Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск
Том 15, № 1 (2020)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)

ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ

7-27 73
Аннотация

Цели. Генная терапия основана на введении генетического материала в клетки, ткани или органы с целью лечения наследственных или приобретенных заболеваний. Ключевым фактором успеха генной терапии является развитие систем доставки, способных эффективно переносить генетический материал к месту их терапевтического действия, не вызывая каких-либо связанных с ними побочных эффектов. За последнее десять лет много усилий было направлено на создание более эффективных и биосовместимых векторов, способных переносить нуклеиновые кислоты в клетки, не вызывая иммунного ответа. Катионные липосомы являются одним из самых универсальных инструментов для доставки нуклеиновых кислот в клетки, однако применение липосом для целей генной терапии ограничено неспецифичностью такой доставки. Это связано с наличием различных биологических барьеров на пути комплекса липосом с нуклеиновыми кислотами; например, с нестабильностью в биологических жидкостях; взаимодействиями с белками сыворотки крови, плазматической и ядерной мембранами; а также с эндосомной деградацией. В этом обзоре обобщены результаты исследований за последние годы по разработкам катионных липосом, эффективных in vitro и in vivo. Особое внимание уделено отдельным структурным элементам катионных липосом, определяющим эффективность трансфекции и цитотоксичность. Целью данного обзора являлось теоретическое обоснование выбора катионных липосом, наиболее перспективных для доставки нуклеиновых кислот в эукариотические клетки, а также изучение влияния состава катионных липидов на эффективность трансфекции in vitro.

Результаты. В результате проведенного анализа литературы можно утверждать, что одними из наиболее перспективных систем доставки нуклеиновых кислот являются катионные липиды на основе холестерина и спермина с добавлением липида-хелпера DOPE. Кроме того, было установлено, что варьирование состава катионных липосом, соотношения катионных липидов и нуклеиновых кислот, а также размера и дзета-потенциала липосом оказывают значительное влияние на эффективность трансфекции.

Выводы. Дальнейшие исследования в данном направлении должны включать в себя оптимизацию условий получения катионных липосом с учетом установленных закономерностей, а также физико-химических свойств. Необходимо исследовать возможности повышения эффективности доставки нуклеиновых кислот путем поиска оптимальных структур катионных липосом, определения соотношения компонентов липоплексов и изучения свойств и эффективности доставки многокомпонентных липосом in vitro.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

28-36 37
Аннотация

Цели. Ментол при местном воздействии, употреблении в пищу или вдыхании вызывает ощущение охлаждения и снижает нервную активность, что объясняет его широкое применение в качестве отдушки и вкусовой добавки в пищевой и табачной промышленности, косметике, а также в качестве мягкого анестетика и антисептика в стоматологии. Цель работы заключалась в комплексном термодинамическом исследовании L-ментола в кристаллическом и газообразном состояниях.

Методы. Методом бомбовой калориметрии сгорания была определена энергия сгорания L-ментола в кристаллическом состоянии. Методом адиабатической калориметрии была получена температурная зависимость теплоемкости L-ментола в интервале 5–370 К и найдены его параметры плавления. Квантово-химические вычисления производились на выделенной виртуальной машине в облачном сервисе Google Cloud Platform с использованием 8 вычислительных ядер Intel Xeon Scalable Processor (Skylake) с тактовой частотой 2.0 ГГц (до 2.7 ГГц при пиковой нагрузке) и 8 ГБ оперативной памяти.

Результаты. Были определены энергия и энтальпия сгорания L-ментола в кристаллическом состоянии. С использованием величины стандартной энтальпии сублимации был выполнен расчет стандартной энтальпии образования L-ментола в газообразном состоянии. На основании сглаженных значений теплоемкости и параметров плавления получены стандартные термодинамические функции (приведенная энтальпия, энтропия и приведенная энергия Гиббса) L-ментола в кристаллическом и жидком состояниях. Обоснована группа изодесмических реакций для ab initio расчета энтальпии образования газообразного L-ментола, и с использованием композитного квантово-химического метода Gaussian 4 вычислены электронная энергия и частоты нормальных колебаний молекул–участников этих реакций. В рамках модели электростатического потенциала по расширенному уравнению Политцера рассчитана энтальпия сублимации L-ментола.

Выводы. Впервые было проведено комплексное термодинамическое исследование L-ментола в различных агрегатных состояниях. Величины, рассчитанные с помощью полуэмпирических методов, согласуются в пределах погрешностей с опытными величинами, что подтверждает достоверность полученных результатов.

37-45 46
Аннотация

Цели. Производство высоковязких масел, как и совершенствование технологии их получения, является перспективным направлением нефтепереработки. Способы выделения масляных фракций из нефти экстракционными методами характеризуются малоэффективным использованием энергоресурсов и, как следствие, удорожанием процесса, а также относительно большим количеством выбросов, негативно влияющих на окружающую среду. Так, в процессе типа Дуосол используется большое количество природного газа, применяемого в печах на блоках регенерации селективных растворителей, избыточную теплоту которого возможно рекуперировать, а на установках депарафинизации масел используется водяной пар, конденсат которого может быть загрязнен нефтепродуктом или кетон-ароматическим растворителем. Цель данной работы заключалась в поиске путей повышения эффективности технологии получения высоковязких масел с точки зрения энергоэффективности и экологической безопасности, а также в доказательстве целесообразности вариантов улучшения установок масляного производства расчетными методами.

Методы. Количество тепла, необходимое для технологических операций, осуществляемых на установках получения высоковязких масел, определяли тепловым расчетом. Этот расчет был проведен на основании данных, полученных на промышленном аналоге; на основании эмпирических зависимостей, а также литературных справочных данных. Общепринятыми способами рассчитаны величины теплоемкостей и тепловых потоков установок селективной очистки Дуосол и депарафинизации. В основу тепловых расчетов положен принцип рекуперации тепла.

Результаты. На блоке регенерации растворителя установки Дуосол выявлен избыточный нагрев куба одной из ректификационных колонн, приводящий к перерасходу тепла. Это может приводить к загрязнению низкокипящего компонента перегонки (пропана) водой, которая является одним из компонентов кубовой смеси. Расчет показал, что для решения этой проблемы целесообразно разделение печи на две камеры и понижение температуры в кубе колонны. На блоке подготовки сырья установки депарафинизации используется водяной пар. Установлено, что количество тепла, уносимого дымовыми газами печей установки Дуосол, достаточно для обеспечения теплом блока подготовки сырья установки депарафинизации масел при полном исключении водяного пара из данной операции.

Выводы. Совершенствование технологии на установках Дуосол и депарафинизации, являющихся частью процесса получения высоковязких масел на нефтеперерабатывающих заводах, возможно путем эффективного перераспределения энергоресурсов.

46-54 19
Аннотация

Цели. Построение PT-фазовых диаграмм и расчет критических точек для многокомпонентных систем с использованием флэш-вычислений.

Методы. Для построения фазовых диаграмм многокомпонентных систем использовали флэш-вычисления на основе уравнения состояния и правила смешения. В общем случае методология использует уравнение состояния Соаве–Редлиха–Квонга и правило смешения Ван дер Ваальса; уравнение состояния Пенга–Робинсона и правило смешения ВонгаСэндлера, а также неслучайная двужидкостная модель активных коэффициентов. Результаты. Метод был применен к следующим смесям: этан (1)–бутан (2) (четыре разных состава); этан (1)–пропан (2) (четыре разных состава); бутан (1)–диоксид углерода (2) (три разных состава); C2C3C4C5C6 (один состав); изобутан–метанол–метил-трет-бутиловый эфир–1-бутен (один состав); и пропилен–вода–изопропиловый спирт–диизопропиловый эфир (ДИПЭ) (один состав).

Выводы. Согласно нашим результатам, метод флэш-вычислений, базирующийся на уравнении состояния и правилах смешения, используемый для построения фазовых диаграмм, на основе которых проводится оценка критических точек для многокомпонентных смесей, хорошо согласуется с экспериментальными данными, имеющимися в литературе. Для смесей, содержащих CO2 , лучшие результаты получены с использованием уравнения состояния Пенга–Робинсона и правила смешения Вонга–Сэндлера.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

55-61 14
Аннотация

Цели. Циклические карбонаты являются важными продуктами органического синтеза, которые находят широкое применение в качестве растворителей, катализаторов и реагентов для получения ряда соединений, в частности, уретансодержащих полимеров неизоцианатным методом. Одним из перспективных методов их синтеза является процесс алкоголиза карбамида многоосновными спиртами. Цель данной работы – определение условий реакции взаимодействия пропиленгликоля с карбамидом в присутствии ацетата цинка в качестве катализатора.

Методы. Экспериментальное исследование процесса синтеза пропиленкарбоната на лабораторной установке периодического действия. Анализ исходных реагентов и полученных продуктов с использованием газожидкостной хроматографии.

Результаты. Изучены закономерности получения пропиленкарбоната алкоголизом карбамида пропиленгликолем в присутствии катализатора (ацетата цинка) при варьировании основных параметров процесса в следующих диапазонах: начальное молярное соотношение реагентов пропиленгликоль/карбамид составляло (0.5–5):1, температура синтеза 130–190 °С, время пребывания реагентов в реакторе 0.5–4 ч, содержание катализатора в реакционной смеси 0–1.5 масс. %.

Выводы. Рекомендованы технологические параметры синтеза пропиленкарбоната, протекающего в реакторе периодического действия. Показано, что осуществление процесса при начальном молярном соотношении пропиленгликоля и карбамида 3:1, при температуре 170 °С и времени пребывания 2 ч позволяет получать пропиленкарбонат с достаточно высоким выходом – 80%.

СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ

62-66 47
Аннотация

Цели. Цель работы – предоставить расчеты по составам дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) с разными наполнителями и структурами, а также показать существенные различия при выражении состава в массовых и объемных единицах.

Методы. В работе приведены расчеты составов в массовых и объемных единицах для различных видов структур дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов согласно их классификации: разбавленные, низконаполненные, средненаполненные и высоконаполненные системы.

Результаты. Для расчетов использованы наполнители с плотностью от 0.00129 (воздух) до 22.0 г/см3 (осмий) и полимерные матрицы с плотностью от 0.8 до 1.5 г/см3 , которые охватывают практически все известные наполнители и полимерные матрицы, используемые для создания ДНПКМ. Представлены обобщенные зависимости содержания наполнителей от отношения плотности наполнителя к плотности полимерной матрицы для ДНПКМ с разными видами дисперсной структуры. Показано, что для описания разных видов структур ДНПКМ – разбавленные, низконаполненные, средненаполненные и высоконаполненные – необходимо в расчетах использовать только объемные соотношения компонентов. Составы, представленные в массовых единицах, не описывают построение структур ДНПКМ, так как при одном составе в объемных единицах можно получить для разных наполнителей разное соотношение компонентов.

Выводы. Зависимости свойств ДНПКМ следует представлять в координатах свойство-содержание дисперсной фазы только в объемных единицах (об. % или об. д.), так как структура определяет свойства. Составы, представленные в массовых единицах, необходимы для получения навесок при получении ДНПКМ. Приведены формулы для расчета и перевода составов ДНПКМ из объемных в массовые единицы и наоборот.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

67-75 27
Аннотация

Цели. В настоящее время одной из первостепенных задач здравоохранения в мире является профилактика гриппа и острых респираторных вирусных инфекций. Целью работы являлась разработка состава и технологии получения лекарственного препарата на основе аминокапроновой кислоты и сополимера N-винилпирролидона и 2-метил-5-винилпиридина в форме назального спрея для профилактики этих социально значимых заболеваний.

Методы. Для определения устойчивости лекарственной формы в зависимости от рН и температуры определяли прозрачность раствора сополимера с помощью метода турбидиметрии; значение рН определяли с помощью рН-метра со стеклянным комбинированным электродом.В дальнейшем наличие или отсутствие опалесценции раствора определяли визуально. Определение динамической вязкости раствора проводили при температуре 25.0±0.5 °С методом ротационной вискозиметрии. В рамках разработки технологии подобраны оптимальные значения температуры и скорости перемешивания при растворении веществ. Количественное определение содержания активных веществ в полученном препарате проводили с помощью ранее разработанного способа с использованием ВЭЖХ. Предварительный срок годности полученного препарата устанавливали с помощью исследования стабильности методом ускоренного старения.

Результаты. Установлено, что необходимый диапазон рН разработанной лекарственной формы для обеспечения стабильности лекарственного препарата составляет 5.5–6.2. В ходе экспериментов было продемонстрировано, что добавление загустителя нецелесообразно вследствие его взаимодействия с активным веществом в процессе хранения, что недопустимо. Разработан состав лекарственного препарата в виде раствора для назального применения с содержанием 1 масс. % аминокапроновой кислоты и 0.5 масс. % сополимера 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона в водном растворе. В качестве растворителя лекарственной формы подобрали фосфатный буферный раствор с значением рН 5.5 для обеспечения стабильности раствора препарата и комфортного применения без нарушения нормального функционирования ресничек в полости носа. Подобрана оптимальная технология получения лекарственного препарата, выделены контролируемые параметры для надлежащего проведения технологического процесса. В результате исследования стабильности спрея методом ускоренного старения установлен предполагаемый срок годности разработанного препарата, составляющий 2 года.

Выводы. Предложены новый состав и технология получения готового лекарственного препарата на основе аминокапроновой кислоты и сополимера N-винилпирролидона и 2-метил-5-винилпиридина в форме назального спрея для профилактики гриппа и ОРВИ.

76-83 26
Аннотация

Цель. Целью данной работы явилось установление доступной пористости сорбента на основе карбонизированной рисовой шелухи и исследование его сорбционных свойств по отношению к нефти и нефтепродуктам.

Методы. В качества объекта исследования был выбран сорбент на основе рисовой шелухи, карбонизированной при 400 °С в течение 30 мин. Для него проанализирована пористость с помощью ртутных порозиметров Pascal 140 EVO и Pascal 240 EVO, а также изучены сорбционные свойства сорбента в процессе очистки воды от нефти и нефтепродуктов.

Результаты. Показано, что образец сорбента на основе рисовой шелухи является объемно-пористым материалом с удельным объемом пор 0.015 см3 /г. Представлено распределение пор по размерам. Установлено, что доступная пористость составляет более 15%. Проведены исследования по сорбции нефти и нефтепродуктов, а также показана возможность применения указанного сорбента в качестве фильтрующего материала при очистке воды от нефтепродуктов. Сорбционные процессы исследованы в динамических и статических условиях. Изучены методические аспекты измерения параметров пористой структуры твердых материалов на ртутном порозиметре Pascal 140 EVO. Определены текстурные характеристики пористой структуры анализируемого сорбента: общий объем пор, величина удельной поверхности пор, объем микро и мезопор.

Выводы. Исследуемые материалы могут быть применены в качестве сорбентов, обладающих развитой пористой структурой, для очистки воды от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)