Use of certain natural polymers to reduce the toxic effects of lead ions on biological objects

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The wide use of lead compounds in electrical engineering, dye production, insecticides, and in the manufacture and use of ammunition has led to its negative impact on the environment and the human body. Lead levels increase as a result of military operations, which is relevant today, because of its use in ammunition. During explosions or shots, ammunition releases lead as particles and vapor that can contaminate water, soil, and air, entering the upper respiratory tract of humans. Although there are currently a significant number of eco- and enterosorbents, most of the latter are based primarily on silicon dioxide, lignin, smectites, etc. These materials are not always specifically effective against heavy metals. Consequently, there is an urgent need to address two key challenges: immobilizing pollutants to remove them from geochemical flows, and developing preventive and therapeutic measures to detoxify individuals living or working in areas with adverse industrial exposure.

AIM: This work aimed to analyze and comparatively evaluate the sorption activity of humic acids and ground reindeer antlers with known enterosorbents against lead ions at pH 3.

METHODS: Biopolymer samples (humic acids and reindeer antler tissue) were selected as study objects. Colloidal silicon dioxide (Polysorbâ) and hydrolyzed lignin (Filtrum-STIâ) were used as standard reference enterosorbents. Direct potentiometry and infrared spectroscopy were used in the study.

RESULTS: Sorbents derived from natural raw materials (humic acids and reindeer antler tissue) demonstrated sufficiently high sorption activity toward lead ions and strength of binding according to the calculated sorption capacity constant and binding capacity coefficient, respectively. The bone tissue of reindeer antlers exhibited higher values of sorbent–sorbate affinity coefficients and Pb2+ absorption rate compared with other sorbents. The recorded infrared spectra of biopolymer samples had qualitatively similar absorption peaks; however, the quantitative content of functional groups within their molecules differed.

CONCLUSION: The studied biopolymers (humic acids and reindeer antler tissue) exhibit high sorption properties toward lead ions, significantly exceeding those of enterosorbents already available on the pharmaceutical market. The implementation of high sorption characteristics of the examined natural biopolymers and their ability to participate in heavy metal ion binding through chelation likely relates to the features of their structural-functional organization.

About the authors

Elena A. Aivazova

North State Medical University

Email: ayvazowa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2064-7410
SPIN-code: 5449-3899

Cand. Sci. (Biology), Associate Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Tatiana A. Korelskaya

North State Medical University

Author for correspondence.
Email: takorelskaya@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3883-998X
SPIN-code: 8128-5129

Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Ekaterina A. Zhuravleva

North State Medical University

Email: zhuravleva.ek20@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7932-0717
SPIN-code: 4130-4819

Cand. Sci. (Biology), Associate Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Natalia A. Onokhina

North State Medical University

Email: onohina.76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5273-8686
SPIN-code: 5906-1730

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Natalya A. Zubova

North State Medical University

Email: natalja.matonina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6572-0733
SPIN-code: 1249-9729

Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Luidmila V. Mayer

North State Medical University

Email: mayer58@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3782-2038

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

References

  1. Kononova MM, Belchikova NP. Accelerated methods for determining the composition of humus in mineral soils. Pochvovedenie. 1961;(10):75–87. EDN: KSCIQL
  2. Dudarev VI, Filatova EG, Klimova OV. Study of the sorption processes of chromium (VI) ions on a carbon sorbent. Vodoochistka (Water Treatment). 2013;(10):6–14. EDN: RCXFQL
  3. Zhurikhina LN, Osipova TS, Morozova EA. Evaluation of harmlessness of biologically active food supplement, prepared from reindeer antlers, on Tetrahymena pyriformis. Health and Environment. 2014;(24-1):247–251. EDN: ZAUGHV
  4. Sartakov MP, Yakubenuk SA, Yakubenuk AA, Shpinova NV. On the possibility of using humic acids as sorbents and their adsorption diagrams. In: Education, Science and Technology: 21st Century. Collection of scientific articles. Khanty-Mansiysk; 2011;9:44–48. (In Russ.) EDN: YXRSXB
  5. Sartakov MP. Adsorption capacity of humic acids of peats of the middle Priboy. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2011;(4):60–64. (In Russ.) EDN: NDXMMB
  6. Perelomov MV, Atroshchenko YuM, Gracheva KA. Adsorption of heavy metals by modified humic acids. Modern Science. 2020;(2-1):19–23. (In Russ.) EDN: HQQDHA
  7. Zykova IV, Isakov VA. Adsorption of copper (II) and lead (II) ions by humic acids extracted from excess activated sludge. Naukosfera. 2021; (9-2):87–91. EDN: SANBAR
  8. Zykova IV, Isakov VA. Adsorption of chromium (III) and nickel (II) ions by humic acids isolated from excess activated sludge. Naukosfera. 2021;(9-2):92–96. EDN: WZKBZM
  9. Perelomov LV, Pinsky DA, Perelomova IV, Atroshchenko YuM. Adsorption capacity of natural and oxidized humic acids from lowland peatin relation to heavy metals. Agrohimia. 2019;(12):66–74. doi: 10.1134/S0002188119120081 EDN: PFTIZE
  10. Konopleva MM. The Medicinal raw materials of animal origin and natural products. Vestnik Farmatsii. 2012;(1):74–82. EDN: OXUIYZ
  11. Korelskaya TA, Zhuravleva EA, Zubova NA, Aivazova EA. Сomparative characteristics of sorption activity of samples of native humic acid and some enterosorbents. Vestnik Tverskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Series: Chemistry. 2020;(4):90–99. doi: 10.26456/vtchem2020.4.10 EDN: EOTNGG
  12. Kuleshova YuV, Kuleshov RS, Kuleshov SM. Biologically active preparations from antlers of young siberian stag and their wound-healing action to animals. Polythematic Online Scientific Journal of Kuban State Agrarian University. 2007;(27):395–416. EDN: JWXUJL

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».