Лігноцелюлозна біомаса як потенційний носій для системи доставки ліків

Як відомо, нестероїдні протизапальні засоби – це ліки для зменшення болю та група препаратів, які можуть викликати ураження слизової оболонки шлунка. Негативний вплив на систему травлення можна зменшити шляхом іммобілізації ліків на різних носіях, наприклад на компонентах рослинної біомаси, для створення системи доставки ліків. Рослинна біомаса – лігноцелюлозний комплекс, що складається з лігніну, целюлози та геміцелюлоз, потенційно може бути використаний як носій фармацевтичного препарату. Залишки цукрової тростини, такі як багаса і солома, є побічними продуктами переробки цукрової тростини. Одним із перспективних шляхів їх ефективного використання може бути хімічна обробка з метою отримання ефективних біосорбентів або так званих носіїв різного складу та структури. Метою роботи було вивчення структурних, морфологічних та сорбційних властивостей целюлози, лігніну та лігноцелюлози, отриманих із біомаси цукрової тростини (багаси та соломи) шляхом делігніфікації та гідролізу як потенційних компонентів системи доставки ліків. Зразки соломи цукрової тростини демонструють більш високу щільність у порівнянні зі зразками багаси. Обидва зразки лігніну з багаси та соломи мають більшу щільність порівняно з іншими матеріалами з біомаси сахарної тростини целюлозної та лігноцелюлозної природи. Спостерігається збільшення об’єму адсорбційних пор у лігнінах, що вказує на кращу здатність до адсорбції. Обидва зразки целюлози та лігноцелюлози з соломи мають більшу пористість у порівнянні з вихідним матеріалом. Значення ефективності сорбції диклофенаку натрію корелюються із значеннями об’єму пор для відповідних матеріалів. Більшими сорбційними властивостями характеризується лігнін із соломи цукрової тростини, який має більшу пористість. Зображення СЕМ показують, що вихідні та оброблені матеріали мають складну морфологію. Спектри ІК показують чітку відмінність у структурі лігноцелюлози, целюлози та лігніну багаси та соломи цукрової тростини. Досліджено можливість застосування біополімерів з як органічних носіїв диклофенаку натрію. З цією метою рослинні полімери просочували спиртовим розчином диклофенаку натрію та досліджували процес десорбції. Зразок лігніну із соломи цукрової тростини має більший період вивільнення препарату, що свідчить про отриманий ефект пролонгації.Non-steroidal anti-inflammatory drugs are well-known medications for reducing pain and a group of drugs that can cause mucosal damage of the stomach. The negative effects on the digestive system can be reduced by immobilization of drugs on various carriers, for instance, on the components of plant biomass, for the creation of drug delivery system. Plant biomass is a lignocellulosic complex consisting of lignin, cellulose and hemicellulose that can potentially be regarded as a carrier of pharmaceuticals. Sugarcane residues such as bagasse and straw are biomass by-products of the sugarcane industry. One of the prospective ways for their efficient utilization can include chemical processing with the aim of obtaining effective biosorbents or so-called carriers of different composition and structure. The aim of the work was to study the structural, morphological, and sorption properties of cellulose, lignin, and lignocellulose, derived from sugarcane biomass (bagasse and straw) by means of delignification and hydrolysis, as potential components for drug delivery system. Sugarcane straw samples show higher densities in comparison with bagasse samples. Both lignin samples from bagasse and straw have greater bulk and true density if compared to other materials from sugarcane biomass of cellulosic and lignocellulosic nature. The increase in adsorption pore volume in lignins is observed, being indicative of better sorption ability. Both samples of cellulose and lignocellulose from straw have greater pore structure if compared to the initial material. The values of sodium diclofenac sorption efficiency correlate with the values of pore volume for corresponding materials. Lignin from sugarcane straw, which shows greater porosity, has greater sorption properties. SEM images show that the initial materials and treated materials have complex morphology. FTIR spectra show a clear difference in the structure of lignocellulose, cellulose, and lignin from sugarcane bagasse and straw. The potential application of biopolymers from bagasse and straw as organic carriers of sodium diclofenac was studied. With this purpose, plant polymers were impregnated with an alcoholic solution of sodium diclofenac and the desorption process was investigated. The lignin sample from sugarcane straw has a longer period of drug release, which indicates the obtained effect of prolongation

Adsorptive Performance of Walnut Shells Modified with Urea and Surfactant for Cationic Dye Removal

Adsorption of cationic dye crystal violet (CV) onto a modified walnut shell (WS) adsorbent was investigated. Combined treatment of WS using urea and sodium dodecylsulfate (SDS) was carried out. Surface modification of adsorbents was confirmed by FTIR analysis, pHpzc measurements, and elemental and SEM-EDX analysis. In order to optimize the adsorption conditions, the effect of solution pH, adsorbent dose and CV concentration was studied by means of central composite face-centered design (CCFD). The highest correlation between experimental and model data was obtained for the pseudo-second-order (PSO) kinetic model, assuming an ion exchange mechanism of adsorption. A satisfactory fit of CV adsorption data was obtained from the Langmuir adsorption isotherm, supporting a single layer adsorption. According to obtained results, modified WS can be considered as a low-cost, efficient and environmentally compatible biosorbent for the removal of cationic pollutants from aqueous solutions

Розробка ефективного способу утилізації шкаралупи кісточок Prunus armeniaca

We proposed a new technique for the disposal of solid plant waste in the food industry, specifically solid shell of Prunus armeniaca seeds, by oxidative treatment with a hydrogen peroxide solution in an acetic acid medium, which makes it possible to obtain effective sorbent materials. We investigated the effect of oxidant concentration and time of the process on structural and sorption properties of plant sorbents. The experimental-statistical models of the process were obtained by employing a method of mathematical planning based on the mathematical processing of acquired experimental data. The optimal conditions for conducting the process using the generalized Harrington desirability function were determined. It was established that the optimal parameters that make it possible to obtain effective sorbents with the yield, the content of cellulose, lignin, and the efficiency of extracting methylene-blue from an aqueous solution of 50.3 %, 58.2 %, 12.7 % and 91.4 %, respectively, are the concentration of peroxide hydrogen of 9 % and a process time of 120 min. The application of the proposed technology enables efficient disposal of solid plant wastes, and obtaining the sorbents with high sorption characteristics. Such materials could be used in environmental science to solve the problems related to the contamination of water bodies by organic compounds, as well as enterosorbents in medicine and veterinary medicineРазработан способ утилизации твердых растительных отходов, а именно твердой оболочки косточек Prunus armeniaca, в эффективные сорбционные материалы. Установлены закономерности процесса обработки растительного материала при различных технологических параметрах с использованием метода математического планирования. Определен оптимальный режим процесса (расход окислителя, продолжительность), обеспечивающий высокий выход сорбционного материала с низким содержанием остаточного лигнина и высокими сорбционными характеристикамиРозроблено спосіб утилізації твердих рослинних відходів, а саме твердої оболонки кісточок Prunus armeniaca, в ефективні сорбційні матеріали. Встановлено закономірності процесу обробки рослинного матеріалу за різних технологічних параметрів з використанням методу математичного планування. Визначено оптимальний режим процесу (концентрація окисника, тривалість), що забезпечує високий вихід сорбційного матеріалу з низьким вмістом залишкового лігніну та високими сорбційними характеристикам

Low waste technology for mine waters treatment using lime and aluminum coagulants

In this paper the process of reagent desalination of mineralized mine waters was studied. The peculiarity of mine waters in many regions of Ukraine is that, along with hardness ions, they also contain sulphates in fairly high concentrations. Therefore, the task of desalination of mineralized waters consists in effective removal of sulphates along with softening of the solution. For effective purification of water from sulphates and hardness ions, 5/6 aluminum hydroxychloride (Al2(OH)5Cl) and sodium tetrahydroxoaluminate (Na[Al(OH)4]) were used during liming. A significant increase in efficiency of the treatment process was achieved when the solution was acidified with carbon dioxide after treatment with reagents. The directions of processing of the formed sediments as part of building materials have been determined. Complex processing of the generated waste in the process of water treatment allows creating a low-waste technology for the purification of mineralized water

Estimation of the Efficiency of Ammonia Oxidation in Anolyte of Two-Chamber Electrolyzer

In this study, the processes of electrochemical oxidation of ammonia in a two-chamber electrolyzer with anion exchange membrane MA-41 were investigated. An estimation of the efficiency of the process of oxidation of ammonia, depending on the chemical composition of the initial solution of anolyte and catholyte, current density and time of electrolysis was carried out. It was shown that the oxidation of ammonia in the anode chamber passes quickly and is accompanied by a significant decrease in pH due to the formation of nitrogen dioxide and nitrates. At the same time, the current output and the electrical conductivity of the dilute solutions was rather low. The effect of chlorides on the process of electrolysis was investigated. It was shown that the presence of chlorides in the anolyte catalyzes the processes of oxidation of ammonia. An increase in the concentration of chlorides in the anolyte increases output and reduces electricity consumption. The presence of chlorides in the catholyte does not accelerate oxidation. The presence of sulfates, both in the anolyte and in the catholyte, slows down the process of oxidation of ammonia as a result of the oxidation of sulfates to persulfates, which are quite passive to ammonium ions. At the same time, electricity consumption increases

The Technical and Economic Feasibility for the Production of Cellulose from Non-Wood – Agricultural Residues

The paper is presented results of the technical and economical evaluation of the production of cellulose for the solving the problem of utilization of agricultural residues of lignocellulosic nature. Non-wood was used in this work for pulping. Treatment was proposed to carry out with the application of peracetic acid. Such method allows to obtain cellulose, lignin, furfural and xylose. Spent peracetic solution can be used to precipitate lignin and for regeneration of acetic acid and to recover furfural and xylose. A technological scheme for the processing of plant raw materials by this method has been developed. Economic efficiency was calculated. The sale of by-products can provide additional financial benefit. Such an approach in the processing of significant volumes of agricultural waste is effective from an economic point of view, as well as from an environmental point of view, as it allows to reduce the negative impact on the environment and to ensure its protection