Вуглецеві наноентеросорбенти

Інтоксикація є одним із найбільш розповсюджених у клінічній практиці патологічних синдромів, що розвивається при різних захворюваннях та вимагає інтенсивної терапії [3, 12, 22]. Прояви і наслідки інтоксикації різноманітні і залежать від характеру токсичної речовини, її фізико-хімічних властивостей, спорідненості до певних органів, фізіологічних систем, тканин, субклітинних структур, рецепторів, ферментів та ін. Велике значення для екзогенної інтоксикації мають доза (концентрація) токсичної речовини, шляхи її введення та розповсюдження у організмі, кумуляція, частота надходження (одноразове, повторне, безперервне) та інші фактори [12, 16]. Клінічні прояви інтоксикації також значною мірою обумовлені, індивідуальною реактивністю організму, зокрема функ-ціональним станом систем неспецифічної опірності, імунної й видільної систем, зовнішніх і внутрішніх бар'єрів, ферментативних систем та ін. [9, 14, 52].

Одним з найдавніших методів ліквідації наслідків інтоксикації є ентеросорбція, простота й дешевизна якої, а також відсутність протипоказань і ускладнень, дозволяють застосовувати її при більшості захворювань без побоювання за можливі наслідки [4, 17]. Терапевтична дія даного виду детоксикаційної терапії пов'язана із прямими і опосередкованим ефектами.

Сорбція токсинів і запобігання їх усмоктування зменшує метаболітне навантаження на органи дезінтоксикації та детоксикації, сприяє поліпшенню гуморального середовища й імунного статусу [18]. Висока ефективність ентеросорбції також пов'язана з запобіганням та ослабленням токсико-алергічних реакцій, корекцією обмінних процесів, усуненням дисбалансу біологічно активних речовин і метеоризму кишечнику та ін. [4, 16]. Даний метод терапії впливає на функції всіх органів і систем, про що свідчать різноманітні клінічні ефекти при лікуванні гострих і хронічних захворювань, що супроводжуються токсикозами, порушен-ням травлення, імунного статусу, обміну ліпідів, жовчних кислот і інших метаболітних процесів [2, 33, 36].

Отримані результати клінічних дослідження свідчать про доцільність більш широкого застосування ентеросорбції як методу загальної детоксикації організму при гнійно-запальних захворюваннях, що супроводжується надходженням бактеріальних токсинів із крові в шлунково-кишковий тракт [5, 6]. Ентеросорбція позитивно впливає на імунний статус людини, сприяє усуненню набутого іммунодефіцитного стану, знижуючи імунодепресивну дію ендогенних токсинів [18, 55]. Показання до ентеросорбції постійно розширюються, ентеральне використання сорбентів дозволяє виключити або знизити інтенсивність медикаментозної терапії, зокрема при застосуванні антибактеріальних, гормональних та десенсибілізуючих засобів [9, 16].

Основою методу детоксикації є застосування ентеросорбентів - лікарських препаратів різної структури, що зв'язують екзогенні і ендогенні речовини і субстанції у шлунково-кишковому тракті шляхом адсорбції, абсорбції, іонообміну та комплексоутворення [4, 6, 17].

Ефективність застосування ентеросорбентів залежить від їх сорбційної активності, властивостей сорбатів (токсинів і ксенобіотиків), стадії і важкості інтоксикаційного процесу, функціонального стану організму [7, 8].

До токсинів відносять неоднорідні за структурою та походженням, неорганічної й органічної будови речовини, які, незалежно від шляху проникнення, викликають порушення функціонування біологічних систем (гомеостазу) на різних рівнях організації організму [15]. Із практичної точки зору прояви інтоксикаційного синдрому залежать від розмірів молекул токсинів, а також міцності їх зв'язування з білками-переносниками. Розрізняють токсини з молекулами розміром менше 150 нм, які мають переважно дисметаболічне походження. Молекули розміром від 150 до 250 нм мають параінфекційне походження (ліпопо-лісахариди) і ксенобіотики, а молекули понад 250 нм утворюються у результаті резорбції продуктів деструкції клітин. Існують дані, що токсини параінфекційного походження слабо зв'язуються з білками-носіями (альбумінової й глобулінової фракції плазми), а крупномолекулярні токсини, що утворюються при клітинній деструкції, мають високоміцний зв'язок з токсин-транспортуючими фракціями плазми [7]. У кожному випадку визначена різна тропність токсичних речовин до окремих видів адсорбентів, що необхідно враховувати при введенні ентеросорбентів.

У залежності від способу зв'язування сорбату, сорбенти поділяються на де-кілька груп: абсорбенти, адсорбенти, іонообмінні матеріали та комплексоутворюючі реагенти.

  1. АБСОРБЕНТИ - природні та штучні речовини, що здатні до абсорбції, тобто поглинанню сорбату (в даному випадку абсорбату) усією поверхнею. Зазвичай абсорбат розчиняється у поглиначі (абсорбенти) та рівномірно розподіляючись за його обсягом, що відрізняє цей процес від адсорбції. Абсорбат утримується у рідкому абсорбенті завдяки звичайним фізич-ним типам взаємодій, що виникають у розчині: диполь - диполь, диполь - індукований диполь і лондоновські дисперсійні сили. Ефективність дії абсорбційної рідини визначається розчинністю абсорбату у водній фазі й абсорбенті. За умов однакової розчинності абсорбату в обох вищезазначених рідких середовищах, при контакті цих рідин встановлюється рівновага концентрацій абсорбату, і саме тому вміст абсорбату стане однаковим у водній фазі і абсорбенті. Як абсорбенти використовують воду, розчини лугів або кальцинованої соди, різні олії тощо. Особливе значення для медицини має явище поглинання газів рідинами, що лежить в основі газообміну між організмом і навколишнім середовищем. У клінічній медицині все ширше застосовуються гемосорбція та лімфосорбція - методи виведення з організму токсинів, алергічних антитіл, тощо шляхом екстракорпоральної перфузії крові або лімфи через спеціальні сорбенти (абсорбенти). Традиційний гемодіаліз є одним з прикладів абсорбції, при якім абсорбент (діалізна рідина) та кров розділені особливою діалізною мембраною [21].
  2. АДСОРБЕНТИ утримують сорбовану (адсорбовану) речовину на межі поділу середовищ. Речовини можуть адсорбуватися на поділах газ - рідина або рідина - рідина, але найбільш важливі в практичному відношенні є адсорбція на межі поділу газу або рідини із твердою фазою. Тверді адсорбенти звичайно застосовуються у вигляді гранул, що мають розвинуту пористу внутрішню будову. Структура внутрішньої пористості визначається пересічними порами малого діаметру. Питома поверхня деяких адсорбентів досягає 1000 м2/г і більше [11].
  3. ІОНООБМІННІ МАТЕРІАЛИ - це речовини, сорбція якими обумовлена процесами іонного обміну - замщенням іонів, що перебувають у розчині на іони, що перебувають на поверхні сорбентів. Для дотримання електро-нейтральності процесу необхідне збереження рівноваги загальної величини зарядів іонів, що будуть заміщені, і тих, що їх замщають. Основна практична відмінність іонообмінних речовин від адсорбентів полягає в тому, що відбувається заміна речовини, а не тільки її видалення; даним способом можуть бути вилучені лише іонні або іоногенні речовини. Проте відомо, що деякі іонообмінні речовини можуть видаляти сполуки також і методом звичайної адсорбції. Основними типами іонообмінних матеріалів є гелеві співполімери, макропористі співполімери й смоли та кристалічні цеоліти. На сьогодні при лікуванні хронічної уремії перорально використовують гелі гідроксиду алюмінію та цирконійвмісні іонообмінні матеріали для видалення фосфатіона шляхом іонного обміну [10].
  4. КОМПЛЕКСОУТВОРЮЮЧІ РЕАГЕНТИ - це молекули або іони (ліганди), координовані з іоном металу більш ніж одним зв'язком. У координації беруть участь дві або більш електронодонорні групи ліганда. Комплексоутворюючі реагенти класифікують за кількістю груп, здатних займати місця у координаційній сфері металу. Реагент може бути бідентатним, тридентатним, тетрадентатним і т.д., залежно від кількості (дві, три, чотири і т.д.) груп у молекулі, здатних до координації із центральним атомом. При утворенні комплексів, що не розчиняються у даному розчині, ліганд називають хелатуючим. Якщо комплекс є розчинним, то ліганд - секвеструючий. Розповсюдженими електронодонорними лігандами є атоми кисню, азоту й сірки у вигляді тіолових груп. Найпоширенішим застосуванням комплек-соутворюючих реагентів є зв'язування іонів кальцію у розчинні з нітратними комплексами для запобігання згортання крові [7].
  5. КОМБІНОВАНІ СОРБЦІЙНІ СИСТЕМИ. Об'єднання різних методів у комбіновану систему може полегшити застосування таких матеріалів, які в інших варіантах неефективні або створюють складні проблеми, що утруднюють їхнє використання. Так, для створення комбінованих систем можливо поєднання мембран або мембраноподібних матеріалів із сорбентами.

За селективністю зв'язування токсичних речовин розрізняють неселективні, селективні монофункціональні й селективні бі- і поліфункціональні ентеросорбенти [17].

У залежності від хімічної природи ентеросорбенти поділяють на [11]:

  • Вуглецеві ентеросорбенти I-IV поколінь (вугілля активоване, карболен, карбактин, ваулен, сорбекс);
  • Ентеросорбенти на основі природних і синтетичних смол, синтетичних полімерів і неперетравлюваних ліпідів (энтеродез, энтеросорб).
  • Кремнійвмісні ентеросорбенти, що включають кремнійорганічні сполуки (силікагелі), аеросили (аеросил, ентеросгель) й глини (цеоліти);
  • Природні органічні на основі харчових волокон, гідролізного лігніну (поліфепан, лігносорб), хітину, пектинів і альгінатів;
  • Комбіновані ентеросорбенти, до складу яких можуть входити понад двох з вищезазначених компонентів (вуглецево-мінеральний ентеросорбент СУМС, ультрасорб та інші).

Найбільшого розповсюдження серед ентеросорбентів набули адсорбенти, за рахунок високої ефективності, значної питомої поверхні, що підвищується за рахунок зниження розміру частинок та можливості зв'язування значної кількості речовин. На сьогодні добре вивчені властивості поверхні адсорбентів [11]. Адсорбенти втримують адсорбовані речовини силами фізичної (диполь-дипольної, індукованої дипольдипольної й лондоновської дисперсійної) або хімічної взаємодій. При хімічній адсорбції, або хемосорбції, зв'язування з поверхнею адсорбенту відбувається за рахунок переносу або спарювання електронів. Теплота фізичної адсорбції зазвичай нижче, ніж хімічної, а їх величини становлять відповідно менше 40 кДж/моль і більше 80 кДж/моль. Проте відомі приклади відхилення від зазначених меж показників теплоти адсорбції і, саме тому, вони не можуть бути адекватною ознакою природи адсорбційних сил [20].

Проте розділити адсорбенти на фізичні й хімічні часто неможливо. Будь-яка тверда поверхня здатна до фізичної адсорбції незначної кількості газу або рідини. Ті самі адсорбенти можуть фізично адсорбувати речовини одних типів, а хімічно - інших, а природа адсорбції може мінятися у залежності від ступеня заповнення адсорбенту сорбатом. Вивчення впливу температури на адсорбційну систему - з практичної точки зору, часто є єдиним інформативним методом, що дозволяє розрізняти типи адсорбентів. Існують методи, за допомогою яких можна строго визначити природу адсорбційної взаємодії [24, 19].

Розподіл адсорбентів на два основні класи - полярні й неполярні, - допомагає передбачити можливість фізичної адсорбції в системі. Полярні адсорбенти мають на своїй поверхні іони й диполі, які здатні створювати іондипольні або диполь-дипольні взаємодії з молекулами адсорбата, що володіють дипольним моментом або полярними зв'язками. Ці взаємодії звичайно сильніші, за дисперсійні сили між поверхнею й неполярними молекулами адсорбата. Дисперсійні сили переважають при взаємодії між адсорбатом і неполярною поверхнею, на якій відсутні іони або диполі. Розчинники, що конкурують із поверхнею адсорбенту, взаємодіють із молекулами розчинених речовин аналогічним образом. Молекули полярного розчинника мають дипольний момент або полярні групи, або, принаймні, полярні зв'язки з асиметричною електронною хмарою. Неполярні розчинники цих властивостей не мають [1].

В адсорбції, як і в хімії розчинів, найбільш подібні за властивостями речовини схильні до асоціації. Так, полярні молекули утворюють більш високі концентрації на межі поділу рідина - полярний адсорбент, ніж у неполярних розчинах. Напроти, неполярні молекули створюють значно вищу концентрацію на поверхні неполярного адсорбенту, ніж у полярному розчиннику. Прикладами полярних адсорбентів є алюмінію оксид, іонообмінні смоли, магнію оксид, силікагель, цеолітні молекулярні сита й деякі вуглецеві матеріали. До неполярних адсорбентів відносять деякі вуглецеві сорбенти, органічні смоли, полімери й більшість сульфідів металів [20].

Як було вище зазначено, для медичних цілей найбільш важлива адсорбція з водяних розчинів. Вода, природно, дуже полярний розчинник. Біологічно активні молекули, які необхідно видаляти, звичайно мають як полярні, так і неполярні зв'язки. Такі молекули, цілком ймовірно, перебувають у водяному розчині в суміші з багатьма іншими типами молекул. Усі вони конкурують між собою за адсорбційні центри на поверхні адсорбенту. Наявність більш-менш полярних груп і зв'язків у молекулах прямо вказує на те, адсорбція яких речовин буде переважати [1, 23].

Сукупність усіх ускладнюючих факторів обумовлює те, що знання будови адсорбата й адсорбенту лише в малому ступені впливає на прогнозування результату адсорбційного процесу.

В адсорбційних системах з переважною хемосорбцією розглянуті вище фізичні взаємодії відіграють другорядну роль. Фактори, пов'язані з участю розчинника в адсорбційному процесі, незначні, тому що теплоти адсорбції й розчинення звичайно малі в порівнянні з теплотами утворення хімічних зв'язків. І знову, однак тільки експериментальне дослідження адсорбції в умовах, максимально наближених до реальних, за участю всіх компонентів є єдино достовірним для прогнозування поведінки адсорбційної системи [23].

До вуглецевих адсорбентів належить значна кількість різноманітних за своїми властивостями матеріалів. Вони різняться способами одержання, формою гранул, величиною та хімічною природою поверхні та адсорбційними характеристиками. На адсорбційні властивості вуглецевих матеріалів впливають наступні фактори: 1) дисперсність часток; 2) текстура або величина питомої поверхні, форма й розподіл пор за радіусами; 3) ступінь покриття поверхні киснем; 4) хімічний стан поверхневого кисню.

Сировиною для одержання вуглецевих матеріалів є кістки тварин, кам'яне та буре вугілля, шкарлупа різних горіхів, нафта, торф, цукор, деревина, розмелена зола та ін. Першою стадією синтезу активних вуглецевих матеріалів є піроліз, або карбонізація вихідної сировини. За нею іде активування, під час якого в структурі вуглецевого матеріалу створюється велика кількість нових пор. У якості агентів, що активують, використовують кисень, вуглекислий газ і водяну пару [23].

Хемосорбція кисню на вуглецевій поверхні змінює її природу й значно впливає на наступну фізичну адсорбцію. Вуглецева поверхня неполярна. У результаті хемосорбції кисню можуть утворюватися три різні типи полярних поверхневих кисневих комплексів, що може збільшувати сорбцію полярних сполук з розчину. Саме тому активовані вугілля, що містять поверхневий кисень проявляють іонообмінні властивості і у водних сольових розчинах, де можуть спрацьовувати їх механізми адсорбції та іонного обміну [7].

Внутрішня пористість - є основною властивістю гранульованих вуглецевих ентеросорбентів. Дані ентеросорбенти внаслідок відмінностей у розмірах наночасток мають різні показники сорбційної поверхні і тому відрізняються за фізико-хімічними властивостями та кінетикою сорбції. Так, сумарний обсяг пор гранульованих вуглецевих ентеросорбентів за бензолом становить 0,4-1,3 см3/г , а площа внутрішньої поверхні 700 - 3000 м2/г. Саме потужна система транспортних пор у сорбентах, що мають високу пористість (1 см3/г за бензолом) при порівняно не високій (0,3 г/см3) насипній щільності, забезпечує значну кінетику сорбції гранульованими вуглецевими ентеросорбентами, у тому числі у відношенні до об'єктів з молекулярною масою біля 10-30 кДа. Окиснення поверхні різних видів активованого вугілля знижує їхню ємність щодо певних БАР і метаболітів, але підвищує катіонообмінну ємність до 2-3 мекв/г.

Гідрофобна поверхня активованого вугілля має малу спорідненість до молекул води. У зв'язку з цим менш гідратовані (більш гідрофобні) молекули, легше сорбуються вугіллям з водної фази. Аліфатичні сполуки, тобто речовини, що містять відкриті, у тому числі й розгалужені ланцюги вуглецевих атомів, сорбуються тим краще, чим довше їх вуглецевий ланцюг. Підсилює сорбцію й заміна атомів водню на групи більшої молекулярної маси, наявність у структурі речовин аліфатичних, гетероциклічних і ароматичних складових. Останнім часом розроблені спеціальні види гранульованих активованих вугіль (масс-фрактальні вуглецеві сорбенти), спеціально орієнтовані на видалення білок-зв'язаних речовин - вуглець-альбумінових композитів, що містять до 1 г адсорбованого білка на 1 г вуглецевої матриці [2].

Іншим важливим видом вуглецевих сорбентів є сажі. В основному їх одержу-ють в умовах неповного контрольованого спалювання органічних речовин. Сажі складаються з дуже малих часток сферичної форми з незначною внутрішньою пористістю. Їхня питома поверхня менша, ніж у активних вуглів. Якщо діаметр сферичних часток перевищує 1500 А, то питома поверхня звичайно не вище 30 м3/г. Однак можна одержати сажі з питомою поверхнею понад 100 м2/г [13].

На даний час у світі ведуться дискусії, щодо можливості використання новітніх нанотехнологій при синтезі нових вуглецевих сорбентів [32, 58]. Вуглецеві нанокомпозити, вже широко застосовують у промисловості, використовуються для медичних цілей та, можливо, будуть придатними для клінічного використання [40]. Нановуглецеві сорбенти мають більш однорідні структуру і адсорб-ційні властивості. Їх значна сорбційна ємність пов'язана з добре розвиненою внутрішньої пористою структурою, значною площею поверхні і наявністю широкого спектру поверхневих функціональних груп [13].

Графітовану вуглецеву сажу (ГВС) отримують при нагріванні вуглецевої сажі до 2700 - 3000°С в інертній атмосфері. Вона є неселективним і не пористим сорбентом (з розміром часток 50-200 нм та площею близько 100 - 210 м2/г) [46]. ГВС належить до сорбентів з оберненою фазою і до аніонобмінників у зв'язку з наявністю на їх поверхні позитивно заряджених груп [34, 35]. A. Corcia та M. Marchetti [26] вказали на присутність хінонових груп на вуглецевій поверхні, які відповідальні за незворотну сорбцію деяких речовин, зокрема при роботі з дуже низькими концентраціями речовин у розчинах. Щоб уникнути цього ефекту, сорбент обробляють розчином аскорбінової кислоти, яка знижує кількість хінонових груп, з їх заміною на менш реактивні гідрохінонові. Такі сорбенти широко використовують для твердофазної екстракції полярних органічних забруднюючих речовин із проб води [30, 53], але їх дуже рідко використовують при роботі з мікроелементами [28].

Пористий графітований вуглець (ПГВ) є більш стабільним сорбентом на основі вуглецю, ніж ГВС. Один зі способів отримання ПГВ є просякнення зразків пористого кремнію фенол-формальдегідною сумішшю, яка полімеризується у порах силікагелю, із наступною карбонізацією при температурі 1000°C. Кремнезем видаляється шляхом розчинення у концентрованому розчині гідроксиду калію або натрію, а вуглець графітується шляхом нагрівання до 2000 - 2800°C [34]. ПГВ складається тільки з плавленого гексагонального sp2 вуглецю, який формує пласкі шари, тому має середню питому поверхню 120 м2/г, рівномірну пористу структуру з середньою пористістю 75% та розмір частинок у діапазоні від 10-50 нм [29, 34]. На відміну від ГВС, пласка поверхня є досить однорідною, і дана властивість відповідає за її унікальну селективність до геометричних ізомерів. Великі шари графіту містять та делокалізовані електрони, а висока поляризованість відповідає за утримання речовин, за допомогою електрондонорної, іон-спарювальної і гідрофобної взаємодій. Даний ефект утримання проявляється з полярними сполуками, які можуть надавати або приймати електрони та поляризувати поверхню графіту [47].

ПГВ може бути придатний для утримання металевих мікроелементів, хоча до цього часу його практичне значення було обмежено застосуванням у методах визначення мікрокількостей органічних сполук [29]. Проте ПГВ продемонстрував високу селективну адсорбціонну активність у відношенні до іонів свинцю (II) і міді (II) у водному підкисленому середовищі, які у послідуючому не вдалося елюювати з колонки [49]. Можливо, що введення щавлевої кислоти у водну рухому фазу, змінює поверхневі характеристики сорбенту, зокрема сприяє прояву комплексоутворюючих властивостей, що збільшує кількість і силу зв'язків з іонами металів.

Фулерени - молекулярні сполуки, що належать до класу алотропних форм вуглецю структура яких представлена випуклими замкненими багатогранниками, що складаються з парного числа трьохкоординованих атомів вуглецю (закрита решітка із п'ятикутних і шестикутних кілець вуглецю). Розмір часинок складає від 0,357 нм для фулеренів типу С60 та до 2 нм у С400. Вони включають у себе широкий діапазон ізомерів і гомологічних рядів - від найбільш вивчених C60 і C до, так званих, вищих фулеренів C, C і C [25, 27]. Велика гідрофобна поверхня і значна площа питомої поверхні дозволяє фулеренам екстрагувати з водних розчинів низько полярні комплекси металів. Нейтральні хелати Pb, Ni [54], Co [31], Cd [51, 54], Cu [50] и Pd [37] в комплексі з амонію піролідинди-тіокарбаматом (АПДК) або диетилдитіокарбаматом (ДДТК) сорбують у мікро-колонках заповнених C, а потім вимивають метилізобутилкетоном або метанолом для подальшого їх визначення методом атомно-абсорбційної спектрометрії. Нейтральні хелати виявляють найкращу чутливість і вибірковість у порівнянні з зарядженими хелатам або іонними парами [51]. C60 є акцептором електронів і, напевно, зв'язується з дитіокарбаматом через л-електронну взаємодію [37]. Фулерени проявляють кращі сорбційні властивості у зв'язуванні металів, ніж звичайні оберненофазові сорбційні матеріали, зокрема кремній зв'язаний C18 [50].

Вуглецеві нанотрубки (ВНТ) є вуглецевими наноматеріалами, які володіють багатьма унікальними електронними, механічними і хімічними властивостями, мають значну поверхню і міцність. Розмір більшості ВНТ знаходиться у межах 0,8-2 нм у діаметрі та 50-400 нм у довжину. Вуглецеві нанотрубки це протяжні структури, що складаються із згорнутих гексагональних сіток з атомами вуглецю на вузлах.

У літературі описані різноманітні фізико-хімічні властивості ВНТ [55]. ВНТ проявляють адсорбуючі властивості за рахунок взаємодії з молекулами за допомогою нековалентних зв'язків (водневими таля зв'язками, електростатичними силами та силами Вандер-Ваальса, гідрофобними взаємодіями). Дані взаємодії, так само як і у пористих і пошарованих наноструктур, роблять ВНТ перспективними матеріалами для використання у якості сорбентів [56]. Поверхня, що складається з гексагональних масивів вуглецевих атомів у графенових листах, добре взаємодіє з бензольними кільцями ароматичних сполук [57]. Розглядається можливість використання ВНТ у методах аналізу для іонів металу як твердофазного екстракційного адсорбенту [38, 39, 42, 43, 44, 45, 46].

На абсорбційну ємність нанотрубок до різних іонів металів, зокрема Pb (II) і Cd (II) значно впливає їх попередня обробка [39, 40]. Li Y. H. et al. [39] показали, що кількість карбоксильних і лактонних груп на поверхні ВНТ після обробки азотною кислотою більша, ніж на поверхні ВНТ окиснених Н2О2 і КМnО. При однаковому значенні рН, адсорбційний потенціал ВНТ та кількість кислотних функціональних груп у їх складі збільшується при окисненні різними речовинами в наступному порядку: Н2О2 < КМnО4 < HNO3. Проте в останніх дослідженнях [39] встановлено, що адсорбційна ємність ВНТ до Cd(II), оброблених КМnО4, вища (11,0 мг/г), ніж при обробці Н2О2 (2,6 мг/г) і HNO3 (5,1 мг/г). Автори пояснюють такі результати можливою наявністю залишкових часток МnО2 на поверхні ВНТ при обробці КМnО.

На поверхні окислених ВНТ при рН вище їх ізоелектричної точки, утворюється негативний заряд, який забезпечує електростатичне притягання, що сприяє адсорбції катіонів. Кількісні показники сорбції іонів металів зазвичай вимірюють при pH > 6.0 [38, 39, 43, 44]. Однак для кількісного визначення адсорбції (> 95%) рідкоземельних елементів вимірювання проводять при рН > 3.0. Для десорбції і відновлення іонів металів, які слабо сорбуються при низькому значенні рН, використовують розчини кислот, зокрема HNO3 або HCl [42].

На даний час досліджується можливість потенційного використання фуле-ренів і ВНТ у якості сорбентів для концентрування металоорганічних сполук свинцю, ртуті і олова та визначення сполук свинцю, ртуті і олова в зразках води та прибережних відкладеннях [48]. Наявність активних ділянок на поверхні, внутрішні порожнини і внутрішній простір нанотрубок сприяють можливості видалення значної кількості іонів металу. У порівнянні з іншими комерційно доступними адсорбентами, ВНТ є перспективними сорбентами для захисту навколишнього середовища.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Беляев А. П. Физическая и коллоидная химия: учебник / Беляев А. П., Евстратова К. И., Кучук В. И. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 704с.
  2. Беляева О. А. Применение энтеросорбции в комплексной терапии заболеваний печени / О. А. Беляева, В. Г. Семенов // Аптека. - 2003. - № 30. - С. 7.
  3. Беляков Н. А. Альтернативная медицина: Немедикаментозные методы лечения / Н. А. Беляков. - Архангельск : Сев.-Зап. Кн. Из, 1994. - 456 с.
  4. Беляков Н. А. Энтеросорбция / Н. А. Беляков. - Л. : Центр сорбционных технологий, 1991. - 336 с.
  5. Проницаемость кишечника на фоне энтеросорбции при перитоните / Н. А. Беляков, В. А. Михайлович, А. В. Соломенников [и др.] // Эфферентная терапия. - 1995. - Т. 1, № 1. - С. 44-48. 17
  6. Беляков Н. А. Энтеросорбция - механизм лечебного действия / Н. А. Беляков, А. В. Соломенников // Эфферентная терапия. - 1997. - Т. 3, № 2. -С. 87-91.
  7. Біосорбційні методи і препарати в профілактичній та лікувальній практиці: Праці першої науково-практичної конференції / Міністерство охорони здоров'я України, КМАПО. - К. : КМАПО, 1997. - 216 с.
  8. Бондарев Е. В. Применение энтеросорбентов в медицинской практике / Е. В. Бондарев, С. Ю. Штрыголь, С. Б. Дырявый // Провизор. - 2008. -№ 13. - С. 54-57.
  9. Воинов В. А. Эфферентная терапия. Мембранный плазмаферез / В. А. Воинов. -Москва : Эскулап, 2002. - 272 с.
  10. Геращенко И. И. Силикс - отечественный сорбент многоцелевого назначения / И. И. Геращенко // Провизор. - 2005. - № 9. - С. 22-23.
  11. Геращенко І. І. Силікс vs Ентеросгель: порівняльна характеристика адсорб-ційних властивостей / І. І. Геращенко, І. С.Чекман, В. М. Гунько // Вісник фармакології та фармації. - 2008. - № 7. - С. 31-35.
  12. Интенсивная терапия в педиатрии. Практическое руководство / [Гребенников В. И., Лазарев В. В., Лекманов А. У. и др.]; под ред. В. А. Михельсона. -Москва: "Гэотармед", 2003. - 552 с.
  13. Закономерности поведения наноматериалов в разных средах, обусловленные строением поверхности и морфологией частиц / В. М. Гунько, В. И. Зарко, B. В. Туров [и др.] // Физикохимия наноматериалов и супрамолекулярныхструктур. - 2007. - Т. 1. - С. 157-226.
  14. Калинин Н. Н. Клиничское применение экстракорпоральных методов лечения / Калинин Н. Н. - М. : ЗАО "Трекпор Технолоджи", 2006. - 168 с.
  15. Эндотоксикоз при ожогах и электротравмах и дифференцированные подходы к его лечению / Г. П. Козинец, Б. С. Шейман, С. В. Слесаренко [и др.] // Матеріали ХХ з'їзду хірургів України. - 2002. - Т. 2. - С. 617-619.
  16. Костюченко А. Л. Эферентная терапия / А. Л. Костюченко. - СПб., 2003. - C. 9-11.
  17. Николаев В. Г. Современные энтеросорбенты и механизмы их действия / В. Г. Николаев, С. В. Михаловский, Н. М. Турина // Эфферентная терапия. -2005. - Т. 11, № 4. - С. 3-17.
  18. Осадчая О. И. Влияние энтеросорбции на развитие гуморальных реакций иммунитета у больных с неспецифическим язвенным колитом / О. И. Осадчая, А. М. Боярская // Consilium medicum Ukraina. - 2009. - Т. 3, № 5. - С. 20-22.
  19. Рамм В. М. Абсорбция газов / В. М. Рамм. - М. : Химия, 1976. - 656 с.
  20.  
  21. Ратникова Л. Полисорб при токсическом гепатите / Л. Ратникова, М. Пер-митина, А. Попилов // Врач. - 2007. - № 2. - С. 64-66.
  22. Стецюк Е. А. Классический гемодиализ / Е. А.Стецюк, С. В. Лебедев. - М.: МИА, 1997. - 182 с.
  23. Сумин А. В. Неотложная помощь / А. В. Сумин. - М. : Медицина, 2002. -308 с.
  24. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии / Фролов Ю. Г. - М. : ООО ТИД "Альянс", 2004. - 464 с.
  25. Чуйко А. А. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / А. А. Чуйко. - К. : Наук. Думка, 2003. - 415 с.
  26. Baena J. Fullerenes in the analytical sciences / J. Baena, M. Gallego, M. Valcárcel // Trends Anal. Chem. - 2002. - № 21. - Р. 187-198.
  27. Corcia A. D. Multiresidue method for pesticides in drinking water using a graphi-tized carbon black cartridge extraction and liquid chromatographic analysis / A. D. Corcia, M. Marchetti // Anal. Chem. - 1991. - № 63. - Р. 580-585.
  28. Dresselhaus M. S. Science of Fullerene and Carbon Nanotubes / M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P.C. Eklund. - New York: Academic Press, 1996. - 965 p.
  29. Ferri T. Determination of tin and triorganotin compounds in sea-water by graphite-furnace atomic-absorption spectrophotometry / T. Ferri, E. Cadarelli, B. Petronio // Talanta. - 1989. - № 36(4). - Р. 513-7.
  30. Forgacs E. Retention characteristics and practical application of carbon sorbents / E. Forgacs // J. Chromatogr. A. - 2002. - № 975. - Р. 229-243.
  31. Adsorption of organic compounds on porous carbon sorbents / E. Forgács, N. Eltekova, D.Berek [et al.] // In Carbon. - 2000. - Vol. 38, №3. - Р. 373 -377.
  32. Gonzalez M. Effectiveness of fullerene as a sorbent for the determination of trace amounts of cobalt in wheat flour by electrothermal atomic absorption spec-trometry / M. Gonzalez, M. Gallego, M. Valcárcel // J. Anal. At. Spectrom. - 1999. - № 14. - Р. 711 -716.
  33. Adsorption, NMR and thermally stimulated depolarization current methods for comparative analysis of heterogeneous solid and soft materials / V. M. Gun'ko, V. V. Turov, R. Leboda [et al.] // Langmuir. - 2007. - Vol. 23. - P. 3184 -3192.
  34. Gvozdenko T. A. Effect of natural enterosorbents in experimental liver disorders / T. A. Gvozdenko, V. I. Ian'kova // Eksp Klin Farmakol. - 2003. - Vol. 66(4). - P. 60 -2.
  35. Hanai T. Separation of polar compounds using carbon columns / T. Hanai // J. Chromat. A. - 2003. - № 989. - Р. 183 -196.
  36. Hennion M. C. Graphitized carbons for solid-phase extraction / M. C. Hennion // J. Chromatogr A. - 2000. - № 885. - Р. 73 -95.
  37. Application of carbon sorbents in the treatment of experimental peritonitis / Kasymov A. K., Gutnikova A. R., Ismailova M. G. [et al.] // Klin Khir. - 2001. - Vol. 1. - P. 43 -5.
  38. Lefniewska B. The study of applicability of dithiocarbamate-coated fullerene C60 for preconcentration of palladium for graphite furnace atomic absorption spectrometric determination in environmental samples / B. Lefniewska, I. Godlewska, and B. Godlewska-Zylkiewicz // Spectrochim. Acta. - 2005. - № 60. - Р. 377 -384.
  39. Competitive adsorption of Pb2+, Cu2+ and Cd2+ ions from aqueous solutions by multiwalled carbon nanotubes / Y. H. Li, J. Ding, Z. Luan [et al.] // Carbon. - 2003. - № 41. - Р. 2787 -2792.
  40. Adsorption of cadmium(II) from aqueous solution by surface oxidized carbon nanotubes / Y. H. Li, S. Wang, Z. Luan [et al.] // Carbon. - 2003. - № 41. - Р. 1057 -1062.
  41. Lead Adsorption on Carbon Nanotubes / Y. H. Li, S. Wang, J. Wei [et al.] // Chem. Phys. Lett. - 2002. - № 357(3-4). - Р. 263 -266.
  42. Liang P. Application of multiwalled carbon nanotubes as solid phase extraction sorbent for preconcentration of trace copper in water samples / P. Liang, Q. Ding, F. Song // Sep. Sci. - 2005. - № 28. - Р. 2339 -2343.
  43. Liang P. Determination of trace rare earth elements by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / P. Liang, Y. Liu, L. Guo // Spectrochim. Acta Part B: Atomic Spectroscopy. - 2005. - № 60(1). - Р. 125 -129.
  44. Multiwalled carbon nanotubes as solid-phase extraction adsorbent for the pre-concentration of trace metal ions and their determination by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / P. Liang, Y. Liu, L. Guo [et al.] // J. Anal. At.Spectrom. - 2004. - № 19. - Р. 1489 -1492.
  45. Lu C. Adsorption of zinc(II) from water with purified carbon nanotubes / C. Lu, H. Chiu // Chem. Eng. Sci. - 2006. - № 61(4). - Р. 1138 -1145.
  46. Lu C. Removal of Zinc (II) from aqueous solution by puriёed carbon nanotubes: kinetics and equilibrium studies / C. Lu, H. Chu, C. Liu // Ind. Eng. Chem. Res. - 2006. - № 45. - Р. 2850 -2855.
  47. Masqué N. New polymeric and other types of sorbents for solid-phase extraction of polar organic micropollutants from environmental water / N. Masqué, R. Marcé, F. Borrull // Trends Anal. Chem. - 1998. - № 17. - P. 384-394.
  48. Selective ion chromatography of metals on porous graphitic carbon / C. Merly, B. Lynch, P. Ross [et al.] // Journal of Chromatography A. - 1998. - № 804(1-2). -Р. 187-192.
  49. Muñoz J. Speciation of Organometallic Compounds in Environmetal Samples by Gas Chromatography after Flow Preconcentration on Fullerenes and Nano-tubes / J. Muñoz, M. Gallego, M. Valcárcel // Anal. Chem. - 2005. - № 77. -Р. 5389-5395.
  50. Selective Preconcentration and Ion Chromatography of Trace Lead(II) in Environmental Samples Using a Porous Graphitic Carbon Column / M. P. O'Connell, J. Treacy, C. Merly [et al.] // Analytical Letters. - 1999. -№ 32(1). - Р. 185-192.
  51. Petit de Peпa Y. Fullerenes as sorbent materials for metal preconcentration / Y. Petit de Peña, M. Gallego, M.Valcárcel // Anal. Chem. - 1995. - № 67. -Р. 2524-2529.
  52. Petit de Peña Y. Fullerene: a Sensitive and Selective Sorbent for the preconcentration and atomic absorbtion determination of cadmium / Y. Petit de Peña, M. Gallego, M. Valcárcel // J. Anal. At. Spectrom. - 1997. - № 12. - Р. 453-457.
  53. Comparative antidotal efficacy of activated charcoal tablets, capsules and suspension in healthy volunteers / H. P. Remmert, M. Olling, W. Slob [et al.] // Eur. J. Clin. Pharmacol. -1990. - Vol. 39, № 5. - P. 501-505.
  54. Sabik H. Stability of herbicides and their degradation products on graphitized carbon black extraction cartridges used for large volumes of surface water / H. Sabik, R. Jeannot, and E. Sauvard // Analusis. - 2000. - № 28. -Р. 835-842.
  55. On-Line Separation And Preconcentration Of Cadmium, Lead And Nickel In A Fullerene (C60) Minicolumn Coupled To Flow Injection Tungsten Coil Atomic Absorption Spectrometry / M. M. Silva, M. A. Z. Arruda, F. J. Krug [et al.] // Analytica Chimica Acta, Amsterdam. - 1998. - № 368. - Р. 255-263.
  56. Trojanowicz M. Analytical applications of carbon nanotubes / M. Trojanowicz // Trends Anal. Chem. - 2006. - № 25. - Р. 480-489.
  57. Present and future applications of carbon nanotubes to analytical science / M. Valcarcel, B. M. Simonet, S.Cardenas [et al.] // Anal. Bioanal. Chem. - 2005. -№ 382. - Р. 1783-1790.
  58. Yang K. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons by carbon nanomate-rials / K. Yang, L. Zhu, B. Xing // Environ. Sci. Technol. - 2006. - № 40. -Р. 1855-1861.
  59. Carbon Nanomaterials in Biosensors: Should You Use Nanotubes or Graphene? / W. Yang, K. R. Ratinac, SP Ringer [et al.] // Angew Chem Int Ed Engl. -2010. - Vol. 49(12). - P. 2114-2138.



Наиболее просматриваемые статьи: