способ получения углеродного энтеросорбента

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО ЭНТЕРОСОРБЕНТА, включающий измельчение активированных углеродных волокон, увлажнение, обработку связующим, прессование и высушивание, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емкости энтеросорбента, углеродные волокна измельчают до длины моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм, а в качестве связующего используют крахмальный гель, который вводят в увлажненные волокна до конечной концентрации 2-6 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится медицинской промышленности, а именно к производству углеродных сорбентов медицинского назначения, используемых перорально при острых отравлениях и других эндо- и экзогенных интоксикациях, в том числе возникающих при радиационном облучении.

В настоящее время одной из актуальных проблем в области энтеросорбции является поиск новых удобных в применении материалов, обладающих высокими сорбционными свойствами в отношении широкого спектра токсических веществ.

Известны способы получения углеродных энтеросорбентов, например:

- частицы активированного угля, расположенные в форме концентрических слоев, образующих гранулу, обрабатывают фармацевтическим связующим, способным растворяться в пищеварительном тракте;

- диспергированные в воде сферические углеродные частицы обрабатывают в два этапа: сначала высокополимерными веществами: поливиниловым спиртом (ПВС), полиэтиленгликолем, метил- и карбоксиметилцеллюлозой, в сочетании с гелями на основе гидроксида алюминия, а затем аммиаком.

Прототипом заявляемого изобретения является способ получения углеродного энтеросорбента (1), включающий измельчение углеродных волокон до длины моноволокна 30-60 мкм и их обработку ПВС в качестве связующего, прессование и высушивание.

Однако осуществление способа-прототипа связано с рядом трудностей. В качестве связующего используют дефицитный импортный реактив - ПВС. Образование большого количества пылевых углеродных частиц при измельчении в шаровой мельнице до длины моноволокна 30-60 мкм - аварийноопасно, т.к. может вызвать короткое замыкание. Но наиболее существенным недостатком являются невысокие показатели соpбционных свойств получаемого энтеросорбента, так, сорбционная емкость по метиленовому голубому составляет 150-200 мг/г, а по трипсину 24-30 мг/г белка.

Цель изобретения - повышение сорбционной емкости энтеросорбента. Параллельная цель - оптимизация технологии получения нового материала. Для достижения цели в способе, где активированные углеродные волокна измельчают, увлажняют, обрабатывают связующим, прессуют и высушивают, измельчение проводят до длины моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм, а в качестве связующего используют крахмальный гель, который вводят в волокна до конечной концентрации 2-6%.

Крахмальный гель с высокой степенью вязкости получают в два этапа: 1-3% -ный раствор крахмала нагревают до температуры 90^оС и вводят в него суспензию крахмала в воде, выдержанную в течение 4-7 минут при температуре 20-30^оС.

Сравнение нового и известных способов показывает, что общим является использование в качестве основы активированных углеродных волокон, которые измельчают, обрабатывают связующим, прессуют и высушивают.

Новым в способе получения энтеросорбента является:

- измельчение углеродных волокон до заданной длины моноволокна (наличие в составе материала волокон с длиной моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм);

- обработка крахмальным гелем, характеризующимся высокой степенью вязкости;

- подбор диапазона оптимальных конечных концентраций связующего.

Предложенная совокупность признаков обеспечивает достижение неожиданного эффекта;

- увеличение вязкости крахмала и превращение его в гель способствует его преимущественному распределению по поверхности измельченных волокон без проникновения в структуру пор волокон (сохранение капиллярно-пористой конфигурации и связанной с ней сорбционной емкостью материала);

- крахмальный гель улучшает прессование энтеросорбента благодаря качественному склеиванию волокон в местах их соприкосновения, что повышает прочность получаемых таблеток или гранул;

- наличие крахмала как компонента в составе нового энтеросорбента расширяет спектр токсинов путем связывания и образования нерастворимых органических комплексов со спиртами, жирными кислотами, фенолами, нитропарафинами, пиридином;

- повышение сорбционной емкости объясняется также использованием гильотинной резки и шнекового экструдера для измельчения волокон до длины моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм в отличие от шаровой мельницы в способе-прототипе, где происходят недоконтролируемые разрушения частиц до длины моноволокна 30-60 мкм и существенные конфигурационные изменения капилярно-пористой структуры материала;

- использование указанных средств (гильотина, экструдер) для измельчения волокон исключает засорение металлическими частицами, которые привносятся в энтеросорбент при измельчении волокон на шаровой мельнице в способе-прототипе;

- измельчение волокон до заявляемой длины моноволокна исключает возникновение констипационных осложнений при применении высоких доз энтеросорбента, что отмечается при введении препарата по способу-прототипу и препарата "Карболен";

- оптимизация технологии получения энтеросорбента за счет исключения дефицитных компонентов (ПВС в качестве связующего в способе-прототипе), а также за счет устранения пожаро- и взрывоопасных ситуаций благодаря уменьшению пыления углеродных частиц.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения способа и примерами испытания полученного энтеросорбента.

П р и м е р 1. 100 г активированного волокнистого углеродного увлажненного материала марки АУВМ "Днепр"-МН (ТУ 06-667-86, изготовитель Броварской завод порошковой металлургии, Украина) измельчают сначала путем резки в устройстве гильотинного типа, а затем пропускают через экструдер типа ЧП-2-90х25. Получают частицы с длиной моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм и толщиной моноволокна 6-12 мкм, которые равномерно перемешивают с 200 мл воды.

1 г крахмала в 100 мл воды нагревают при 90^оС до образования однородного раствора, к полученному раствору добавляют 3%-ную суспензию крахмала (3 г крахмала в 100 мл воды) до образования крахмального геля.

Полученный гель вводят в увлажненную углеродную массу, перемешивают с помощью лопастной мешалкой до конечной концентрации 4%.

Порции смеси вводят в пресс-формы и прессуют при рабочем давлении 70 кг/см². Полученные таблетки сушат в две стадии:

I - при 95^оС в течение 30 мин

II - при 130^оС в течение 20 мин

Получаемый энтеросорбент характеризуется следующими физико-химическими показателями: Полная массоемкость, % 166,0 Объем пор, 10^-7, м³/г 19,05 Удельная поверхность, м²/г 1290,5

П р и м е р 2. 100 г активированного волокнистого углеродного увлажненного материала марки УМВС (ТУ-6-16-20001-91, изготовитель НПМП "Авангард", г. Киев, Украина) измельчают сначала путем резки в устройстве гильотинного типа, а затем пропускают через экструдер типа ЧП-2-90х25. Получают частицы с длиной моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм и толщиной моноволокна 6-12 мкм, которые равномерно перемешивают в 200 мл воды.

1 г крахмала в 100 мл воды растворяют и нагревают до 90^оС до образования однородного раствора. К полученному раствору добавляют 1%-ную суспензию крахмала и выдерживают до образования геля. Полученный гель вводят в увлажненную углеродную массу до конечной концентрации 2% и перемешивают с помощью лопастной мешалки. Смесь прессуют до получения гранул, которые сушат до остаточного количества влаги не менее 1%. Получаемый антеросорбент характеризуется следующими физико-химическими показателями: Полная массоемкость, % 171,0 Объем пор, 10^-7 м³/г 20,2 Удельная поверхность, м²/г 1150,0

П р и м е р 3. 100 г активированного волокнистого углеродного увлажненного материала АУТМ (ТУ-6-16-3091-89, изготовитель Светлогорский п/о "Химволокно", Беларусь) измельчают в экструдере типа ЧП 2-90х25. Получают частицы с длиной моноволокна 1-3 мм и 30-100 мкм, толщиной моноволокна 6-12 мкм, которые равномерно перемешивают с 200 мл воды.

1 г крахмала в 100 мл воды нагревают при 90^оС до образования однородного раствора, к полученному раствору добавляют 3%-ную суспензию крахмала (3 г крахмала в 100 мл воды) и перемешивают до образования геля.

Полученный гель вводят в увлажненную углеродную массу, перемешивают с помощью лопастной мешалки до конечной концентрации крахмала 6%. Смесь вводят в пресс-форму и прессуют при рабочем давлении 70 кг/см². Полученные таблетки сушат в 2 стадии: сначала при 95^оС в течение 30 мин, при 130^оС в течение 20 мин.

Получаемый энтеросорбент характеризуется следующими физико-химическими показателями: Полная массоемкость, % 178,5 Объем пор, 10^-7 м³/г 20,4 Удельная поверхность, м²/г 1063,5

Получаемый энтеросорбент испытывают, изучая сорбционную способность по отношению к панкреатическим ферментам, например в отношении трипсина.

П р и м е р 4. Адсорбцию трипсина осуществляют из его водных растворов с концентрацией от 0,1 до 2,0 мг/мл в статических условиях. В пробирку с 5 мл раствора фермента помещают 20 мг уравновешенного энтеросорбента, полученного согласно примеру 1-3, а также при конечной концентрации крахмала в энтеросорбенте 1 и 8%. Пробы отбирают через 15, 30, 60, 120 мин. Концентрацию белка определяют по методу Лоури (4), активность иммобилизованного на углях трипсина по методу Бородинской (5).

Результаты приведены в таблице.

Анализ результатов испытания подтверждает объективность выбора заявляемых условий выполнения нового способа, которые обеспечивают оптимальность сорбционных и прочностных характеристик получаемого энтеросорбента в виде таблеток или гранул.

Сравнение нового и известных способов получения энтеросорбентов показывает, что получаемый материал характеризуется более высокими сорбционными свойствами: сорбционная емкость по метиленовому голубому для нового энтеросорбента - 450-800 мг/г, для сорбента - прототипа 150-200 мг/г, для базового сорбента "карболен" - 60-80 мг/г, а по трипсину для нового энтеросорбента - до 70,0 мг/г, для сорбента-прототипа 30,0 мг/г.