Бесплатно скачать, заказать диплом, курсовую, диссертацию Изучение микроэлементного состава и Биологической активности ряда минеральный 6 од

У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ

Сделать закладку на сайт

Заказать диплом, курсовую, диссертацию

Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Книга жалоб
и предложений

Название	Изучение микроэлементного состава и Биологической активности ряда минеральный 6 од

Количество страниц	133

ВУЗ	МГИУ

Год сдачи	2010

Бесплатно Скачать	24314.doc

Содержание	Содержание Оглавление Введение...5 щ Глава I Обзор литературы...10 1.1. Место элементов в организме - условия обмена между организмом и окружающей средой...10 1.1.1. Условия содержания микроэлементов в окружающей среде. Геохимические циклы элементов...10 1.1.2. Гомеостаз элементов в организме - поступление, превращение, выделение...14 * . 1.1.3. Роль микроэлементов в организме человека. Микроэлементозы...19 1.2. Лекарственные средства, содержащие микроэлементы: минеральные воды, гомеопатические лекарственные средства, биологически активные добавки...32 1.2.1. Геохимия минеральных вод...32 1.2.2. Состав и лечебное действие минеральных вод...38 1.2.3. Стандартизация и контроль качества минеральных вод...50 1.2.4. Гомеопатические лекарственные средства, биологически активные добавки...55 1.3. Методы исследования минеральных вод...58 1.3.1. Методы изучения микроэлементного состава...58 1.3.2. Методы определения биологической активности, основанные на термодинамическом и кинетическом подходах...64 Глава II Методы исследования...72 2.1. Объекты исследования...72 2 2.2. Элементный анализ...73 2.2.1. Пробоподготовка образцов для элементного анализа...73 .* 2.2.2. Определение содержания микроэлементов методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией...74 2.2.3. Определение содержания микроэлементов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой...75 2.3. Лазерные методы...76 2.3.1. Визуализация динамики движения дисперсной фазы...76 2.3.2. Численное и массовое распределение частиц по размерам...77 ~ 2.4. Исследования биологической активности...78 2.4.1. Исследования с использованием клеточного биосенсора...78 2.4.2. Установка для исследования температурной зависимости кинетики гибели 79 2.5. Статистическая обработка результатов измерений...80 Глава III Результаты исследования...82 3.1. Определение микроэлементного состава исследуемых образцов минеральных вод и некоторых других препаратов...82 3.2. Биологическая активность минеральных вод...99 3.3. Пример действия минеральных вод на микроэлементный состав периферической венозной крови человека...110 Глава IV Обсуждение результатов...113 4.1. Выбор методов исследования и пробоподготовки образцов...113 * 4.2. Биологическая активность многокомпонентных систем...116 4.2.1. Кинетический подход в характеристике биологической активности...116 3 4.2.2. Неаддитивные эффекты...119 4.3. Микроэлементы в минеральных водах...122 4.3.1. Роль микроэлементов в биологической активности минеральных вод... 122 4.3.2. Действие минеральных вод на микроэлементный состав периферической венозной крови человека...124 4.3.3. Марганец отвечает за биологическую активность природной минеральной воды «Боржоми»...125 4.3.4. Возможные взаимодействия микроэлементов внутри клетки...126 4.3.5. Предположение о содержании микроэлементов в составе субмикронных частиц дисперсной фазы. Сопоставление с наночастицами...127 Выводы...132 Библиографический список...133 Введение ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Лекарственные средства неорганической природы (индивидуальные и комбинированные) находят широкое применение в современной медицинской практике. Успех терапии микро- и макроэлементами может быть объяснен постоянством относительного содержания элементов металлов в живых организмах, называемых элементными профилями. Элементные профили как способ представления мультиэлементной композиции живого вещества хорошо известны в биогеохимии [37, 41]. Начало этим исследованиям положено В.И. Вернадским: замеченное постоянство содержания в живых организмах всех элементов позволило высказать гипотезу о необходимости для функционирования живого всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева [22]. Явление постоянства состава элементных профилей [62, 77] позволяет говорить о таком механизме терапии с использованием микроэлементов, при котором металл действует не на определенную мишень (фермент, рецептор, ионный канал), подобно большинству аллопатических органических препаратов (являющихся либо ингибиторами ферментов, либо соединениями, имеющими высокое сродство к специфическим мембранным рецепторам), а на весь метаболизм в целом [80]. Действительно, изучение интегрального метаболизма металлов оказывается важным средством диагностики и лечения широкого круга заболеваний, вызванного как экологическими факторами и особенностями профессиональной деятельности, так и различными нарушениями гомеостаза металлов самой различной этиологии [2,91] В настоящее время наблюдается повышение объемов потребления населением минеральных вод и биологических активных добавок (БАД) с использованием микроэлементов, в практическое здравоохранение введены десятки гомеопатических лекарственных средств (ГЛС), 20% из которых представляют неорганические соединения либо их смеси [80]. Все эти средства могут быть классифицированы как комбинированные лекарственные препараты неорганической природы, оказывающие влияние на метаболизм при сложных болезнях обмена веществ. Но так ли они безопасны при длительном применении? Для многих микроэлементов в составе минеральных вод государственное нормирование не предусмотрено ГОСТ 13273-88 или другой нормативной документацией, поэтому производители часто контролируют лишь содержание макроэлементов (кальций, магний, калий, натрий). Для решения этой проблемы необходимо искать новые подходы в стандартизации и контроле качества комбинированных лекарственных препаратов неорганической природы. Цель и задачи исследования. Мы предположили, что именно микроэлементный состав минеральных вод обуславливает их эффективность при лечении сложных болезней обмена веществ. Для этой цели - установить связь между содержанием микроэлементов металлов и биологической активностью минеральных вод как комбинированных препаратов неорганической природы - нами было проведено как изучение содержания ряда микроэлементов в столовых и лечебно-столовых минеральных водах, так и определение их биологической активности на модельном объекте. Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи: 1. По результатам контрольных испытаний выбрать из современных методов аналитической химии оптимальный метод определения Cd, Си, Ni, Pb, Mn, Zn, Cr, Al, Fe, As, V в минеральных пробах. 2. Разработать соответствующую методику пробоподготовки для измерения содержания перечисленных микроэлементов в минеральных пробах. 3. С помощью выбранного метода анализа и разработанной пробоподготовки изучить содержание ряда микроэлементов в минеральных водах. 4. С помощью клеточного биосенсора по данным аррениусовских параметров кинетики гибели провести сравнительный анализ биологической активности ряда минеральных вод естественного происхождения и искусственных минеральных водах. 5. Провести сравнительный анализ биологической активности и микроэлементного состава природных лечебно-столовых и искусственных минеральных вод. Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование содержания микроэлементов Cd, Си, Ni, Pb, Mn, Zn, Cr, Al, Fe, As, V и определены характерные микроэлементные профили в природных минеральных водах следующих торговых наименований: «Боржоми», «Боржоми легкий», «Новотерская», «Ессентуки №4», «Ессентуки №17», «Нарзан», «Кисловодская целебная», «Полюстрово», «Славяновская», «Святой источник», «Долина нарзанов», «Аква минерале», «Бон аква», «Перье» и искусственных минеральных водах, составленных из солей s-элементов согласно нормативной документации (ГОСТ и ТУ). Изучена биологическая активность природных минеральных вод «Боржоми», «Новотерская», «Ессентуки №17», «Нарзан» на клеточном биосенсоре (5. ambigua). Проанализирована взаимосвязь биологической активности минеральных вод указанных торговых наименований с концентрацией содержащихся в них микроэлементов. Впервые проведено сравнение биологической активности и микроэлементного состава природных минеральных вод и их искусственных аналогов, составленных из солей s-элементов, выявлена разница по изученным показателям. Показано снижение биологической активности и изменение микроэлементного состава природных минеральных вод при длительном хранении, нарушении температурного режима и условий хранения. Выявлено влияние минеральной воды «Боржоми» (скв. 38-Э) при ежедневном приеме на состав периферической венозной крови человека. Проведена аналогия между природой лечебного эффекта минеральных вод и гомеопатических лекарственных средств. Получены указания на присутствие в исследуемых минеральных водах субмикронной дисперсной фазы, в составе которой могут находиться микроэлементы. Практическая значимость работы: Полученные в результате проведенной исследовательской работы результаты могут служить исходным материалом для последующей разработки государственного нормирования концентраций микроэлементов в минеральных водах, так как вследствие природного происхождения минеральных вод содержание в них микроэлементов характеризуется определенной вариабельностью, в том числе для проб одной скважины. Получены характеристические микроэлементные профили минеральных вод 14 торговых наименований, которые могут служить свидетельством подлинности данных минеральных вод. Разработанный метод анализа микроэлементного состава вошел в проект нового руководящего документа по химическому анализу природных вод в рамках темы I плана НИОКР Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Методики определения биологической активности минеральных вод внедрены в учебный процесс (специальность фармацевтическая химия) кафедры фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета РУДЫ. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Измерение содержания микроэлементов в минеральных водах требует минерализации образцов в жестких условиях в герметичных системах. 2. Содержание ряда микроэлементов в лечебно-столовых минеральных водах может превышать суточную потребность в них организма человека при употреблении минеральных вод в качестве столового напитка. 3. Биологическая активность минеральных вод, охарактеризованная по параметрам взаимодействия клеточного биосенсора с исследуемыми образцами по двухстадийной кинетической схеме клеточных превращений, коррелирует с концентрацией некоторых микроэлементов (например, марганца). 4. Ряд полученных данных по микроэлементному составу с учетом особенностей геохимии минеральных вод указывают на возможное нахождение микроэлементов в составе субмикронных алюмосиликатных частиц дисперсной фазы. Апробация работы: Основные результаты исследования обсуждались на конференциях: VIII Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2001, Москва), Научно-педагогическая конференция "Здоровье и образование" (2001, Москва), IX Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2002, Москва), Международная научно-практическая конференция «Фармацевтическое дело — прошлое, настоящее и будущее» (2002, Москва), XXI международный симпозиум «Эколого-физические проблемы адаптации» (2003, Москва), X Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2003, Москва), International Conference «The impact of global environmental problems on continental and coastal marine waters» (2004, Geneve), XI Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2004, Москва), I Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Биоэлементы» (2004, Оренбург). ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Место микроэлементов в организме - условия обмена между организмами и окружающей средой Микроэлементами называют химические элементы, содержащиеся в биосфере и гидросфере в малых (следовых) количествах (<10~2%) [45]. Значительная часть микроэлементов содержится в организме главным образом в виде комплексных соединений с органическими лигандами [2]. Избыток, недостаток или дисбаланс микроэлементов в органах и тканях вызывает патологии — микроэлементозы. Химические элементы поступают в организм человека с пищей, водой и воздухом, t поэтому в первую очередь необходимо обратиться к вопросу о содержании элементов в окружающей среде и их геохимических циклах. 1.1.1. Условия содержания микроэлементов в окружающей среде. Геохимические циклы элементов Процессы миграции и массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой являются предметом биогеохимии. Основы этой науки, изучающей жизнедеятельность организмов в качестве ведущего фактора миграции и распределения масс химических элементов на Земле, заложил В.И. Вернадский [21]. В 1909 году В.И. Вернадским была высказана гипотеза «всюдности» всех химических элементов, согласно которой обнаружение всех химических элементов в любом образце является лишь вопросом чувствительности применяемого метода измерения пробы, т.е. причиной кажущегося отсутствия каких-либо элементов в пробе является не реальная редкость или частота встречаемости, а низкая концентрация их в 10 изучаемых пробах. Таким образом, все три наружные оболочки Земли — земная кора, гидросфера и атмосфера - оказываются тесно связанными между собой содержащимися в них химическими веществами, проникающими их одной сферы в другую [22]. Основной запас химических элементов находится в земной коре, где преобладающими являются восемь элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, калий и натрий. Эти элементы образуют самостоятельные соединения, основными из которых являются силикаты алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия [37]. Содержание других элементов в земной коре количественно отличается от первой группы более чем на десять порядков. Элементы второй группы, достаточно многочисленной, в общем случае не образуют самостоятельных соединений и распылены в земной коре - это так называемые рассеянные элементы (гаге, minor, trace elements). Формы существования рассеянных элементов варьируются в зависимости от уровня дисперсности от акцессорных минералов до изоморфных замещений [104]. Особенностью нахождения редких элементов является их способность концентрироваться или рассеиваться, что объясняет низкое содержание их в рудах по отношению к массам, рассеянным в верхнем километровом слое земной коры континентов. Концентрации химических элементов в земной коре не являются постоянными величинами, для геохимической структуры характерны колебания относительно нормы. Содержание рассеянных химических элементов, способных накапливаться в почве в концентрациях, превышающих диапазон безопасных экспозиций, регламентировано Минздравом РФ [11]. В первую очередь это касается элементов 1-й группы опасности [10], куда включены ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, бериллий. 11 Изменения концентраций химических элементов в земной коре влекут за собой изменение уровня их содержания в других компонентах природной среды: воде и атмосферном воздухе, а также в живом веществе планеты [20]. Предельно допустимые концентрации элементов в атмосферном воздухе и водах также строго определены соответствующей нормативной документацией [11, 81] с указанием класса опасности нормируемых микроэлементов. Под живым веществом планеты понимают совокупность всех организмов, характеризуемую массой и химическим составом. Последний так же, как и в случае инертных оболочек Земли, не является статичным, но находится в непрерывном изменении. Считают [21, 37, 48], что между живым веществом и относительно инертной окружающей средой происходит непрерывный, селективный и направленный массообмен, являющийся условием существования живых организмов. Следствием этого постоянного взаимодействия является размах колебаний концентраций главных и особенно рассеянных элементов не только в различных биохимических объектах, но даже в одних и тех же организмах в зависимости от среды обитания и стадии развития, и, более того, в одном организме концентрация одного и того же элемента в разных тканях и органах неодинакова [90]. И наоборот, живое вещество играет ведущую роль в миграции химических элементов - циклах массообмена. Наиболее яркими примерами подобных циклов могут служить глобальный цикл углерода, кислорода и водорода [37], особо важные для биосферы, поскольку перечисленные элементы являются строительным материалом живого вещества, а кислород является продуктом жизненных процессов и одновременно одним и основных условий ее существования. Важны также циклы серы, азота, хлора и фосфора, наряду с вышеперечисленными элементами формирующие белок. 12 Биогеохимические циклы рассмотренных элементов имеют общие черты, что обусловлено их извлечением из основных пород (минералов) [76], Основные мигрирующие массы элементов соответствуют биологическому круговороту, и лишь ничтожно малая ее часть содержится в живом веществе. Различия в циклах связаны с избирательным удержанием этих элементов в биомассе, свидетельствующим об их относительной необходимости для живого вещества в состоянии равновесия с инертной средой. В общем случае каждый цикл соответствует схеме «суша - океан - атмосфера — суша». Что касается циклов массообмена тяжелых металлов, то они обусловлены особенностью рассеянных элементов концентрироваться и создавать локальные аккумуляции с аномально высокими концентрациями [2, 21, 35. 166, 170. 214]. Металлы способны взаимодействовать с азот- и серосодержащими группами органических соединений, благодаря чему являются необходимой частью ферментативной системы. Металлы также могут быть рассмотрены как группа опасных загрязнителей среды и одновременно как важные компоненты минерального питания. Все это делает проблематичным выяснение закономерностей массообмена металлов, хотя отмечают [37], что биогеохимические циклы их имеют некоторые общие черты. На примере циклов свинца и цинка было показано, что практически 100% массы металлов сосредоточено в осадочной оболочке, ведущее значение в циклах имеют процессы, связанные с живыми организмами — круговорот химических элементов, фотосинтез. На протяжении всей геологической истории природные воды характеризовались насыщенностью тяжелыми металлами, постоянный избыток которых удалялся в осадки, соответственно, живые организмы существовали и эволюционировали в условиях насыщения природных вод металлами, концентрации которых в системе вода-осадок 13 поддерживались в равновесии [39]. Полностью структура массообмена тяжелых металлов в настоящее время не выяснена, но связь между содержанием их в инертных средах планеты и в живом веществе очевидна. 1.1.2. Гомеостаз элементов в организме - поступление, превращение, выделение Макро- и микроэлементы участвуют практически во всех биохимических процессах живого организма, формируют его основу. Как свидетельствуют литературные источники [2, 87, 104], из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружен в организме человека. Однако количественное содержание их значительно различается в зависимости от биологической роли того или иного элемента в организме. На долю структурных элементов - таких как углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, магний, натрий, калий, железо, йод -приходится около 99,5% всего массового содержания элементов в организме, сумма остальных элементов (более 60) не превышает 0,5% от общей массы тела, что позволило присвоить им название микроэлементов (105 - 10~3 от массы тела). В настоящее время используют более подробную классификацию и выделяют ультрамикроэлементы (10"6-10~5 от массы тела). Классификация по количественному признаку, являясь простой и удобной, не содержит информацию о биологической роли того или иного элемента, кроме того, амплитуда содержания некоторых элементов в организме может выходить за границы установленного интервала в зависимости от среды обитания, сферы деятельности, специфики питания. В медицинской элементологии и в бионеорганической химии разработана классификация, основанная на выполняемой биологической роли в организме, согласно 14 чему минеральные элементы делят на эссенциальные (жизненно необходимые), условно эссенциальные и элементы малоизученного воздействия (см. табл.1). Табл. 1. Классификация минеральных элементов по биологической роли в организме [89]. Эссенциальные Условно Малоизученного эссенциальные воздействия Кальций Молибден Фтор Мышьяк Литий Олово Фосфор Сера Кремний Стронций Бериллий Сурьма Калий Железо Бром Кадмий Бор Цезий Хлор Йод Титан Хром Скандий Барий Натрий Медь Ванадий Никель Алюминий Ртуть Цинк Селен Галлий Свинец Марганец Кобальт Германий Висмут Рубидий Радий Цирконий Торий Серебро Уран Как видно из табл.1, в биологии и медицине принято понимать под микроэлементами несколько более ограниченную часть редко встречающихся элементов в составе организма, а именно те из них, которые участвуют в жизненно важных функциях и удаление которых существенно сказывается на показателях гомеостаза организма. Критерии эссенциальности микроэлементов в трактовке различных авторов не вполне совпадают. Наиболее распространенным являются следующие требования: способность обеспечивать рост и развитие, присутствовать в организме в относительно 15 постоянных количествах, проявлять свойства элемента, отсутствие которого несовместимо с жизнью, обладать способностью предотвращать или устранять негативные симптомы. Тем не менее, деление достаточно условно: некоторые в основном токсичные элементы (мышьяк, свинец и даже кадмий) отдельными авторами относятся к эссенциальным по крайней мере для лабораторных животных [130, 164, 203]. Вместе с тем некоторые эссенциальные элементы при определенных условиях могут вызвать симптомы интоксикации (медь, марганец, селен, йод, молибден, кобальт) [187, 199,205]. Содержание микроэлементов в организме зависит от двух главных причин: от их концентрации в природных средах и от особенностей жизнедеятельности живых организмов. Так, роль в организме алюминия, титана, кремния минимальна, тогда как сера, фосфор, углерод концентрируются в живых организмах, входя в состав тканей, ферментов и т.д. Состав внешней среды безусловно важен для нормальной жизнедеятельности. Недостаток или избыток определенных элементов в окружающей среде может значительно отразиться на жизнедеятельности организма, поставленного в зависимость от химического состав воды, воздуха, пищи, поскольку все химические элементы поступают в организм в основном с растительной и животной пищей и питьевой водой [112, 145, 178] и меньшая часть попадает через бронхо-легочную систему с атмосферным воздухом и пылью [185]. Всасываясь в желудочно-кишечном тракте, минеральные вещества попадают в кровь. Многие из них соединяются там с транспортными белками и в виде таких комплексов переносятся к местам активного обмена или накопления [12]. Из организма минеральные вещества выводятся большей частью с мочой и потом, нерастворимые в желудочно-кишечном тракте - с эскрементами. 16 Химические элементы распределены в окружающей среде очень неравномерно. В земной коре (верхнем слое литосферы) значительно содержание кремния, железа, циркония, алюминия, цинка, макроэлементов - калия, кальция и др., а концентрации их в пресной и морской воде, в атмосферном воздухе невелики. В биосфере концентрируются кислород, калий, сера, углерод, фосфор, хлор, азот, олово, мышьяк [19], также высоко содержание кальция, бора, цинка, бария, стронция, рубидия, свинца. Концентрации химических элементов, определяемые в животных и растениях, в большой степени зависят от среды их обитания (водные: морские и пресноводные, либо наземные). В продуктах морского происхождения велики концентрации макро- и микроэлементов: кальция, калия, натрия, магния, серы, хлора, титана, цинка, меди, железа, йода и др., а для представителей суши характерно высокое содержание азота, углерода, фтора, фосфора, из микроэлементов - марганца и алюминия [91]. Особенности распространения определенных микроэлементов во внешней среде определяют выделение биогеохимических провинций: с учетом определенных почвенно-климатических особенностей и вне этой связи (например, зоны Прибалтики характеризуются недостаточным содержанием меди, цинка, молибдена, в то же время, повышение концентрации молибдена отмечены в Закавказье, никеля и меди - в Казахстане и др.) [138, 150,165]. Хозяйственная деятельность человека (внесение в почву пестицидов, минеральных удобрений, разнообразные промышленные выбросы в атмосферу и стоки в водные системы), как правило, нарушает баланс экосистемы [178, 209] и приводит к изменению пищевых цепей и круговоротов химических элементов в природе, как следствие, химического состава растительных и животных организмов, и, далее - людей. А основным условием здоровой жизни человека является регулярное и своевременное

Список литературы

Цена, в рублях: (при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)	1425

Скачать бесплатно	24314.doc

Найти готовую работу

ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:

Связаться

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ

15.04.24 Задачи, условия и этапы организации экспериментальной работы

15.04.24 Критерии качества преподавания

15.04.24 Категория нормы в обучающей деятельности

Архив материала для курсовых и дипломных работ

Ссылки:

Счетчики:

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.