Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1. Структура и свойства полимерных сорбентов для хроматографии
биологически активных веществ 9
-
Сорбенты на основе неорганических материалов 11
-
Сорбенты на основе органических материалов 13
* 1.1.2.1. Методы полимеризации, используемые для получения
Ъ органических носителей 13
-
Сорбенты, синтезированные на основе полисахаридов 15
-
Полиакриламидные сорбенты 16
-
Сорбенты на основе поливинила 17
-
Сорбенты, синтезированные на основе акрилатов и метакрилатов 17
-
Сорбенты для перфузионной хроматографии 18
-
Мембраны 19
*
1.1.2.8. Монолитные сорбенты 19
1.2. Равновесие и кинетика сорбционных процессов 21
1.2.1. Равновесие ионообменной сорбции 21
-
Пористость, проницаемость и набухание 21
-
Избирательность межмолекулярных взаимодействий органических
^ ионов с полимерными сорбентами, изотермы сорбции 24
л 1.2.2. Кинетика сорбции 30
-
Диффузионный поток и движущие силы диффузии 30
-
Лимитирующие стадии сорбционных процессов 31
-
Модель пленки Нернста-Планка 34
-
Диффузия внутри зерна ионита (гелевая кинетика) 37
* 1.3. Основы препаративного хроматографического разделения
многокомонентных смесей 39
1.3.1. Динамика сорбции как гетерогенный процесс 39
-
Классификация методов динамики сорбции и хроматографии 40
-
Препаративная хроматография биомолекул 42
-
Фронтальный метод сорбции, используемый в препаративной хроматографии биологически активных веществ , 43
-
Образование резких границ хроматографических зон 44
1.3.4. Приемы, используемые в масштабировании колоночной
жидкостной препаративной хроматографии 49
-
Увеличение объема загружаемого материала 49
-
Повторные циклы 49
-
Увеличение нагрузки на колонку и многократная подача 50
-
Увеличение диаметра колонки 50
-
Увеличение размера колонки по константе отношения высоты к диаметру... .51
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 53
2.1. Материалы 53
-
Структура и свойства антибактериального антибиотика эремомицина 53
-
Полимерные сорбенты, используемые в работе 55
-
Определение равновесной концентрации эремомицина 56
2.1.4. Исследование кислотно-основных свойств сорбентов 57
-
Исследование зависимости равновесных параметров сорбции от рН 58
-
Исследование влияния начальной концентрации антибиотика, ионной
силы и диэлектрической постоянной внешнего раствора на равновесные
параметры взаимодействия эремомицина с карбоксильными катионитами 59
-
Равновесные десорбционные опыты 59
-
Определение коэффициента распределения эремомицина между
подвижной и неподвижной фазами хроматографического носителя 60
2.1.9. Методика проведения экспериментов по кинетике взаимодействия
эремомицина с полимерными сорбентами 61
2.1.10. Математические модели, использованные для обработки и интерпретации
экспериментальных данных по кинетике взаимодействия эремомицина с
карбоксильными катионитами 61
2.1.11. Методики проведения экспериментов по динамике
взаимодействия эремомицина с полимерными сорбентами 63
-
Методика проведения ВЭЖХ-анализа эремомицина 64
-
Масштабирование препаративного хроматографического процесса выделения эремомицина из нативного раствора 64
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 65
3. РАВНОВЕСИЕ И КИНЕТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭРЕМОМИЦИНА
С ПОЛИМЕРНЫМИ СОРБЕНТАМИ РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРЫ 65
3.1. Исследование факторов, влияющих на кислотные свойства
карбоксильных катеонитов 65
3.1.1. Влияние степени пересеченности полимерных сорбентов на
кислотность карбоксильных катионитов 65
3.2. Исследование равновесных параметров взаимодействия
эремомицина с полимерными сорбентами различной структуры 70
-
Влияние степени ионизации катионитов на сорбцию эремомицина 70
-
Влияние начальной концентрации эремомицина, ионной силы
и диэлектрической постоянной внешнего раствора на равновесные
параметры взаимодействия эремомицина с карбоксильными катионитами 73
3.2.3. Изучение изотерм сорбции эремомицина на сорбентах с различной
структурой 75
3.3. Исследование кинетических параметров взаимодействия эремомицина
с полимерными сорбентами различной структуры 78
-
Влияние размера частиц на кинетические параметры взаимодействия эремомицина с карбоксильными катионитами группы БДМ и выбор математической модели для интерпретации экспериментальных данных 78
-
Определение размера сорбционного слоя катионитов группы БДМ для эремомицина. Исследование неравномерного характера распределения антибиотика на данных сорбентах при различных физико-химических условиях 82
5
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭРЕМОМИЦИНА
С КАРБОКСИЛЬНЫМ КАТИОНИТОМ БДМ-12 91
^ 4.1. Выбор элюента для осуществления фронтальной десорбции эремомицина
с карбоксильного катионита БДМ-12 92
4.2. Исследование влияния скорости десорбции на режим десорбции 93
-
Исследование влияния высоты хроматографической колонки на протекание динамического сорбционного процесса 94
-
Исследование влияния скорости подачи раствора эремомицина на колонку
на динамику взаимодействия антибиотика с катионита БДМ-12 95
4.5. Влияние ионной силы на динамику десорбции эремомицина на катионите
Ь БДМ-12 98
4.6. Масштабирование процесса хроматографического
выделения эремомицина 101
ВЫВОДЫ 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 106
Введение к работе
Совершенствование лечебно-диагностических процессов является наиболее актуальной задачей в области медицинских наук. Решение данной задачи связано с использованием высокоэффективных лекарственных средств, к числу которых относятся антибиотики нового поколения. В настоящее время они являются важнейшими противоопухолевыми и антибактериальными средствами, широко используемыми в практической медицине.
Антибактериальный антибиотик эремомицин - новый представитель группы полициклических гликопептидов, для которой характерна высокая бактерицидная активность в отношении грамположительных бактерий, а также медленная адаптация к ним микроорганизмов. Являясь структурным аналогом известного антибактериального антибиотика ванкомицина, эремомицин по химиотерапевтическим свойствам превосходит его в 2-10 раз, и, одновременно, менее токсичен.
Связывание эремомицина с бактериальной клеткой представляют собой сложный спектр физико-химических сорбционных взаимодействий цвиттериона антибиотика с клеточной стенкой бактерии. Аминосахара инициируют первичное связывание и участвуют в формировании гидрофобного кармана, ингибирующего рост бактериальной клетки. Кроме того, углеводы значительно улучшают растворимость эремомицина в воде. Атом хлора в N-концевой части гептапептида стабилизирует этот участок и способствует прочности комплекса антибиотик -фрагмент D-Ala-D-Ala пептидогликана микробной клеточной стенки. Исследование химиотерапевтической эффективности эремомицина показало значительное снижение антимикробной активности продуктов деградации антибиотика по сравнению с его нативной структурой.
Так как в настоящее время в основе технологии получения эремомицина лежит биосинтез с последующей многостадийной экстракционной очисткой с использованием органических растворителей, то часто наблюдается разрушение нативной структуры лекарственной субстанции, что приводит к ухудшению фармакологических свойств эремомицина.
Поэтому создание щадящей технологии получения и очистки эремомицина, максимально сохраняющего свою нативную структуру и, следовательно, обладающего высокой химиотерапевтической эффективностью, является актуальной задачей. Данная задача связана с систематическим изучением закономерностей физико-химического поведения органического цвиттериона эремомицина в модельных сорбционных системах, а также с экспериментальным выбором характеристик последних по принципу их подобия природным сорбционным системам - клеточным стенкам бактерий.
Целью работы являлось изучение закономерностей равновесия, кинетики и динамики межмолекулярных взаимодействий в модельных сорбционных системах с участием антибактериального антибиотика эремомицина и полимерных сорбентов и разработка на этой основе физико-химических условий осуществления эффективного хроматографического метода получения антибиотика с высокой нативной антибактериальной активностью.
Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:
Исследование закономерностей межмолекулярного взаимодействия в системе антибактериальный антибиотик эремомицин - полимерные сорбенты различного типа и структуры на основе представлений о физико-химических взаимодействиях антибиотика с пептидогликаном бактериальной клетки.
Изучение равновесных и кинетических параметров сорбции эремомицина с полимерными сорбентами в условиях, при которых реализуется полифункциональные взаимодействия, обеспечиваемые нативной структурой антибиотика. Исследование физико-химических условий специфического равновесного межфазного переноса эремомицина в растворе биополимеров и его зависимости от кинетического фактора.
Исследование динамики межмолекулярного взаимодействия эремомицина с карбоксильными катионитами. Определение оптимальных физико-химических условий образования резких границ концентрационного профиля антибиотика.
4. Разработка физико-химических условий одноактного высокоселективного препаративного динамического процесса выделения эремомицина, при котором сохраняется его нативная структура. Расчет параметров масштабирования.
Данная диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Глава I представляет собой литературный обзор, в котором на основании проведенных научных исследований как отечественных, так и зарубежных ученых дано краткое описание физико-химических свойств сорбентов, используемых в хроматографии БАВ и способов их получения, а также области применения этих сорбентов, Кроме того, в данной главе описаны виды хроматографических сорбционных методов, а также ключевые равновесные, кинетические и динамические параметры межмолекулярных взаимодействий в сорбционных системах, включающих БАВ. В главе II представлена экспериментальная часть, в которой описаны материалы и методы, использованные при проведении данной диссертационной работы. Раздел диссертации "Результаты и обсуждение" состоит из двух глав. Эти главы (III и IV) включают в себя результаты, полученные при исследовании равновесно -кинетических и динамических параметров взаимодействия эремомицина с полимерными сорбентами различной молекулярной структуры, а также их обсуждение. Выводы являются изложением основных полученных результатов, представляющих интерес в области исследования межмолекулярных взаимодействий в сложных сорбционных системах. Список литературы отражает научные источники, к которым обращался автор данной диссертационной работы в ходе исследований и анализа полученных экспериментальных данных.
