов пелоидов), которые обуславливают их терапевтическую эффективность [5, 121], а так же наличие их антропогенных загрязнителей [1]. С другой стороны, нет четких представлений об особенностях структурны гуминовых кислот, выделенных из различных типов лечебных грязей. Отсутствие методологических подходов к анализу органических объектов стохастического характера и численному описанию их строения привело к тому, что определение класса гуминовых веществ до сих пор базируется на способе извлечения из природных объектов, а их классификация на процедуре фракционирования [78]. Использование современных физико-химических методов исследования (спектроскопические, хроматографические) преследует цель получения сравнимых характеристических данных с нативного образца гуминовых кислот. Поэтому образцы ГК часто практически не подвергают фракционированию и очистке, что оставляет нерешенной проблему наличия примесных органических и неорганических компонентов [178, 215]. Разногласия, имеющиеся в литературных источниках, связаны с большой разновидностью гуминовых веществ, и в значительной степени со сложностью их фракционирования [208]. С другой стороны, методы фракционирования: хроматография, мембранное разделение, ультрацентрифугирование ограничиваются только определением молекулярных масс у отдельных фракций [71, 178]. Нереализованным на сегодняшнее время остается использование тандемных хроматографических методов с последующим их инструментальным анализом. Практически не исследованными остаются сравнительные характеристические показатели гуминовых кислот и гуминопо-добных веществ, содержащихся в некоторых лекарственных препаратах (поли-фепан, чага и др.).

В этой связи разработка новых способов фракционирования гуминовых и гуминоподобных веществ, безусловно актуальна и перспективна.

Цель исследования. Целью работы является определение ключевых компонентов и поиск возможных структурных фрагментов гуминовых веществ в препарате ФиБС, а так же сравнительная характеристика нативных и хрома-тографически очищенных фракций гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, выделенных из различных объектов природного происхождения и лекарственных препаратов (полифепан, чага).

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить хроматографическими методами наличие структурных компонентов гуминовых веществ в лекарственном препарате ФиБС и изучить их качественные характеристики.

2. Изучить возможность использования хроматографической очистки на перешитых декстрановых сорбентах при мягких режимах элюции щелочных экстрактов гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, выделенных из лечебных грязей и лекарственных препаратов (полифепан, чага).

3. Определить эффективность тандемного варианта хроматографирова-ния при фракционировании гуминовых кислот и гуминоподобных веществ исследуемых объектов (полифепан, чага, лечебные грязи).

4. Исследовать возможность хроматографирования на адсорбентах аффинного типа гуминовых кислот, выделенных из лечебной грязи.

5. Определить с помощью методов ЯМР-, ИК-, ЭПР-спектроскопии, СМН-элементного анализа структурные компоненты гуминовых кислот и гуминоподобных веществ в лечебных грязях и лекарственных препаратах.

Научная новизна исследования. Впервые разработан метод определения ключевых компонентов препарата ФиБС (кумарин и коричная кислота) методом неклассической аффинной хроматографии и проанализированы качественные характеристики минорных примесей в нем.

Впервые рассмотрена сравнительная характеристика гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, выделенных в стандартных условиях из различных природных объектов, находящих применение в медицинской практике.

Для очистки и фракционирования щелочных экстрактов гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, полученных в одинаковых условиях из различающихся лечебных грязей и лекарственных препаратов (чага и полифепан), впервые применили тандемный вариант с использованием перешитых полиса-харидных сорбентов. Затем их хроматографические фракции были инструментально исследованы с применением методов спектрального анализа.

Впервые осуществлен синтез нового адсорбента аффинного типа на основе сефадекса в-100.

Научно-практическая значимость работы. Совокупность полученных физико-химических характеристик гуминовых и гуминоподобных веществ, выделенных из различающихся природных объектов и лекарственных препаратов, являются основой дальнейших исследований по созданию новых лекарственных средств на их основе. Особенности качественного состава препарата ФиБС (с учётом минорных компонентов) должны быть учтены при разработке и стандартизации пелоидопрепаратов и биостимуляторов. На основании данных, полученных при выполнении работы, разработаны методические рекомендации по оптимизации способов выделения и хроматографической очистки гумино-вых кислот и гуминоподобных веществ.

С использованием современных физико-химических методов определены структурные особенности изученных нативных гуминовых и гуминоподобных веществ и их хроматографических фракций.

Положения, выносимые на защиту:

— Результаты по изучению качественных характеристик состава препарата ФиБС хроматографическими методами;

— Идентификация микропримесей в препарате ФиБС;

— Результаты хроматографирования гуминовых кислот на азоадсорбен-тах аффинного типа;

— Данные хроматографического способа очистки и фракционирования гуминовых кислот и гуминоподобных веществ с использованием по-лисахаридных гелей в тандемном варианте;

— Сравнительная оценка физико-химических и хроматографических особенностей гуминовых кислот и гуминоподобных веществ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на областных и региональных научных конференциях: Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы медицины и биологии» (Кемерово, 2004). Международных конференциях: XI конференция «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии, и экологии. 1 Т +МЕ' 2003» (Украина, Крым, Ялта — Гурзуф, 2003) — на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003) — VI международной научно — практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (Кемерово, 2005) — IX международной научнопрактической конференции «Химия — XXI век: новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2006) — Международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006).

Публикации. Основные материалы исследований опубликованы в 14 печатных работах и методическом пособии.

Внедрение результатов работы. По результатам исследования разработаны методические рекомендации «Способы выделения, концентрирования и очистки гуминовых и гуминоподобных веществ из объектов природного происхождения», которое внедрено в научно-исследовательскую работу Института экологии человека СО РАН (Акт внедрения от 25.10.2006 г.), ГОУ ВПО Кемеровской государственной медицинской академии Росздрава (Акт внедрения от 16.01.2007 г.), ГОУ ВПО Кемеровского технологического института пищевой промышленности (Акт внедрения от 10.11.2006).

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории ГОУ ВПО Кемеровская государственная медицинская академия Росздрава в соответствии с планом НИР ГОУ ВПО КемГМА Росздрава (№ госрегистрации 0120.506 552).

Личный вклад автора состоит в планировании, организации и проведении исследований по всем разделам диссертации, включая разработку направлений исследований, сбор и анализ информации, выбор методов, интерпретации результатов, написании диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), экспериментальной части (главы 2, 3, 4, 5), выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 148 страницах, содержит 11 таблиц, 44 рисунка. Библиографический список включает 242 источника, из них 119 на иностранных языках.

122 ВЫВОДЫ.

1. Показана возможность идентификации и микропрепаративного накопления ключевых компонентов препарата ФиБС в образце с использованием метода неклассической аффинной хроматографии.

2. С помощью адсорбента аффинного типа были впервые накоплены и подвергнуты анализу минорные компоненты препарата ФиБС, что позволило идентифицировать их как кремнийорганические соединения и производные фталевой кислоты.

3. С помощью хроматографического тандемного варианта на перешитых поли-сахаридных гелях показана возможность выделения и очистки двух основных водо-растворимых фракций как из лечебной грязи, так и из некоторых лекарственных препаратов (чага, полифепан). Предложенный хроматогра-фический тандемный метод выделения и очистки гуминовых кислот и гуми-ноподобных веществ является альтернативным вариантом для их углубленного изучения.

4. Нативные образцы и фракции, полученные в тандемном варианте хроматографирования из всех изученных объектов (чага, полифепан, два вида лечебной грязи, гумат натрия фирмы А1с1пс11), были исследованы с использованием методов ЯМР С13, ИК, ЭПР — спектроскопии, СМН-элементного анализа, при этом некоторые физико-химические характеристики гуминоподобных веществ из лекарственных препаратов были получены нами впервые.

5. С помощью комплекса физико-химических методов осуществлена сравнительная характеристика гуминовых кислот и гуминоподобных веществ в изучаемых объектах, а также в их хроматографических фракциях.

6. Выделенные при щелочной экстракции из лекарственных препаратов чага и полифепан образцы гуминоподобных веществ по своим физико-химическим характеристикам соответствуют параметрам стандарта гуминовой кислоты фирмы А1с1псЬ.

7. Определены характерные физико-химические параметры гуминовых кислот выделенных из лечебных грязей различного типа.