Сравнительная оценка сорбционных свойств бентопорошка и наноразмерного бентонита in vivo

Применение нерудных минералов в животноводстве в виде кормовых добавок сельскохозяйственным животным обусловлено наличием широкого спектра биогенных макро- и микроэлементов, высокими ионообменными, сорбционными и каталитическими свойствами. Минералы в организме животных проявляют биоактивные свойства, оказывают регулирующее влияние на интенсивность обменных процессов, усиливают функциональную активность, повышают уровень естественной резистентности животных к неблагоприятным факторам окружающей среды [1, 4, 8].

В последнее десятилетие многими учеными были изучены сорбционные свойства бентонитов в зависимости от месторождений, качества породы, химического и минерального составов, а также при их активации и модификации. Изученные свойства дополнили знания по механизму сорбционного действия и обусловили изготовление новых лекарственных препаратов и кормовых добавок с более активными характеристиками сорбции [3, 6, 7].

На современном этапе в фармацевтической промышленности все шире используются методы нанотехнологий, позволяющие получать нановещества и наноматериалы с высокими показателями эффективности. В настоящее время все методы получения наноматериалов разделяют на две большие группы по типу формирования наноструктур: методы «снизу-вверх» характеризуются ростом наночастиц или наносборкой наночастиц из отдельных атомов; методы «сверху-вниз» основаны на измельчении частиц до наноразмеров [2].

Природные бентониты месторождений республики Татарстан обладают большим объемом сорбции. Изготовление из них новых лекарственных препаратов и кормовых добавок с применением методов нанотехнологий позволит усилить сорбционные свойства минерала и увеличит количество сорбируемых веществ. Изучение их действия в организме животных в сопоставлении с исходным аналогом является актуальным.

Материалы и методики. Объектами исследований стали бентопорошок, наноразмерный бентонит, нелинейные белые мыши, их ткани и органы.

Наноразмерный бентонит получали диспергированием бентопорошка (термоактивированная бентонитовая глина Тарн-Варского месторождения Республики Татарстан) в ультразвуковой установке УЗУ-0,25 при частоте 18,5 кГц (±10,0%), выходной мощности установки 80 Вт и амплитуде колебаний ультразвукового волновода 5 мкм. Стабилизировали наноразмерный бентонит деионизированной водой в концентрации 1:4.

Структуру бентопорошка и наноразмерного бентонита изучали на сканирующем зондовом микроскопе MultiMode V фирмы Veeco (США) с компьютерным программным обеспечением.

Экспериментальную интоксикацию мышей проводили с помощью свинца азотнокислого Pb(NO 3 ) 2 , кадмия уксуснокислого Cd(CH 3 CO 2 ) 2 .2HO, никеля (II) азотнокислого 6-водного Ni(NO 3 ) 2 .HO в количестве 1 МДУ (мг/кг корма). По принципу аналогов создали десять групп белых мышей в возрасте 4 месяцев, массой тела 20,0-21,0 г, прошедших карантин в течение 10 суток. Мыши I группы получали основной рацион (ОР); II – ОР + соли кадмия (0,3 мг/кг); III – ОР + соли кадмия (0,3 мг/кг) + 3,0% бентопорошка к сухому веществу рациона; IV – ОР + соли кадмия (0,3 мг/кг) + 1,2% наноразмерного бентонита; V – ОР+соли свинца (5,0 мг/кг); VI – ОР+ соли свинца (5,0 мг/кг) + 3,0% бентопорошка; VII – ОР + соли свинца (5,0 мг/кг) + 1,2% наноразмерного бентонита; VIII – ОР + соли никеля (3,0 мг/кг); IX – ОР + соли никеля (3,0 мг/кг) + 3,0% бентопорошка; X – ОР + соли никеля (3,0 мг/кг) + 1,2% наноразмерного бентонита. Длительность опыта составила 30 суток. В конце опыта учитывали остаточное количество солей тяжелых металлов в печени, почках и мышечной ткани.

Определение содержания токсичных элементов в органах и тканях проводили на атомно-абсорбционным спектрометре «Aаnalist 400» с предварительной минерализацией проб по ГОСТ 26929-94.

При работе с экспериментальными животными руководствовались Международными рекомендациями (этический кодекс) по проведению медикобиологических исследований с использованием животных (1985) [5].

Цифровые показатели, полученные при выполнении работы, анализировали по стандартным программам вариационной статистики Microsoft Office Excel-2007.

Результаты исследований.

Исследование структуры бентопорошка с применением сканирующего зондового микроскопа показало, что он состоит из частиц трех размеров: мелкие частицы размером 0,12-0,8 мкм, средние – 0,9-1,3 мкм и крупные – 1,3-22,0 мкм. Большие и средние частицы имели конусовидную форму с рельефной поверхностью, мелкие частицы имели форму сглаженных бугорков. Четкой организации расположения частиц не отмечали.

Изучение наноразмерного бентонита показало, что его структура представлена частицами трех размеров: мелкие образования размером 33-35 нм, средние – 55-82 нм и крупные – 85-95 нм. Частицы наноразмерного бентонита имели форму расплющенных, стекающих бугорков с хаотичным их расположением.

При изучении свойств наноразмерного бентонита установлено увеличение физической площади вещества в 15-19 раз, а сорбционной емкости в 8-10 раз в сравнении с бентопорошком.

Длительное введение солей тяжелых металлов в рацион белых мышей в количестве 1 МДУ обусловило повышение в печени, почках и мышцах допустимого уровня по содержанию кадмия в 1,1-3,2, свинца в 1,4-4,3 и никеля в 1,8-2,0 раза в сравнении с биологическим контролем (Табл. 1).

Таблица 1 – Содержание солей тяжелых металлов в организме белых мышей, мг/кг

Органы и ткани	СанПин 2.3.2.1078-01, ДОК*	Группа животных (n=3)
		контрольная	ОР + токсикант	ОР + токсикант + бентонит	ОР + токсикант + наноразмерны й бентонит

Кадмий
Печень	0,3	0,01±0,00	0,98±0,01	0,62±0,00	0,54±0,00
Почки	1,0	0,02±0,00	1,08±0,01	0,59±0,01	0,12±0,00
Мышечная ткань	0,05	0,05±0,00	0,07±0,00	0,05±0,00	0,02±0,00*
Свинец
Печень	0,6	0,1±0,00	1,04±0,01	0,89±0,01	0,59±0,01
Почки	1,0	0,07±0,00	1,99±0,03	0,73±0,01	0,18±0,00
Мышечная ткань	0,5	0,10±0,00	2,13±0,02	0,80±0,01	0,10±0,00
Никель*
Печень	0,6	0,15±0,00	0,56±0,01	0,24±0,00	0,15±0,00
Почки	0,6	0,14±0,00	1,13±0,02	0,64±0,01	0,20±0,00
Мышечная ткань	0,5	0,16±0,00	0,91±0,00	0,52±0,01	0,20±0,01

* Вайнштейн С.Я., Меренюк Г.В., Чегринец Г.Л. Допустимые остаточные количества тяжелых металлов в пищевых продуктах. М., 1987. 143 с.

Применение наноразмерного бентонита в кормлении мышей, получавших с рационом соли кадмия, способствовало снижению этого элемента в печени на 44,9% (с 0,98 до 0,54 мг/кг), в почках на 88,9% (с 1,08 до 0,12 мг/кг) и в мышечной ткани на 71,4% (с 0,07 до 0,02 мг/кг) (Р≤0,05), при использовании бентопорошка приводило к снижению солей кадмия в печени на 36,0%, в почках на 45,4 и в мышечной ткани на 28,6%. Аналогичную тенденцию наблюдали в динамике свинца: использование наноразмерного бентонита в рационе экспериментально затравленных мышей снизило содержание этого элемента в печени на 43,3% (с 1,04 до 0,59 мг/кг), в почках на 90,1% (с 1,99 до 0,18 мг/кг), в мышечной ткани на 95,3% (с 2,13 до 0,10 мг/кг), в то же время применение бентопорошка снизило количество свинца в этих же органах на 14,4%, 63,3 и 62,5% соответственно. Использование мышей, длительно получавших соли никеля, обусловило уменьшение этого элемента в печени на 73,2% (с 0,56 до 0,15 мг/кг), в почках на 82,3% (с 1,13 до 0,20 мг/кг), в мышечной ткани на 78,0% (с 0,91 до 0,20 мг/кг), при этом применение бентопорошка способствовало снижению соответствующих токсикантов в этих же органах на 57,1%, 44,3 и 42,8%.

Заключение. Таким образом, сравнительная оценка сорбционных свойств бентопорошка и наноразмерного бентонита в изучаемых органах и мышечной ткани белых мышей показала, что эффективность наноразмерного бентонита по сорбции кадмия составляла 44,9-88,9%, против показателей бентопорошка – 28,6-45,4%. Аналогичная тенденция выявлена при сорбции свинца: наноразмерным бентонитом – 43,3-95,3%, бентопорошком – 14,4-63,3%; никеля – 43,4-78,1% и 42,857,1% соответственно.

наноразмерного бентонита в рационе

ЛИТЕРАТУРА: 1. Агроминеральные ресурсы Татарстана и перспективы их использования

// Абузяров Р.Х., Идиатуллин Ф.И., Ахметов Ф.Г., Аблямитов П.А. и др.; Под общ. ред. А.В. Якимова. – Казань: Фэн, 2002. – 272 с. 2. Андриевский, Р.А. Наноструктурные материалы: учеб. пособие / Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 192 с. 3. Буланкова, С.Р. Сравнительное изучение эффективности минераньных адсорбентов в хроническом опыте на крысах / С.Р. Буланкова, К.Х. Папуниди // Ветеринарный врач. – 2011, №5. – С. 10-11. 4. Ежков, В.О. Клинико-морфологические особенности нарушения метаболизма у сельскохозяйственных и экзотических птиц и коррекция его кормовыми добавками у кур: автореф. дис… д. вет. наук: 06.02.01 / Ежков Владимир Олегович. – М., 2008. – 32 с. 5. Международные рекомендации (этический кодекс) по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (разработаны и опубликованы в 1985 г. Советом международных научных организаций). 6. Мотина, Т.Ю. Cорбция солей тяжелых металлов in vivo при применении наноразмерного бентонита / Т.Ю. Мотина, А.М. Ежкова, И.А. Яппаров // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. – 2014. – Т. 3. № 7. – С. 391-394. 7. Тремасова, А.М. Применение сорбентов при выращивании молодняка свиней / А.М. Тремасова, Л.Г. Бурдов, С.О. Белецкий, М.Ю. Митрохин // Ветеринарный врач. – 2012. – №6. – С. 27-29. 8. Яппаров, А.Х. Коррекция содержания тяжелых металлов в системе «почва-растение-животное» / А.Х. Яппаров, А.М. Ежкова, Р.Ф. Набиев // Агрохимический вестник. – 2003. № 4. – С. 39.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ БЕНТОПОРОШКА И НАНОРАЗМЕРНОГО БЕНТОНИТА IN VIVO

Мотина Т.Ю., Яппаров А.Х., Ежкова А.М., Ежков В.О., Яппаров И.А.

Резюме

В статье представлены данные по структуре бентопорошка и наноразмерного бентонита, показаны размеры и формы их частиц, физические и сорбционные свойства.

Исследования проводили на нелинейных белых мышах. Сравнительная оценка сорбционных свойств in vivo выявила лучшие показатели у наноразмерного бентонита. Установлено, что применение наноразмерного бентонита с кормом загрязненным солями тяжелых металлов снижает в печени, почках, мышечной ткани содержание кадмия на 45-89%, свинца 43-95% и никеля 43-78%. Использование бентопорошка в рационе мышей уменьшает количество кадмия на 29-45%, свинца – на 14-63%, никеля – на 43-57%.

COMPARATIVE EVALUATION OF THE SORPTION PROPERTIES OF BENTONITE POWDER AND NANOSIZED BENTONITE IN VIVO

Motina T.Y., Yapparov A.H., Ezhkova A.M., Ezhkov V.O., Yapparov I.A.