Медицинская химия нанодисперсного кремнезема
В результате комплексных физико-химических и медико-биологических исследований, выполненных Институтом химии поверхности НАН Украины совместно с рядом НИИ и клиник МОЗ Украины, разработан и внедрен в медицинскую практику новый энтеросорбент силикс. Это синтетический высокодисперсный кремнезем с разв...
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2006
|
| Назва видання: | Поверхность |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146553 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Медицинская химия нанодисперсного кремнезема / А.А. Чуйко, В.К. Погорелый // Поверхность. — 2006. — Вип. 11-12. — С. 346-357. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146553 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1465532025-02-23T18:08:13Z Медицинская химия нанодисперсного кремнезема Medical chemistry of nano disperse silica Чуйко, А.А. Погорелый, В.К. Медико-биологические проблемы поверхности В результате комплексных физико-химических и медико-биологических исследований, выполненных Институтом химии поверхности НАН Украины совместно с рядом НИИ и клиник МОЗ Украины, разработан и внедрен в медицинскую практику новый энтеросорбент силикс. Это синтетический высокодисперсный кремнезем с развитой удельной поверхностью, характеризуется химической чистотой, устойчивостью и физиологической безвредностью. Регулярная структура поверхности и большое количество реакционных центров обеспечивают высокую адсорбционную активность сил икса относительно воды, белковых токсинов, патогенных микроорганизмов и вирусов. Описаны технологии применения силикса как индивидуального лекарственного препарата, так и активной основы нового поколения композиционных лекарственных средств. As a result of the complex physico-chemical and medico-biological studies conducted by the Institute of Surface Chemistry of the NAS of Ukraine together with a number of research Institutes and clinics of the Ministry of Public Health of Ukraine, a new enterosorbent Silics has been developed and introduced into medicinal practice. This synthetic high disperse silica with an extended specific surface is characterized by its chemical purity, stability and physintroduced innocence. The regular structure of its surface as well as the presence of a large number of surface reactive sites insure a high adsorptive capacity of Silics with respect to water, protein molecules and toxins, pathogenic microorganisms and viruses. At present new technologies are being described for applications of Silics as an individual medicinal preparation of sorptive active and as active basis for a novel generation of composite drugs. 2006 Article Медицинская химия нанодисперсного кремнезема / А.А. Чуйко, В.К. Погорелый // Поверхность. — 2006. — Вип. 11-12. — С. 346-357. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146553 615 + 544.7:546.284.31 ru Поверхность application/pdf Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Медико-биологические проблемы поверхности Медико-биологические проблемы поверхности |
| spellingShingle |
Медико-биологические проблемы поверхности Медико-биологические проблемы поверхности Чуйко, А.А. Погорелый, В.К. Медицинская химия нанодисперсного кремнезема Поверхность |
| description |
В результате комплексных физико-химических и медико-биологических исследований, выполненных Институтом химии поверхности НАН Украины совместно с рядом НИИ и клиник МОЗ Украины, разработан и внедрен в медицинскую практику новый энтеросорбент силикс. Это синтетический высокодисперсный кремнезем с развитой удельной поверхностью, характеризуется химической чистотой, устойчивостью и физиологической безвредностью. Регулярная структура поверхности и большое количество реакционных центров обеспечивают высокую адсорбционную активность сил икса относительно воды, белковых токсинов, патогенных микроорганизмов и вирусов. Описаны технологии применения силикса как индивидуального лекарственного препарата, так и активной основы нового поколения композиционных лекарственных средств. |
| format |
Article |
| author |
Чуйко, А.А. Погорелый, В.К. |
| author_facet |
Чуйко, А.А. Погорелый, В.К. |
| author_sort |
Чуйко, А.А. |
| title |
Медицинская химия нанодисперсного кремнезема |
| title_short |
Медицинская химия нанодисперсного кремнезема |
| title_full |
Медицинская химия нанодисперсного кремнезема |
| title_fullStr |
Медицинская химия нанодисперсного кремнезема |
| title_full_unstemmed |
Медицинская химия нанодисперсного кремнезема |
| title_sort |
медицинская химия нанодисперсного кремнезема |
| publisher |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Медико-биологические проблемы поверхности |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146553 |
| citation_txt |
Медицинская химия нанодисперсного кремнезема / А.А. Чуйко, В.К. Погорелый // Поверхность. — 2006. — Вип. 11-12. — С. 346-357. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| series |
Поверхность |
| work_keys_str_mv |
AT čujkoaa medicinskaâhimiânanodispersnogokremnezema AT pogorelyjvk medicinskaâhimiânanodispersnogokremnezema AT čujkoaa medicalchemistryofnanodispersesilica AT pogorelyjvk medicalchemistryofnanodispersesilica |
| first_indexed |
2025-11-24T06:30:26Z |
| last_indexed |
2025-11-24T06:30:26Z |
| _version_ |
1849652230487015424 |
| fulltext |
Химия, физика и технология поверхности. 2006. Вып. 11, 12. С. 346-357
346
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЕРХНОСТИ
УДК 615 + 544.7:546.284.31
МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ НАНОДИСПЕРСНОГО
КРЕМНЕЗЕМА
А.А. Чуйко, В.К. Погорелый
Институт химии поверхности Национальной академии наук Украины
ул. Ген. Наумова 17, 03164 Киев-164
В результате комплексных физико-химических и медико-биологических исследо-
ваний, выполненных Институтом химии поверхности НАН Украины совместно с рядом
НИИ и клиник МОЗ Украины, разработан и внедрен в медицинскую практику новый эн-
теросорбент силикс. Это синтетический высокодисперсный кремнезем с развитой
удельной поверхностью, характеризуется химической чистотой, устойчивостью и
физиологической безвредностью. Регулярная структура поверхности и большое коли-
чество реакционных центров обеспечивают высокую адсорбционную активность сил
икса относительно воды, белковых токсинов, патогенных микроорганизмов и вирусов.
Описаны технологии применения силикса как индивидуального лекарственного пре-
парата, так и активной основы нового поколения композиционных лекарственных
средств.
As a result of the complex physico-chemical and medico-biological studies conducted
by the Institute of Surface Chemistry of the NAS of Ukraine together with a number of research
Institutes and clinics of the Ministry of Public Health of Ukraine, a new enterosorbent Silics
has been developed and introduced into medicinal practice. This synthetic high disperse silica
with an extended specific surface is characterized by its chemical purity, stability and
physintroduced innocence. The regular structure of its surface as well as the presence of a
large number of surface reactive sites insure a high adsorptive capacity of Silics with respect
to water, protein molecules and toxins, pathogenic microorganisms and viruses. At present
new technologies are being described for applications of Silics as an individual medicinal
preparation of sorptive active and as active basis for a novel generation of composite drugs.
Введение
Последняя четверть ХХ столетия ознаменовалась развитием и впечатляющими
успехами нового направления современной химической науки – медицинской химии.
Последняя включает открытие, разработку и интерпретацию механизмов действия био-
логически активных веществ (БАВ) на молекулярном уровне. Фундаментальные иссле-
дования в этой области концентрируются на изучении связей между химической струк-
турой, реакционной способностью БАВ и их физиологической активностью с целью соз-
дания научных основ производства новых эффективных лекарственных препаратов и
лечебных технологий.
Одним из ведущих направлений в этой области является медицинская химия по-
верхности наноразмерных ультрадисперсных оксидов, решающая проблемы создания
новых путей биодизайна модифицированной поверхности и установление влияния
структуры и свойств адсорбционных комплексов на механизмы биологической актив-
ности поверхности и адсорбатов.
Поэтому, собственно, медицинская химия поверхности оказалась в центре внима-
ния ученых различного профиля – химиков и физиков, биологов, фармакологов и ме-
347
диков. Дело в том, что на поверхности вещества атомы находятся в особенном состоя-
нии, они обладают определенным количеством ненасыщенных связей и поэтому харак-
теризуются повышенной реакционной способностью по сравнению с атомами в объеме.
Отсюда ясно, почему наноразмерные частицы, обладающие значительным количеством
атомов на поверхности, отличаются необычными химическими свойствами. Поверх-
ность – это та часть любого объекта, в том числе и биологического, с которой начина-
ются и в основном сосредоточены процессы взаимодействия с окружающей средой.
Именно поэтому свойствам поверхности современная наука уделяет повышенное вни-
мание.
В Институте химии поверхности Национальной академии наук Украины (г. Киев)
в результате комплексных физико-химических и биомедицинских исследований разра-
ботан и внедрен в клиническую практику новый лекарственный препарат эфферентной
терапии – силикс (Silics от Silica – кремнезем и ics – от Institute of Chemistry of Surface).
Эту задачу удалось решить в относительно сжатые сроки только благодаря скоордини-
рованным творческим усилиям химиков и физиков, биологов и токсикологов, фармако-
логов и медиков Украины и России. Результаты этих исследований и разработок проана-
лизированы и обобщены в монографии [1], являющейся до настоящего времени единст-
венным в мировой литературе обобщением по медицинской химии поверхности. В нас-
тоящей статье кратко суммированы данные о структуре и свойствах поверхности крем-
незема, определяющих его физиологическую активность, а также приведены результаты
клинического применения силикса в терапии различных патологий.
Структура и свойства поверхности, физиологическая активность
Синтезируют силикс путем высокотемпературного гидролиза паров тетрахлорида
кремния. В результате образуется белый пушистый легкий порошок, состоящий из
сферических частиц непористого кремнезема размером 10 - 20 нм, плотно упакованных
в гроздья диаметром 1 - 10 мкм. Насыпной вес изменяется от 20 до 50 г/л, а удельная
поверхность в зависимости от диаметра проточастиц в пределах 100 - 500 м2/г. Суб-
станция характеризуется высокой химической чистотой (> 99,8 %) и однородностью,
обладает химической, термической, радиационной и микробиологической стойкостью,
высокой адсорбционной активностью и физиологической безвредностью. Особенности
химической структуры поверхности силикса позволяют использовать его в фармации не
столько как вспомогательное вещество или матрицу-носитель в комбинированных ле-
карственных средствах, сколько как самостоятельный лекарственный препарат поли-
терапевтического действия.
Структура и свойства поверхности силикса были установлены в результате ис-
следований препаративными, адсорбционными, квантово-химическими и физико-хими-
ческими методами, такими как термо- и хроматография, рентгено- и нейтронография,
фотоэлектронная, инфракрасная и ЯМР спектроскопия, масс-спектрометрия и др. [2, 3].
С химической точки зрения ядро наночастицы представляется как объемный полимер,
структурной единицей которого являются кремнийкислородные тетраэдры, соединенные
силоксановыми мостиками ºSi-O-Siº. В результате гидротермальной обработки при
синтезе на поверхности образовались гидроксильные (силанольные) группы ºSi-OН,
которые представляют основные реакционные центры поверхности. Концентрация этих
групп для предельно гидроксилированного кремнезема достигает 4,6 - 6,0 групп/нм2.
Топография гидроксильного покрова пирогенного кремнезема представлена на рис. 1. В
процессах гидратации молекулы воды взаимодействуют с поверхностью посредством
водородных -ОН···ОН2 (а) или координационных ºSi¬OН2 (б) связей.
Растворимость силикса в воде зависит от рН и характеризуется минимумом при
рН = 7 (0,01 %). Поверхность обладает слабыми протонодонорными свойствами (рКа =
348
6 - 8). Изоэлектрическая точка (точка нулевого заряда) соответствует рН = 2. Ниже этой
точки поверхность заряжена положительно. С ростом рН от 2 до 6 концентрация
отрицательных зарядов увеличивается медленно, но при рН > 6 наблюдается резкий
скачок. В области рН = 10 - 11 кремнезем начинает растворяться.
Рис. 1. Структура поверхности cиликса
Твердо установлено [1 - 3], что физико-химические свойства высокодисперсного
аморфного кремнезема диктуются структурой реакционных центров его поверхности и,
в первую очередь, концентрацией и взаимным расположением силанольных групп. Име-
нно благодаря взаимодействию с ними поверхность адсорбирует малые полярные моле-
кулы и вещества, способные образовывать водородные или координационные связи, а
также комплексы с переносом заряда. Интенсивность и механизм подобных взаимодей-
ствий в значительной мере зависит от рН и ионной силы среды.
Главной особенностью силикса, которая выгодно отличает его от известных сор-
бентов медицинского назначения, является чрезвычайно высокая белоксорбирующая
(протеонектическая) способность [4]. Величины граничной адсорбции из воды при зна-
чениях рН, близких к изоэлектрической точке белков, составляют 655 мг/г (плазма
лиофилизованная), 600 мг/г (альбумин), 530 мг/г (гемоглобин), 340 мг/г (овальбумин) и
350 мг/г (желатин). В физиологических растворах под влиянием электролитов адсорбция
еще выше. Характерно, что адсорбция белков на поверхности силикса является необра-
тимой. Это объясняется тем, что в молекуле биополимера имеется множество реакци-
онных центров, способных образовать многоцентровые водородные связи с поверх-
ностью, а одновременный скоррелированный разрыв всех связей невероятен. Эта осо-
бенность силикса широко используется в медицине для связывания и выведения из орга-
низма бактериальных эндо- и экзотоксинов, патогенных иммунокомплексов, продуктов
деградации некротических тканей и других вредных веществ белковой природы. Одно-
временно высокая протеонектическая способность силикса открывает новые возмож-
ности в технологии создания комбинированных лекарственных препаратов на основе эн-
теросорбента и биологически активных веществ белковой и полипептидной природы,
например вакцин, гормональных ферментативных препаратов с адсорбированными на
поверхности сорбента белками.
Не менее важным для обоснования применения силикса как лекарственного сред-
ства являются результаты исследования процессов связывания патогенных микроорга-
низмов и влияния сорбента на их жизнеспособность [5]. Установлено, что даже при от-
носительно малых концентрациях (0,3 - 1,3%) силикс связывает практически все микро-
организмы, находящиеся в растворе (до 3·109 микробных тел на 1 г сорбента). При этом
степень связывания практически не зависит от вида микробов. Взаимодействие микро-
организмов с силиксом отличается определенными особенностями. Во-первых, наноча-
стицы кремнезема по размерам значительно меньше микроорганизмов (1 - 10 мкм).
Поэтому здесь уместно говорить не об адсорбции на поверхности оксида, а о процессах
349
агглютинации (склеивания) микроорганизмов, вызываемых сорбентом. При этом микро-
организмы практически лишаются питательной среды, что препятствует их размно-
жению, и, кроме того, становятся более чувствительными к действию антибиотиков. От-
сюда понятно механизм терапевтического эффекта, поскольку возможность возникно-
вения и развития кишечных инфекций целиком зависит от величины заражающей дозы,
т.е. количества бактерий, которые накапливаются в кишечнике в процессе колонизации.
Процессы агглютинации зависят от химической природы поверхности (кислая
или основная, гидрофобная или гидрофильная). Для целенаправленного модифици-
рования поверхности необходимо знать природу сил, обеспечивающих притяжение ме-
жду поверхностью сорбента и мембраной бактериальной клетки. Несомненно, это при-
тяжение лишь частично обязано сродству поверхности кремнезема к белковым рецеп-
торам, гликопротеидным структурам и фосфолипидам в мембранах микробных клеток.
Напомним, что в отличие от химических межатомных и межмолекулярных связей
взаимодействие между наночастицами сорбента и клетками не отличается
специфичностью. При химическом связывании осуществляется перераспределение
электронной плотности в результате перекрывания фронтальных орбиталей (атомных и
молекулярных) на равновесных расстояниях (0,1 - 0,5 нм). Подобное взаимодействие
частиц невозможно, поскольку между ними отсутствует прямой контакт и сближение
ограничивается значительно большими расстояниями (>> 0,5 нм). Можно бы привлечь
дальнодействующие электростатические силы, но дело в том, что поверхности сорбента
и клетки заряжены одноименно – отрицательно. Мы предположили, что в условиях
рассматриваемой системы сорбент – клетка взаимодействие между ними осуществляется
за счет промежуточного участия малых молекул (Н2О) и ионов (Н+) физиологической
среды. Диссоциированные с поверхности протоны образуют с водой прочные
водородносвязанные комплексы, например Н3О+ или Н5О2
+, заряженные положительно.
Заряд этих ионов создает сильное положительное электростатическое поле, максимум
потенциала которого направлен к взаимодействующим поверхностям. В итоге, частица и
клетка взаимно притягиваются в область положительного заряда, созданного
промежуточным комплексным катионом (рис. 2).
Результаты квантово-химических исследований [6] подтвердили эту гипотезу.
Химическая природа биоактивности
Основу биологической активности силикса составляют его физико-химические
свойства, диктуемые структурой и реакционной способностью адсорбционных центров
поверхности [1, 7, 8]. К ним, в первую очередь, относятся:
1) высокая гидрофильность поверхности,
2) чрезвычайная белоксорбирующая активность,
3) активное связывание патогенных организмов и вирусов,
4) адсорбция низкомолекулярных веществ.
Естественно, что вещество, обладающее таким комплексом уникальных свойств,
просто обречено стать эффективным лекарственным средством многоцелевой терапии.
Рассмотрим эти свойства более детально.
Рис. 2. Схема взаимодействия одноименно заряженных поверхностей посредством
промежуточного участия гидратированного протона.
350
Высокая гидрофильность силикса обусловлена структурно упорядоченным гидр-
оксильным покровом, наличием электроноакцепторных атомов кремния силанольных
групп и электронодонорных атомов кислорода силоксановых связей. При взаимо-
действии с водой основной вклад вносят электростатическое взаимодействие, водород-
ные связи и комплексы с переносом заряда. В результате адсорбированные молекулы во-
ды поляризуются и свойства воды на межфазной границе существенно отличаются от
свойств воды в объеме растворителя. В первую очередь увеличиваются дипольный мо-
мент, диэлектрическая постоянная, растворяющая способность, протонная проводимость
и облегчается трансмембранный перенос. Таким образом, следствием адсорбции явля-
ется повышение биоактивности воды. Поэтому гидрофильные свойства силикса нашли
конкретное применение в медицине: для ликвидации отеков, уменьшения экссудации,
при лечении ран в стадии воспаления, для связывания и структурирования воды в ки-
шечнике при диареях и как подсушивающее средство в дерматологической практике.
Высокая белоксорбирующая активность сил икса обусловлена многоцентровым
взаимодействием молекулы биополимера со всеми реакционными центрами поверхно-
сти: силанольными группами, атомами кремния, электронодонорными атомами кисло-
рода силоксановых связей и, возможно, взаимодействием через координированную воду.
Между молекулами белка и поверхностью осуществляется три типа взаимодействия:
электростатическое притяжение, водородные и гидрофобные связи. Поскольку основной
вклад вносят электростатические силы и водородные связи, адсорбция белков зависит от
величины рН среды и достигает максимума при изоэлектрической точке биополимера. В
ряду медицинских адсорбентов по белоксорбирующей способности силикс является не-
оспоримым лидером. Так, например, из физиологического раствора при рН = 6,5 различ-
ные сорбенты извлекают следующие количества сывороточного альбумина быка (в %):
силикс – 60; САГС – 2,4; СКН – 0; дебризан – 0. Следующие два момента играют особо
важную роль в медицине. Выше уже отмечалось, что в силу многоцентрового характера
адсорбция белков на силиксе необратима. Это обеспечивает наиболее полную эвакуа-
цию белковых токсинов из организма. Кроме того, поскольку поверхность силикса глад-
кая непористая, то кинетика адсорбции лимитируется внешней диффузией и является
наиболее быстрым процессом. Так, независимо от природы белка 90% его содержания
сорбируется в первые 10 мин. Это свойство гарантирует скорейшее достижение терапев-
тического эффекта детоксикации.
Уникальная способность связывать большое количество микробных тел и виру-
сов коррелирует с белоксорбирующей активностью силикса. Механизм и результаты та-
кого взаимодействия подробно описаны выше. Еще раз подчеркнем, что на этом свой-
стве базируется эффективность силикса при лечении микробных токсикоинфекций и
острых гнойно-воспалительных процессов.
Адсорбция низкомолекулярных веществ представляет особый интерес, поскольку
знание закономерностей этих процессов в отношении лекарственных субстанций создает
научную основу создания на базе силикса композиционных препаратов с модулиро-
ванной фармакокинетикой. В результате комплексных исследований было установлено,
что присутствие силикса в композите существенно изменяет свойства лекарственной
субстанции. В первую очередь достигается пролонгированность действия, повышается
биодоступность трудноусвояемых и плохорастворимых лекарств и, как правило, наблю-
дается синергетический эффект [1, 5, 7]. Так, например, возможность ускорения всасы-
вания лекарственных веществ различной химической природы при одновременном перо-
ральном введении с силиксом изучалась для ортофена, хинидина, скополаамина, амфо-
терицина, углевода ксилозы, органической кислоты вольтарена и некоторых витаминов
[9]. Установлено, что под влиянием силикса максимальная концентрация препарата в
крови (мкг/мл) существенно увеличивается: антибиотик амфотерицин – от 2 до 21;
351
алкалоид хинидин – от 2,6 до 4,6; противовоспалительный препарат вольтарен – от 16 до
26. Графически эти результаты представлены на рис. 3.
Рис. 3. Зависимость изменения концентрации лекарственного препарата в крови крыс от
времени: а – вольтарен, б – амфотерицин; 1 – ЛП + силикс, 2 – ЛП
На графике восходящая кривая описывает скорость всасывания, величина макси-
мума характеризует биодоступность, тогда как нисходящая ветвь определяет пролонги-
рованность действия. Определенно, что эти характеристики коррелируют между собой.
Возникает вопрос, почему участие силикса в трансмембранном переносе лекар-
ственного вещества всегда в той или иной степени повышает его усвояемость и, следова-
тельно, биодоступность. Общеизвестно, что перенос вещества осуществляется только
под действием разности потенциалов, химического Dm или концентрационного DС. По-
скольку повышение усвояемости и биодоступности является общим явлением для ве-
ществ различной химической природы, естественно предположить, что величина Dm в
переносе играет второстепенную роль. На первый план выступает концентрационный
потенциал, который повышается в результате адсорбции. Обозначим величинами Со, Сs
и Са соответственно концентрации препарата в крови, в физиологическом растворе пе-
ред мембраной и адсорбированного на поверхности. Концентрационный потенциал оп-
ределяется разностью концентраций до и после мембраны (Сi - C0). Для плохо раство-
римых веществ Са > Сs, а значит Са - C0 > Сs - C0. Следовательно, при участии адсор-
бента разность концентрационного потенциала всегда повышается, чем и обусловлен
рост усвояемости и биодоступности. Однако в какой степени осуществляется этот рост,
зависит от разности Са - Сs, которая в свою очередь определяется разностью химических
потенциалов лекарственного вещества в адсорбированном состоянии и в растворе Dm =
Dmа - Dms. В итоге получаем, что биодоступность (БД) есть функция свойств сорбента и
адсорбата БД = f(DC, Dm), причем DС определяет вектор эффекта, а Dm - его величину.
Рассмотрим общую кинетическую схему механизма действия композиционного
лекарственного препарата (Sil + ЛП) в присутствии токсина (Тох). Естественно, этот
процесс многостадийный, включающий обратимую стадию образования лекарственного
комплекса (ЛК) и необратимые стадии детоксикации организма и метаболизма ЛП:
Sil + ЛП ads
des
K
K
¾¾¾®¬¾¾¾ ЛК + Тox detk¾¾¾® Sil·Тox + ЛП Phk¾¾¾® продукты метаболизма
I II III
352
где kads и kdes – константы скорости адсорбции и десорбции ЛП на поверхности, kdet –
константа скорости детоксикации по реакции двойного обмена, kph – фармако-
динамическая константа, описывающая терапевтический эффект ЛП и его метаболизм, а
значки ¯ и означают соответственно ”из организма” и “в кровь”. Для достижения мак-
симального терапевтического эффекта необходимо соблюдение следующих кинетиче-
ских условий. Поскольку стадия образования ЛК должна обеспечивать значительную
концентрацию ЛК и в то же время пролонгированность действия ЛВ, то kads ³ kdes. Соот-
ношение kdet >>1 обеспечивает необратимость и быстроту детоксикации, тогда как kph
целиком определяется химической природой ЛВ и видом патологии. Приведенные со-
отношения зависят от природы поверхности и могут служить указателем при выборе на-
правления ее модифицирования.
В заключение этого раздела особо подчеркнем, что описанные выше свойства ле-
карственных композитов на основе силикса, включающие пролонгированность, биодо-
ступность и синергизм, позволяют значительно снизить дозы при сохранении терапев-
тического эффекта. Преимущества подобных лекарственных средств отвечают требова-
ниям здравоохранения XXI века.
Токсикология
Высокодисперсный кремнезем разрешен для медицинского применения как вспо-
могательное вещество при изготовлении различных лекарственных форм. Во многих
странах Европы, Америки и Азии он также используется в качестве пищевой добавки, а
также матрицы-носителя. Однако исследования последних лет [1] открыли ряд важных
свойств кремнезема, что позволило использовать его как индивидуальное средство эф-
ферентной терапии. Это потребовало проведения дополнительных медико-биологиче-
ских исследований и доклинических испытаний его безвредности [10, 11].
В соответствии с современными требованиями к новым лекарственным препара-
там токсичность силикса изучалась на различных видах животных в остром и хрониче-
ском эксперименте. Оказалось, что препарат при пероральном введении в дозе до 10 г/кг
нетоксичен. Наблюдения осуществлялись в течение 2 – 3 месяцев. Изучалось влияние
силикса на некоторые показатели крови и обмена веществ. Отклонений от контроля со-
держания мочевины, креатинина, билирубина, общего белка, гемоглобина и других по-
казателей не было отмечено ни в одном из сроков наблюдения. Введение силикса в дозе
500 мг/кг не влияло на активность в сыворотке крови аминотрансферазы, ферментов ан-
тиоксидантной системы эритроцитов, на содержание витамина Е в сыворотке, селена,
алюминия, магния, меди и цинка в печени. Исследования при длительном введении пре-
парата также не выявили патологических отклонений. Проведенное на нескольких видах
животных комплексное токсикологическое исследование позволило сделать однознач-
ный вывод об отсутствии у силикса в терапевтической дозе ~100 мг/кг (и даже превы-
шающей таковую в 10 раз) токсических свойств, что гарантирует абсолютную безвред-
ность его применения в лечебной практике.
Клиника
Результаты токсикологических испытаний, доказавшие полную безвредность си-
ликса, открыли ему дорогу к масштабному использованию в клинике различных пато-
логий. Выше уже отмечалось, что терапевтическая активность силикса в основном реа-
лизуется благодаря свойствам его поверхности, к которым относятся: высокая гидро-
фильность, связывание больших количеств белков, адсорбция патогенных микроорга-
низмов и вирусов, адсорбция низкомолекулярных веществ. Из указанных свойств
вытекают основные направления применения силикса в медицине [1, 12]:
353
- лечение заболеваний, сопровождающихся токсикозом эндо- и экзогенного происхож-
дения (острые желудочно-кишечные инфекции, гнойно-воспалительные заболевания
внутренних органов, генерализованная инфекция, аллергия, различные виды отравлений
и др.);
- лечение атеросклероза и его осложнений, где силикс используется как средство моно-
терапии, так и в составе терапевтического комплекса для взаимного повышения эффек-
тивности;
- лечение гнойных ран и других гнойно-воспалительных процессов (абсцессы, флегмо-
ны, остеомиелит, эндометрит и др.), кишечной непроходимости, перитонита (интраопе-
рационное промывание кишечника и брюшной полости);
- остановка капиллярных, паренхиматозных, эррозивных кровотечений; гемостатическое
действие обеспечивается связыванием воды, белков, активацией ряда факторов сверты-
вающей системы крови. Первые два направления в основном касаются энтерального
(перорального) применения сорбента, два последних аппликационного (местного). Ос-
новные механизмы терапевтического действия силикса при местном и пероральном при-
менении имеют общие и отличительные черты. При аппликационной сорбции силикс из-
влекает воду из раны и направляет ток жидкости наружу. Для многих материалов, ис-
пользуемых в вульнеросорбции, такой механизм лечебного действия является ведущим,
а, возможно, и единственным. Активность же силикса не ограничивается этим момен-
том, заметную роль начинают играть процессы связывания патогенных микроорга-
низмов и белковых токсинов.
В случае энтеросорбции на первое место выдвигаются сорбционные свойства си-
ликса в составе водной суспензии по отношению к микроорганизмам и токсинам, а
также взаимодействие сорбента с рецепторами энтероцитов и другими поверхностными
структурами клеток желудочно-кишечного тракта, участвующих в регуляции его фун-
кций. Не исключается также прямое влияние силикса на транспорт веществ через стенку
кишечника и опосредованное – на каталитические свойства кишечных ферментов. В об-
общенном виде и с учетом рассмотренных механизмов действия основные направления
клинического применения силикса, уже освоенные медицинской практикой, можно
представить следующей схемой:
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИЛИКСА В
КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ
Области
медицины
- хирургия -пульмонология
- акушерство -кардиология
- гинекология -инфекционные болезни
- стоматология СИЛИКС -нефрология
- офтальмология -дерматология
- онкология
Аппликационное Способ применения Энтеральное
- гнойные раны - эндо- и экзотоксикозы
- остановка Показания к - диареи
кровотечений применению - атеросклероз
- промывание полостей - аллергия
- побочные эффекты
химио- и радиотерапии
354
Далее рассмотрим несколько подробнее результаты применения силикса в важ-
нейших отраслях клинической медицины и перспективы дальнейших исследований в
этой области.
Инфекционные заболевания. Сорбционные методы заслуженно заняли соответ-
ствующее место в комплексном лечении инфекционных заболеваний (сальмонеллез, ко-
литы, кишечные инфекции, диареи, ботулизм и вирусный гепатит). Задача сегодня со-
стоит в уточнении показаний к назначению сорбентов, оценке эффективности их со-
четания с другими медикаментами. В полной мере необходимость реализации такой
программы относится к аморфным кремнеземам, в частности к силиксу.
Механизмы действия силикса в терапии инфекционных заболеваний сводятся к
следующему [1, 4, 13]:
- влияние на микрофлору кишечника, в том числе создание условий, неблагоприятных
для жизнедеятельности патогенных микроорганизмов;
- блокирование рецепторов слизистой кишечника, ответственных за адгезию микробов и
токсинов, усиление транспорта воды, электролитов и других веществ во внутреннюю
среду, ускорение процессов метаболизма;
- связывание токсинов эндо- и экзогенной природы.
Впечатляющие результаты дает лечение силиксом больных острым гастроэнтеро-
колитом различной этиологии и степени тяжести. Твердо установлено, что применение
силикса значительно повышает эффективность лечения. Так, например, диарейный
синдром купировался в 3 раза быстрее, параллельно наблюдалась положительная
динамика других симптомов заболевания (тошнота, рвота, боли и спазмы отделов ки-
шечника). Достоверно быстрее нормализовались показатели копрограмм. Аналогичные
результаты дает лечение силиксом дизентерии и шигеллеза различной степени сложно-
сти. Кроме того, исследования показали, что пероральное применение силикса способ-
ствует, наряду со снижением степени интоксикации, нормализации и коррекции основ-
ных показателей иммунитета.
Применение силикса в комплексной терапии вирусных гепатитов значительно
ускоряет выздоровление пациентов: на 4 – 6 дней раньше исчезает желтуха, на 6 – 7 дней
- кожный зуд, скорее нормализуются биохимические показатели крови, что особенно за-
метно по динамике уровня билирубина. Дополнительно отметим, что силикс необходи-
мо применять и при лечении ботулизма (особенно в комбинации с иммуноглобулином),
но раннее назначение препарата дает более выраженный терапевтический эффект.
Обструктивные заболевания легких. Хронические обструктивные заболевания
легких являются острой проблемой пульмонологии в связи с их широкой распростра-
ненностью, ростом заболеваемости и смертности [14]. Для их лечения широко исполь-
зуются такие методы элиминации БАВ и метаболитов, как гемосорбция, лимфосорбция
и плазмаферез. Как более доступный и безопасный проявил себя метод энтеросорбции,
особенно с применением силикса. Проведенные исследования и клиническая практика
достоверно показали, что включение силикса в комплексное лечение хронических об-
структивных заболеваний легких ускоряет нормализацию функции иммунокомпетент-
ной системы, устраняет токсикацию в фазе обострения, позволяет повысить динамику
положительных клинических симптомов и данных лабораторных анализов, сократить
сроки пребывания пациентов в стационаре и удлинить периоды ремиссий.
Хроническая почечная недостаточность. Лечение указанной патологии силик-
сом приводит к ускорению положительной динамики содержания мочевины и креати-
нина крови, липидных показателей, белкового и электролитного состава, гемоглобина и
эритроцитов крови вплоть до полной нормализации. Выздоровление наступает на 5 – 6
суток раньше по сравнению с контролем.
355
Экзема и псориаз. Энтеросорбция, как эффективный детоксикационный прием, с
успехом применяется при пищевой и медикаментозной аллергиях, крапивнице, псори-
азе, атопическом дерматите, экземе, красной волчанке и других дерматологических
заболеваниях. Особенно эффективными оказались приемы силикса, вызывающие сниже-
ние уровня среднемолекулярных пептидов и ликвидацию эндотоксикоза. Выздоровление
наступает у 70% больных экземой и 53% больных псориазом. В остальных случаях
фиксируется значительное улучшение [15].
Детоксикация в онкологии. Прогрессирование ракового процесса приводит к
развитию эндогенной интоксикации, интенсивность которой зависит от дистантного
влияния опухолевого процесса на метаболизм и иммунокомпетентную систему и приме-
ненного метода лечения – лучевая или химиотерапия [4]. Для ликвидации синдрома
интоксикации в комплексе с антиоксидантной терапией используется энтеросорбция си-
ликсом. Применение энтеросорбции силиксом достоверно снижает показатели эндоген-
ной интоксикации. Так, в сыворотке крови значительно снижается концентрация пепти-
дов, малонового альдегида и иммунных комплексов. По динамике этих показателей мо-
жно констатировать, что в процессе лучевой терапии по эффективности детоксикации
энтеросорбция силиксом и плазмаферез сопоставимы между собой.
Атеросклероз. Способность силикса снижать содержание липидов в сыворотке
крови обусловила его применение в качестве антиатеросклеротического лекарственного
препарата [16]. В качестве средства монотерапии силикс снижает уровень общего холе-
стерина на 15%, триглицеридов – на 17%, малонового альдегида – на 12%. Существенно
уменьшается индекс атерогенности ~16,5%. Гиполипидемическое действие силикса бо-
лее выражено при высоком исходном уровне холестерина. Под влиянием силикса также
замедляется агрегация тромбоцитов на 25%. Существенно улучшается положительная
динамика клинических проявлений заболевания: снижается интенсивность болевых при-
ступов в области сердца и частота их возникновения, у всех больных повышается актив-
ность и толерантность к физической нагрузке. Гиполипидемическая терапия силиксом
не осложняется побочными реакциями. Таким образом, применение силикса дало воз-
можность коррекции основных патогенетических факторов атеросклероза – гиперлипи-
демии и гиперкоагуляции. При острых нарушениях липидного обмена весьма эффектив-
ными оказались комплексы силикса с симвастатином (ингибитор биосинтеза холесте-
рина). В настоящее время нет сомнений, что силикс является мощным лекарственным
препаратом для профилактики и ликвидации последствий сердечно-сосудистых ката-
строф.
Хирургия. Эффективность применения силикса в хирургии обусловлена такими
его свойствами, как водопоглощение, осмотическая активность, сорбция белков и мик-
роорганизмов, взаимодействие с клеточной мембраной, гемостатическое и некролити-
ческое действие [1, 4, 8].
Одним из важных моментов лечения раны является первичная “консервация”.
Здесь наиболее эффективным является силикс, поскольку его применение позволяет свя-
зать значительное количество микроорганизмов, белковых токсинов и предотвратить их
инвазию в глубь тканей. Высокое и быстрое водопоглощение способствует высуши-
ванию и мумификации нежизнеспособных тканей, купированию отеков. Кроме того, си-
ликс обладает значительным гемостатическим действием для остановки капиллярного
кровотечения из раны. Также замедляется развитие тканевой инфекции, развитие некро-
тических изменений. “Консервирование” раны силиксом резко улучшает условия и ре-
зультаты хирургической обработки. Естественно, столь же эффективен силикс в борьбе с
гнойно-воспалительными процессами в инфицированных ранах.
Особо поражают результаты применения силикса в хирургии острого деструктив-
ного панкреатита и острой кишечной непроходимости, что позволило резко снизить чис-
356
ло летальных исходов. Основной причиной летальности являются гнойно-некротические
осложнения. Использование сорбции силиксом уменьшает обсемененность гноеродной
микрофлорой тканей и снижает интоксикацию организма. При лечении гнойных ослож-
нений острого деструктивного панкреатита и острой кишечной непроходимости с при-
менением интракорпоральной детоксикации силиксом сокращаются сроки выздоров-
ления на 3 - 5 дней и, что самое главное, понижается смертность с 40 - 85 % (традицион-
ное лечение) до 5 - 10%. Аналогичные результаты с применением этого метода достиг-
нуты при лечении гнойно-воспалительных заболеваний грудной полости.
Учитывая, что силикс оказывает гемостатическое действие за счет активации
свертывающей системы крови, в настоящее время разработаны способы остановки по-
верхностных и внутриполостных кровотечений с помощью силикса. Уникальные резуль-
таты дает применение силикса при операциях острого холецистита, травмах печени и се-
лезенки. Особо отметим, что у 50% больных с травмой селезенки благодаря применению
силикса удается сохранить орган.
Стоматология. Сорбционные технологии открыли новые перспективы лечения
и профилактики стоматологических заболеваний [1, 4]. Методы поверхностной апплика-
ционной сорбции силиксом оказались высокоэффективными при лечении катарального
стоматита у детей, экссудативной эритремы, язвенно-некротического гингивита, ослож-
нений при удалении зубов, кариеса, перио- и парадонтита. Существенное развитие эти
технологии получили с применением в терапевтической и хирургической стоматологии
комплексных лекарственных препаратов на основе силикса, включающих компоненты
БАВ растительного и синтетического происхождения. Лекарственные средства служат
составными компонентами порошков, суспензий, паст и таблеток. Композиты получают
путем иммобилизации БАВ на поверхности силикса. Наиболее выраженный и стойкий
терапевтический эффект дают композиты с высокодиспергированными лекарственными
травами, обладающими иммуномодулирующей и противовоспалительной активностью
(фитосиликс). В таких композитах фармакологическое действие природных соединений
лекарственных трав проявляется на фоне детоксицирующего эффекта силикса, что зна-
чительно снижает вероятность блокирования эндо- и экзотоксинами БАВ фитокомп-
лекса и, следовательно, при этом повышается их биодоступность и лечебная эффектив-
ность.
Акушерство и гинекология. Сорбционные методы детоксикации силиксом широ-
ко используются в терапии гинекологических патологий [1, 17]. Этим методом поддают-
ся эффективному лечению интоксикации, различные инфекции, гнойно-воспалительные
процессы, такие как гестозы, эндомиометриты, бактериальный вагиноз, пельвиоперито-
нит и послеоперационные осложнения. Здесь силикс применяется в качестве лекарствен-
ного средства монотерапии, а также в составе традиционных лечебных комплексов.
Заключение
Накопленный к настоящему времени более чем 15-летний опыт исследований и
клинического применения силикса в качестве индивидуального лекарственного пре-
парата и активного компонента различного рода и назначения биокомпозитов убеди-
тельно показал, что медицинские возможности препарата далеко не исчерпаны. Несмот-
ря на успешные эксперименты, силикс еще не нашел достойного применения в пищевой
промышленности, растениеводстве, животноводстве и ветеринарии.
Уникальные биохимические и фармакологические свойства силикса и компози-
ционных лекарственных препаратов, созданных на его основе, позволяют охватить чрез-
вычайно широкий круг заболеваний, в том числе патологии сердечно-сосудистой и
иммунной систем. К сожалению, весьма ограниченным остается использование силикса
в офтальмологии, отоларингологии, гематологии, нефрологии, наркологии и других важ-
357
ных отраслях медицины. На очереди исследования силикса как средства профилактики и
лечения патологий, вызванных неблагоприятными экологическими условиями, массовы-
ми пищевыми, химическими и другими отравлениями, реабилитации после супернагру-
зок (горняки, металлурги, спортсмены и др.). Нет сомнений, что силикс представляет
мощное средство ликвидации последствий природных и экологических катастроф.
Литература
1. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / Под ред.
А.А. Чуйко. – Киев, Наук. думка. – 2003. – 416 с.
2. Чуйко А.А. Химия поверхности SiO2, природа и роль активных центров кремнезема в
адсорбционных и хемосорбционных процессах: Автореф. дис. … д-ра хим.наук. –
Киев, 1971. – 43 с.
3. Чуйко А.А., Горлов Ю.И. Химия поверхности кремнезема. – Киев: Наук. думка, 1992.
– 248 с.
4. Кремнеземы в медицине и биологии / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев; Ставрополь,
1993. – 259 с.
5. Чуйко А.А., Пентюк А.А. Научные принципы создания лекарственных препаратов на
основе дисперсного кремнезема // Научны основы разработки лекарственных препа-
ратов. – Харьков: Основа, 1999. - C.35-51.
6. Цендра О.М., Лобанов В.В., Погорелий В.К. Квантовохімічні дослідження контактної
взаємодії ліпідної ділянки плазматичної мембрани з високодисперсним кремнеземом
// Фізико-хімія конденсованих систем і міжфазних границь: Зб. наук. праць. – К.:
«Київський університет», – 2005. – Вип. 2. – С. 112-116.
7. Чуйко А.А., Погорелый В.К., Трахтенберг И.М. Медицинские адсорбенты – пробле-
ма научная и прикладная // Вестн. фармакологии и фармации.– 2003.- №12.– С.16-20.
8. Курищук К.В., Пентюк А.А., Погорелый В.К. Энтеросорбент «Силикс». – Киев:
Биофарма, 2003. – 20 с.
9. Геращенко И.И., Ильченко А.В., Пентюк А.А. Перспективы создания лекарств на
основе высокодисперсного кремнезема // Физика, химия и технология поверхности. –
1999. - Вып.3. – С.10 – 14.
10. Полеся Т.Л. Экспериментальное исследование гиполипидемического действия и без-
вредности энтеросорбента полисорба: Автореф. …дис. канд. биол. наук. – М., 1992. –
29 с.
11. Пентюк О.О., Чуйко О.О., Трахтенберг І.М., Штатько О.І., Вербіловський Я.П. Про-
блеми токсичності кристалічних та аморфних форм кремнезему. Механізми взаємодії
частинок кремнезему з клітиною // Совр. проблемы токсикологии. – 2004. – № 3. –
С. 4-16
12. Пентюк А.А., Погорелый В.К., Чуйко А.А. Лекарственные свойства энтеросорбента
силикс // Медицинская химия. – 2003. - Т. 5, № 1. - С.95–100.
13. Штатько Е.И. Обоснование использования полисорба для лечения острых кишечных
инфекций и вирусных гепатитов: Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Киев, 1993. –
23 с.
14. Эферентные методы лечения в современной медицинской практике / Под ред.
В.П. Маленького. – Винница: Изд-во мед. ун-та, 1996. – 89 с.
15. Бондарь С.А. Роль эндогенной интоксикации в патогенезе экземы и коррекции ее
энтеросорбцией: Автореф. дис. … канд.мед.наук. – Киев, 1992. – 23 с.
16. Пискун Р.П., Серкова В.К., Пентюк А.А. Энтеросорбенты в лечении атеросклероза //
Эксперим. и клинич. фармакология. – 1998. – Т. 61, № 2. - С.69 – 74.
17. Беседин В.Н. Коррекция нарушений гомеостаза у беременных с поздним токсикозом:
Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Киев, 1990. – 34 с.
УДК 615 + 544.7:546.284.31
МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ НАНОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМА
А.А. Чуйко, В.К. Погорелый
А.А. Чуйко, В.К. Погорелый
Введение
Структура и свойства поверхности, физиологическая активность
Химическая природа биоактивности
Химическая природа биоактивности
Химическая природа биоактивности
Токсикология
Клиника
Области
Аппликационное Способ применения Энтеральное
|