Х и м и я и ж и з н ь.

1. Введение……………………………………………………………………………..3 стр.

2. Из истории…………………………………………………………………………...4 стр.

3. Современная химия и медицина………………………………………………... 5-8 стр.

4. Химия и фармакология…………………………………………………………..9-12 стр.

5. Заключение……………………………………………………………………...13-14 стр.

6. Список используемой литературы………………………………………………..15 стр.

Введение

Современное человеческое общество живет и продолжает развиваться, активно используя достижения науки и техники, и практически немыслимо остановиться на этом пути или вернуться назад , отказавшись от использования знаний об окружающем мире, которыми человечество уже обладает. Накоплением этих знаний, поиском закономерностей в них и их применением на практике занимается наука. Человеку как объекту познания свойственно разделять и классифицировать предмет своего познания (вероятно, для простоты исследования) на множество категорий и групп; так и наука в свое время была поделена на несколько больших классов: естественные науки, точные науки, общественные науки, науки о человеке и пр. Каждый из этих классов делится, в свою очередь, на подклассы и т.д. и т.п.

Но среди этого многообразия наук есть нау ки "лидеры " и науки "отстающие " . Одними из современных наук "лидеров" и являются биология, химия и медицина.

"Вторая половина нашего столетия отмечена стремительным прогрессом биологических знаний и их приложений в разнообразных сферах жизни современного общества. В сущности, интерес человека к жив ой природе никогда не угасал, но лишь последние дес ят илетия позволили приблизиться к пониманию удивительных тайн жизнедеятельности и на этой основе сделать решительный шаг в использовании новейших биологических открытий» (вице-президент АН СССР Ю.А. Овчинников, 1987).

Пятидесятые годы стали временем начала ренессанса биологии, которая "сумела заглянуть внутрь клетки и разобраться в моле кулярных механизмах рождения ми развития организмов"

Существует мнение, чт о XXI век станет веком биологии, а все остальные науки отойдут на второй план . Сбылось предсказание великого физика совреме н ности Н . Бора , который в 50х годах неоднократно заявлял , что в ближайшем будущем наиболее интенсивное проникновение в тайны природы станет прерогативой не физики, а именно биологии. Большая част ь современной естественнонаучной литературы в той или иной мере посвящена исследованию именно живой природы. Биологическими проблемами занимаются сейчас десятки наук. Очень продуктивными оказываются и науки, связанные с претворением новейших биологических открытий в жизнь.

Можно без преувеличения сказать, что одной из таких отраслей приложения биологии многие из нас обязаны здоровьем и даже жизнью. Речь идет о медицине, которая в настоящие годы переходит не только к использованию лекарств нового поколения и применению в практике новых материалов, но к таким методам лечения, которые позволяют воздействовать на болезнь в самом ее начале, а то и до начала! Это стало возможным в связи с исследованием молекулярных механизмов развития множества заболеваний и коррекцией нарушений не привычным методом введения в организм недостающих веществ, а путем воздействия на естественные процессы биорегуляции (с помощью специальных биорегуляторов или на генетическом уровне). Решение множества ключевых проблем современности, таких как производство продуктов питания , многих лекарств и других веществ связано с активным внедрением в жизнь биотехнологий.

Столь ощутимый прогресс биологии был бы невозможен без ее активного взаимодействия с другими науками. Но парадокс современного состояния науки состоит в том, что множество исследований оказывается "на стыке наук", для продуктивного решения проблемы приходится привлекать ученых различных специальностей ; более того, многие ученые в настоящее время , в век узкой специализации, вынуждены овладевать смежными специальностями, и множество современных исследований с трудом можно отнести к какой-нибудь одной отрасли науки. При решении биологических проблем тесно переплетаются идеи и методы биологии , химии, физики, математики и других областей знания. Именно проблема взаимодействия химии с биологическими дисциплинами и их приложениями в медицине и будет нас интересовать.

Из истории.

Медик без дово льного по з нания химии

с овершенен быть не может.

М. В. Ломо н осов

Нужно подчеркнуть особую связь химии с медициной. Связь эта возникла давно. Еще в XVI в. широкое развитие получило медицинское направление в химии, основоположником которого стал швейцарский врач Парацельс (1493-1541). "Цель химии состоит... в изготовлении лекарств",- писал он. Парацельс считал, что все материальное, в том числе и живой организм, состоит из трех начал, находящихся в разных соотношениях: соли (тела), ртути (души) и серы (духа). Болезни проистекают от недостатка в организме одного из э тих " элементов".

Следовательно, лечить болезни можно, вводя в организм недостающий "элемент". Успешность ряда предложенных Парацельсом новых методов лечения на основе использования неорганических соединений (вместо применявшихся ранее органических экстрактов) побудила многих врачей примкнуть к его школе и всерьез заинтересоваться химией.

Этот период в развитии химии и медицины (XVI-XVIII вв.) известен под названием иатрохимии. Одним из наиболее видных представителей нового направления в химии был немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер (1604-1668). Врач по образованию, он занимался разработкой и совершенствованием методов получения различных химических веществ. Глаубер разработал метод получения соляной кислоты действием серной кислоты на поваренную соль. Тщательно изучив остаток, получаемый после отгонки кислот (сульфат натрия), Глаубер установил, что это вещество обладает сильным слабительным действием. Он назвал это вещество "удивительной солью " (s аl mirabile ) и считал его панацеей, почти э ликсиром жизни. Современники Глаубера назвали эту соль глауберовой, и это название сохранилось до наших дней. Глаубер занялся изготовлением этой соли и ряда других, по его мнению, ценных лекарственных средств и достиг на этом поприще успеха.

Иатрохимия сыграла важную роль в борьбе с догмами средневековой схоластической медицины. Она не только пыталась подвести химическое основание под теорию гуморальной патологии , но и содействовала эмпирическому прогрессу химии. Иатрохимики ввели представления о кислотности и щелочности, открыли много новых соединений, начали ставить первые воспроизводимые (хотя далеко не всегда методологически правильные) эксперименты.

Современная химия и медицина.

Химики второй половины XX века продолжили дело предков и очень а ктивно занимались исследованиями живой природы. В пользу этого тезиса может свидетельствовать хотя бы тот факт, что из 39 Нобелевских премий по химии , врученных за последние 20 лет (1977- 1 996), 21 премия (больше половины! а ведь отраслей химии очень много) была получена за решение химико - биологических проблем.

Это и неудивительно, ведь живая клетка это настоящее царство больших и малых молекул, которые непрерывно взаимодействуют, образуются и распадаются... В организме человека реализуется около 100 000 процессов, причем каждый из них представляет собой совокупность различных химических превращений. В одной клетке организма может происходить примерно 2000 реакций. Все эти процессы осуществляются при помощи сравни те льно небольшого числа органических и неорганических соединений. Современная химия характеризуется переходом к изучению сложных элементорганических соединений, состоящих из неорганических и органических остатков. Неорганические части представлены водой и ионами различных металлов, галогенов и фосфора (в основном), органические части представлены белками, нуклеиновыми кислотами , углеводами , липидами и достаточно обширной группой низкомолекулярных биорегуляторов, таких как гормоны, ви т амины, а н тибиотики , простагландины, алкалоиды, ре г уляторы роста и т.д.

Для современных врачей и фармацевтов изучение неорганической химии также имеет большое значение, так как многие лекарственные препараты имеют неорганическую природу. Поэтому медики должны четко знать их свойства: растворимость, механическую прочность, реакционную способность, влияние на человека и окружающую среду.

Из неметаллоидов в живых системах пр актически всегд а можно встретить атомы водорода, кислорода, азота, углерода, фосфора и серы в составе органических соединений и атомы галогенов и бора как в виде ионов, так и в составе органических частиц. Отклонение в содержании большинства из этих элементов в живых организмах часто приводит к достаточно тяжелым нарушениям метаболизма .

Большая часть болезней обусловлена отклонением концентраций какого-либо вещества от нормы. Это связано с тем, что огромное число химических превращений внутри живой клетки происходит в несколько этапов, и многие вещества важны клетке не сами по себе, они являются лишь посредниками в цепи сложных реакций; но, если нарушается какое-то звено, то вся цепь в результате часто перестает выполнять своюпередаточную функцию; останавливается н о рмальная раб ота клетки по синтезу н еобхо ди мых веществ.

Доказано, что с изменением концентрации цинка связано течение раковых заболеваний, кобальта и марганца – заболеваний сердечной мышцы, никеля – процессов свертывания крови. Определение концентрации этих элементов в крови позволяет иногда обнаружить ранние стадии различных болезней. Так, изменение концентрации цинка в сыворотке крови связано с протеканием заболеваний печени и селезенки, а концентраций кобальта и хрома - некоторых сердечно-сосудистых заболеваний.

В поддержании нормальной жизнедея т ельности организма очень велика роль органических молекул. Их можно разделить по принципам, заложенным в их конструкцию, на три группы :

биологические макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты и их комплексы), олигомеры (нуклеотиды, липиды, пептиды и др.) и мономеры (гормоны, антибиотики, витамины и многие другие вещества).

Для химии особенно важно установление связи ме жду строением вещества и его свойствами, в частности , биологическим действием. Для этого используется множество современных методов, входящих в арсенал физики, органической химии , математики и биологии.

В современной науке на границе химии и биологии возникло множество новых наук, которые отличаются используемыми методами, целями и объектами изучения. Все эти науки принято объединять под термином "физико-химическая биология". К этому направлению относят:

а) химию природных соединений (биоорганическая и бионеорганическая химия bioorganic chemistry and inorganic biochemistry соответственно);

б) биохимию;

в) биофизику;

г) молекулярную биологию;

д) молекулярную генетику;

е) фармакологию и молекулярную фармакологию

и множество смежных дисциплин. В большей части современных биологических исследований

активно используются химические и физико-химические методы. Прогресс в таких разделах биологии, как цитология, иммунология и гистология, был напрямую связан с развитием химических методов выделения и анализа веществ. Даже такая классическая "чисто биологическая" наука, как физиология, все более активно использует достижения химии и биохимии. В США Национальные Институты Здоровья (National Institutes of health USA ) в настоящее время финансируют направления медицинской науки, связанные с чисто физиологическими исследованиями , гораздо меньше, чем биохимические, считая физиологию

" неперспективной и отжившей свое" наукой. Возникают такие , кажущиеся на первый взгляд экзотическими науки, как молекулярная физиология, молеку л ярная эпидемиология и др . Появились новые виды медико-биологических анализов, в частности , иммуноферментный анализ, с помощью которого удается определять наличие таких болезней, как СПИД и гепатит; применение новых методов химии и повышение чувствительности старых методов позволяет теперь определять множество важных веществ не нару ш ая целостности кожного покрова пациента , по капле слюны, пота или другой биологической жидкости.

Итак, чем же занимаются все вышеперечисленные науки , являющиеся различными ветвями физико-химической биологии?

Основой химии природных соединений явилась традиционная органическая химия, которая первоначально рассматривалась как химия веществ, встречающихся в живой природе. Современная же органическая химия занимается всеми соединениями, имеющими углеродные (или замещенные гетероаналогами углерода) цепочки, а биоорганическая химия, исследующая природные соединения, выделилась в отдельную отрасль науки. Химия природных соединений возникла в середине XIX века , когда были синтезированы некоторые жиры, сахара и аминокислоты (это связано с работами М.Бертло, Ф.Велера, А.Бутлерова, Ф.Кекуле и др.).

Первые подобные белкам полипептиды были созданы в начале нашего века, тогда же Э.Фишер вместе с другими исследователями внес свой вклад в исследование Сахаров. Развитие исследований по химии природных веществ продолжалось нарастающими темпами вплоть до середины XX века. Вслед за алкалоидами, терпенами и витаминами эта наука стала изучать стероиды, ростовые вещества, антибиотики, простагландины и другие низкомолекулярные биорегуляторы. Наряду с ними химия природных соединений изучает биополимеры биоолигомеры (нуклеиновые кислоты, белки, нуклеопротеиды, гликопротеины, липопротеины, гликолипиды и др.). Основной арсе н ал методов исследования составляют методы органической

химии, однако для решения структ урно - функциональных задач активно привлекаются и

разнообразные физические, физико-химические, математические и биологические методы. Основными задачами, решаемыми химией природных соединений, являются:

а) выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений с помощью кристаллизации, перегонки , различных видов хроматографии, электрофореза, ультрафильтрации, ультрацешрифугирования, противоточного распределения и т.п . ;

б) установление структуры, включая пространственное строение, на основе подходов органической и физической органической химии с применением масс-спектроскопии, различных видов оптической спектроскопии (ИК, УФ, лазерной и др.), рентгеноструктурного анализа ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса, дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма, методов быстрой кинетики и др.;

в) химический синтез и химическая модификация изучаемых соединений, включая полный синтез, синтез аналогов и производных, с целью подтверждения структуры, выяснения связи строения и биологической функции, получения препаратов, ценных для практического использования;

г) биологическое тестирование полученных соединений in vitro и in vivo .

Крупнейшими достижениями химии природных соединений явились расшифровка строения и синтез биологически важных алкалоидов, стероидов и вит аминов , полный химический син т ез некоторых пептидов, простагландинов, пенициллинов, витаминов, хлорофилла и др. соединений; установлены структуры множества белков, нуклеотидные последовательности множества ге н ов и т.д. и т.п.

Появление науки биохимии обычно связывают с открытием явления ферментативного катализа и самих биологических катализаторов ферментов, первые из которых были идентифицированы и выделены в кристаллическом состоянии в 20х годах двадцатого столетия. Биохимия изучает химические процессы, происходящие непосредственно в живых организмах и использует химические методы в исследовании биологических процессов. Крупнейшими событиями в биохимии явились установление центральной роли АТФ в энергетическом обмене, выяснение химических механизмов фотосинтеза, дыхания и мышечного сокращения, открытие трансаминирования, установление механизма транспорта веществ через

биологические мембраны и т.п.

Молекулярная би ология возникла в начале 50х годов, когда Дж.Уотсон и Ф.Крик расшифровали структуру ДНК, что позволило начать изучение путей хранения и реализации наследственной информации.

Крупнейшие достижения молекул ярной биологии открытие генетического кода , механизма биосинтеза белков в рибосомах, основы функционирования переносчика кислорода гемоглобина.

Следующим шагом на этом пути явилось возникновение молекулярной генетики, которая изучает механизмы работы единиц наследственной информации генов, на молекулярном уровне. Одной из актуальнейших проблем молекулярной генетики является установление путей регуляции экспрессии генов перевод гена из активного состояния в неактивное и обратно; регуляция процессов транскрипции и трансляции. Практическим приложением молекулярной генетики явилась разраб от ка методов генной инженерии и генотерапии, которые позволяют модифицировать наследственную информацию, хранящуюся в живой клетке, таким образом, что необходимые вещества будут синтезироваться внутри самой клетки, что позволяет получать биотехнологическим путем множество ценных соединений, а также нормализовать баланс веществ, нарушившийся во время болезни. Суть генной инженерии рассечение молекулы ДНК на отдельные фрагменты , ч т о достигается с помощью ферментов и химических реагентов, с последующим соединением; эта операция производится с целью вставки в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов нового фрагмента гена , отвечающего за синтез нужного нам

вещества, вместе с так называемыми регуляторами участками ДНК, обеспечивающими актив н ость " своего" гена. Уже сейчас с помощью генной инженерии получают многие лекарственные препараты , преимущественно белковой природы : инсулин , интерферон, соматотропин и др.

Химия и фармакология.

З нание основных законов и положений химии необходимо для

изучения специальных фармацевтических дисциплин: технологии лекарственных форм, фармакокинезим и особенно фармацевтической химии.

Фармакология - это наука о лекарственных средствах, действии различных химических соединений на живые организмы, о способах введения лекарств в организмы и о взаимодействии лекарств меж д у собой. Молекулярная фармакология изучает поведение молекул лекарственных веществ внутри клетки, транспорт этих молекул через мембраны и т.д . Человек начал применять лекарственные вещества очень давно, несколько тысяч лет назад. Древняя медицина практически полностью основывалась на лекарственных растениях, и этот подход сохранил свою привлекательность до наших дней. Множество современных лекарственных препаратов содержат вещества растительного происхождения или химически

синтезированные соединения, идентичные тем, которые можно обнаружить в лекарственных растениях. Один из самых ранних из дошедших до нас трактат о лекарственных средствах был написан древнегреческим врачом Гиппократом в IV веке до нашей эры.

Зачатки химии лекарственных веществ появляются в период господства алхимии. Современная химиотерапия ведет свой отсчет с начала XX века от трудов П.Эрлиха по противомалярийным средствам и производным мышьяковой кислоты. В настоящее время си н тезированы десятки и сотни тысяч лекарственных веществ, и их поиск продолжается. Но число активно применяемых лекарств, конечно, значительно меньше. Не все вещества, синтезированные в качестве п от енциального нового лекарственного вещества, находят свое применение на практике. Многие широко использовавшиеся ранее лекарства вытесняются из сферы применения из-за того, что появляются более эффективные аналоги, которые воздействуют на причину болезни гораздо селективнее, имеют меньше противопоказаний и побочных эффектов. В 1995 году к применению в России было разрешено свыше 3 тысяч наименований лекарственных препаратов, содержащих около 2 тысяч разнообразных химических веществ синтетического происхождения . Одним из крупных успехов фармакологии второй половины нашего века явилось создание и внедрение в практику антибиотиков широкого спектра действия: сульфамидных препаратов, витаминов, средств, влияющих на деятельность центральной нервной системы транквилизаторов, нейролептиков, психотомиметиков и др. Многие из этих лекарств были открыты и впервые применены в нашей стране (фторофур, феназепам, циклодол, витаминные препараты и мн. д р.)

Характер и сила действия лекарственных средств зависят не только от их состава и строения, но и от их физико - химических свойств, что тоже предмет изучения неорганической химии. Различия в этих свойствах, в свою очередь, позволяют разрабатывать соответствующие методы анализа, судить о подлинности, доброкачественности, совместимости неорганических веществ в рецептурных прописях, порядке хранения лекарственных препаратов.

Рассмотрим подробнее применение некоторых неорганических веществ в медицине.

Благородные газы. Гелий. Биологические исследования показали, что гелиевая атмосфера не влияет на генетический аппарат человека, не действует на развитие клеток и частоту мутаций. Дыхание гелиевым воздухом (воздух, в котором азот частично или полностью заменен на гелий) усили в ает обмен кислорода в легких, предотвращает азотную эмболию (кессонная болезнь).

Ксенон как рентгеноконтрастное вещество широко используют при рентгеноскопии

головного мозга. Радон в ультрамикро дозах оказывает положительное влияние на центральную нервную систему, поэтому широко используется в физиотерапии (радоновые ванны). Он также находит применение при лечении больных раком.

Борную кислоту НзВОз и тетраборат натрия (бура) Na 2 В 4 О 7 *10Н2 O применяют в медицине в качестве антисептиков.

Бромид натрия и бромид калия приме няют в медицине как успокаивающие средства, нормализующие нарушенное соотношение между процессами возбуждения и торможения в коре головного мозга.

Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) используют в медицинской практике вследствие его способности в результате гидролиза создавать щелочную реакцию среды в водных растворах. Применяется внутрь при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, изжоге, подагре, диабете, катарах верхних дыхательных путей. Наружно употребляется как слабая щелочь при ожогах, для полосканий, промываний и

ингаляций при насморке, конъюнктивитах, стоматитах, ларингитах и др.

Гидроксид кальция в форме известковой воды применяют наружно и внутрь в качестве противовоспалительного, вяжущего и дезинфицирующего средства. При наружном употреблении известковую воду обычно смешивают с каким-нибудь маслом, используя в виде эмульсий от ожогов, а также при некоторых кожных заболеваниях в виде жидких мазей.

Иод в виде спиртового раствора или раствора иода в водных растворах иодидов калия и натрия применяют в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства.

Иодид калия используют для лечения глазных болезней - катаракты, глаукомы. Часто его употребляют при отравлении солями ртути.

Иодид натрия используют как лекарственное средство, так как организм человека постоянно нуждается в некоторых количествах иода. Тело человека содержит около 25 мг иода, из которых примерно 15 мг локализуется в щитовидной железе. Недостаток иода служит причиной патологического увеличения щитовидной железы. Больным назначают внутрь небольшие дозы

иодида натрия - 0,1 мг/сут.

Карбонат каль ция применяют внутрь не только как кальциевый препарат, но и как средство, адсорбирующее и нейтрализующее кислоты.

Кислород в медицине используют для газового наркоза. Вдыхание чистого кислорода иногда назначают при отравлениях и некоторых тяжелых заболеваниях.

Мышь як и все его соединения сильно ядовиты, однако некоторые из них находят применение в медицине. Арсенит калия К As О 2 применяют в виде раствора как тонизирующее средство при малокровии и истощении нервной системы.

Нитрат серебра (ляпис). В медицине используется его способность свертывать белки, превращая их в нерастворимые соединения. Применяют для прижигания ран, язв; в виде мазей (1-2 %-ны х) и 2-10 %-ных водных растворов. Внутрь назначают при язвенной болезни желудка и

двенадцатиперстной кишки.

Нитрит натрия в медицинской практике применяют как сосудорасширяющее средство при стенокардии, а также как противоядие при отравлении цианидами.

Оксид аз ота (I) - физиологически активное соединение. Вдыхание его в малых дозах оказывает опьяняющее действие, отсюда и название - " веселящий газ " .

В больших дозах вызывает потерю болевой чувствительности, благодаря чему находит широкое применение в медицине как анестезирующее средство в смеси с кислородом (газовый наркоз). Ценное качество данного вещества - безвредность для организма.

Оксид магния применяют в малых дозах как слабительное средство при отравлении кислотами. Входит в состав зубных порошков.

Оксид цинка в медицине применяют для изготовления цинковой мази, используемой как антисептик.

Перманганат калия находит широкое применение в медицине. Его разбавленные растворы используют в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства. Дезинфицирующие свойства растворов перманганата калия обусловлены его высокими окислительными свойствами.

Пероксид водорода применяют наружно в виде раствора с массовой долей 3 % в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства. Этот раствор также применяют при воспалительных заболеваниях слизистой оболочки ротовой полости и горла, для обработки и лечения загрязненных и гнойных ран, остановки носовых кровотечений.

Ртуть и ее соединения. Металлическая ртуть применяется в медицине для приготовления мази. Желтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний. Хлорид ртути (I), который называется каломель, в ряде стран используют в качестве слабительного. Хлорид ртути (II), или сулему, в виде очень разбавленных растворов (1:1000) используют в медицине как сильнодействующее дезинфицирующее средство (сейчас крайне редко).

Сера. Из препаратов серы в медицине применяют серу очищенную и серу осажденную. Очищенную серу получают из серного цвета, который тщательно освобождают от возможных примесей. Серу назначают внутрь в качестве слабительного и отхаркивающего средства; она входит в состав мазей и присыпок, используемых при лечении кожных заболеваний.

Серебро в виде коллоидных препаратов колларгол и протаргол применяют наружно, как вяжущие, антисептические и противовоспалительные средства.

Сульфат натрия декагидрат N а2 SO 4 * Н 2 О . Э та с оль называется глауберовой в честь немецкого химика Глаубера. В медицине глауберову соль применяют как слабительное средство. Может быть использована в качестве противоядия при отравлении солями бария и свинца, с которыми она

дает нерастворимые осадки сульфата бария и сульфата свинца.

Сульфат кальция 2Са SO 4 Н 2 О - алебастр. В медицине применяют для изготовления повязок и шин при переломах и в зубопротезной технике.

Сульфат магн ия гептагидрат М g S O4 * 7 Н 2 О. Широко применяют в медицине в качестве слабительного (горькая соль). Его слабительн о е действие объясняется задерживающим влиянием на всасывание воды из кишечника. Вследствие осмотического давления, создаваемого этой солью,

вода удерживается в просвете кишечника и способствует более быстрому продвижению

его содержимого. Сульфат магния применяют в виде инъекций как спазмолитик, противосудорожное и обезболивающее средство, а также при лечении столбняка. При гипертонии его вводят в вену, а как желчегонное - в двенадцатиперстную кишку.

Сульфат бария используют в медицине вследствие его нерастворимости и благодаря

способности сильно поглощать рентгеновское излучение. В виде суспензии его применяют

при рентгеноскопии желудочно- кишечного тракта как рентгеноконтрастное вещество.

Сульфат меди (II) пентагидрат Сu S O 4 * 5Н 2 О (медный купорос). Оказывает вяжущее и антисептическое действие. Его применяют в глазной практике при конъюнктивитах. Реже употребляют в качестве рвотного средства. Раствор сульфата меди (II) употребляют как противоядие при отравлении белым фосфором. В этом случае механизм лечебного действия сульфата меди (II) основан на взаимодействии его с белым фосфором, в результате чего на частичках фосфора образуется пленка металлической меди, изолирующая эти частички от контакта с биологическими субстратами.

Сульфат цинка гептагидрат ZnSO 4 х 7H 2 О. Используют для приготовления глазных капель, как вяжущее средство и антисептик.

Сульфат калия- алюми н ия КАl(SO 4 ) 2 х 12 Н 2 O (алюм о - калиевые квасцы). Оказывает вяжущее, противовоспалительное и кровоостанавливающее действие. Наружное средство.

Сульфат железа (II) гептагидрат FeSO 4 7 Н 2 О. В медицине используют при лечении анемии (малокровия), наступающей вследствие дефицита железа в организме, а также при слабости и истощении организма. Д ля э т ой же цели уп о т р еб л яю т восстановленное железо и карбонат железа.

Тиосульфат н атрия Nа 2 S 2 0 з принимают внутрь или вводят внутривенно в качестве противоядия при отравлении тяжелыми металлами, мышьяком и цианидами. Назначают также при различных

воспалениях кожи.

Уголь активиров а нн ый применяют внутрь при пищевых отравлениях, повышенной кислотности желудочного сока, брожении в кишечнике.

Хлорид аммония в медицине применяют при отеках сердечного происхождения, для усиления действия ртутных диуретиков. Это вещество обладает отхаркивающим действием.

Хлорид кальция широко используют в медицине как кровоостанавливающее средство при кровотечениях, аллергических заболеваниях, а также в качестве противоядия при отравлении солями магния. Его также применяют как успокаивающее средство при лечении неврозов, при бронхиальной астме, туберкулезе.

Хлорид натрия - 0,9 %-ны й водный раствор его называется изотоническим. Он служит для восполнения жидкости при больших потерях ее организмом. Растворы более высокой концентрации " (3, 5 и 10 %-ный) применяют наружно при воспалительных процессах.

Хлорид желез а (III) в медицинской практике используют как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.

Из неорганических материалов наиболее широкое применение в медицине нашли различные металлы и их сплавы. Из большого числа металлов и сплавов были отобраны как наиболее биоинертные титан, коррозионностойкая сталь и сплав, содержащий хром, кобальт, молибден. Эти материалы используют для конструирования аппарата " искусственное сердце - легкое " , создания искусственных клапанов сердца, для эндопротезирования крупных дефектов кос т ей человека. Металлы часто применяют в сочетании с полимерами и различными керамическими изделиями.

Заключение.

В настоящее время в мире существует множество научных центров, ведущих разнообразные химико-биологические исследования. Странами-лидерами в этой области являются США, европейские страны: Англия, Франция, Германия , Швеция, Дания, Россия и др. В нашей стране существует множество научных центров, расположенных в Москве и Подмосковье (Пущин о , Обнинск, Черноголовка), Петербурге, Новосибирске, Красноярске, Владивостоке... Хотя , справедливости ради, надо заметить, что и в этой области (как и во всей российской науке в целом) наблюдается некоторый "упадок " , связанный как с недостатком финансирования и общим экономическим кризисом в РФ, так и с проблемой brain -drain (" утечки мозгов ") в более экономически благоприятные страны. Однако многие исследовательские институты Академии Наук России, Российской Академии Медицинских н аук . Российской Академии Сельскохозяйственных Наук , Министерства Здравоохранения и Медицинской Промышленности продолжают научные изыскания, хотя и не на полную мощь. Одни из ведущих центров по стране Институт биоорганической химии им.М.А.Шемякина и Ю.А.Овчинникова , Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта, Институт органического синтеза им.Н.Д.Зелинского, Институт физикохимической биологии МГУ им.Белозерского и др. В СанкгПетербурге можно отметить Институт Цитологии РАН, химический и биологические ф-ты Гос. Университета , Институт экспериментальной медицины РАМН , Институт онкологии РАМН им. Петрова , Институт особо чистых биопрепаратов МЗиМП и т.п .

Основными проблемами, решаемыми в последние годы физико-химической биологией, являются синтез белков и нуклеиновых кислот, установление нуклеотидной последовательности генома многих организмов (в том числе определение полной нуклеотидной последовательности генома человека), направленный транспорт веществ через биологические мембраны; разработка новых лекарств, новых материалов для медицинского использования , например, для биопротезирования. Особое внимание уделяется разработке биотехнологий, которые часто бывают более экономически выгодны, эффективны, чем традиционные "технические", не говоря уже об их экологической чистоте. Ведутся активные работы по клонированию растений и животных, а также по получению отдельных органов вне организма. Особо примечателен недавний успех швейцарских ученых (первые сообщения в печати появились в конце февраля 1997 г.), получивших путем клонирования сельскохозяйственное животное овцу, которая была выращена из клетки вымени матери - овцы; дочерняя генетическая копия была названа Долли. Это свидетельствует о том, что клонирование из сферы чисто научных экспериментов переходит в сферу практики. Необходимо упомянуть и о лечении заболеваний новым методом генотерапии изменением наследственности. Лечебный эффект достигается путем переноса " исправленного" гена либо с помощью ретровируса, либо внедрением липосом, содержащих генетические конструкции. Генотерапевтические метод ах толькo зарождаются, но именно с их помощью уже была вылечена маленькая девочка, больная муковисцидозом; особо перспективно применение генотерапии в лечении болезней, передающихся по наследству или возникающих под действием вирусов.

Вероятно, с привлечением именно этих методов будут побеждены СПИД, рак, грипп и множество других , менее распространенных болезней. Кроме того, постоянно исследуются механизмы превращений химических веществ в организмах и на

основе полученных знаний ведется непрекращающийся поиск лекарственных веществ. Большое количество разнообразных лекарственных веществ в настоящее время получают либо биотехнологически (интерферон, инсулин, интерлейкин, рефнолин, соматоген, антибиотики, лекарственные вакцины и пр.), используя микроорганизмы (многие из которых являются продуктом генной инженерии), либо путем ставшего почти традиционным химического син т еза , либо с помощью физико - химических методов выделения из природного сырья (частей растений и

животных).

Другой биологической задачей химии является поиск новых материалов, способных заменить живую ткань, необходимых при протезировании. Химия подарила врачам сотни разнообразных вариантов новых материалов.

Кроме множества лекарств, в повседневной жизни люди сталкиваются с достижениями физико-химической биологии в различных сферах своей профессиональной деятельности и в быту. Появляются новые продукты питания или совершенствуются технологии сохранения уже известных продуктов.

Производятся новые косметические препараты, позволяющие человеку быть здоровым и красивым, защищающие его от неблагоприятного воздействия окружающей среды. В технике находят применение различные биодобавки ко многим продуктам оргсинтеза. В сельском хозяйстве применяются вещества, способные повысить урожаи (стимуляторы роста, гербициды и др.) или отпугнуть вредителей (феромоны, гормоны насекомых), излечить от болезней растения и животных и многие другие...

Все эти вышеперечисленные успехи были достигнуты с применением знаний и методов современной химии. В современной биологи и медицин е химии принадлежит одна из ведущих ролей , и значение химической науки будет только возрастать. "Стык наук" химии и биологии оказался на редкость плодотворным.

Список используемой литературы.

1. Азимов А. Краткая история химии. Москва: Мир,1983.

2. Габриелян О.С. Химия 10 класс. Москва: Дрофа,2005.

3. Глинка Н.Л. Общая химия. Петербург: Химия,1999.

4. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. Киев: Выща школа,1989.

5. Макаров К.А. Химия и медицина. Москва: Просвещение,1998.

6. Оганесян Э.Т., Книжник А.З. Неорганическая химия. Москва: Медицина,1989.

7. Советский энциклопедический словарь. Москва,1989.

ЛЕКЦИЯ «СВЯЗЬ ХИМИИ С МЕДИЦИНОЙ»

Тесная связь между медициной и химией установилась на протяжении многовековой истории развития естествознания. Важная роль в развитии современных областей медицины принадлежит БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, изучающей биологически значимые вещества. Биоорганическая химия неразрывно связана с органической химией.

Все больше накапливается данных о взаимосвязи между содержанием в организме химических соединений, в том числе и ионов металлов, возникновением и развитием таких болезней века, как раковые и сердечно-сосудистые заболевания. Направление, возникшее на грани неорганической химии, биологии и медицины, получило название БИОНЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

БИОНЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ .

В организме человека присутствуют в основном ионы легких металлов Na ⁺, К⁺, Мg⁺⁺, Са⁺⁺, относящиеся к S-элементам, и ионы М n ⁺⁺, Fe ⁺⁺, Fe ⁺⁺⁺, Co ⁺⁺⁺, Cu ⁺⁺, Zn ⁺⁺, Ni ⁺⁺, относящиеся к d-элементам.

Все эти металлы встречаются в нашем организме в виде твердых соединений или в виде их водных растворов. Исследования физиологической роли металлов, а также их значение в диагностике, профилактике и лечении болезней является одним из новых направлений в медицинской науке.

А) S-элементы

--- значение для организма огромно, они участвуют в возникновении мембранных потенциалов, в передаче нервных импульсов, структурообразовании, в создании необходимого осмотического давления. Наибольшее значение имеют:

NaCl - хлорид натрия, раствор 0,85-0,9% - физиологический р-р – применяется для внутривенных вливаний при больших кровопотерях, а также для ингаляций и клизм, для ванн и душей.

Na ₂ SO ₄ - сульфат натрия – в виде глауберовой соли Na ₂ SO ₄×10 H ₂ O как слабительное средство и как противоядие при отравлении солями бария и свинца N a ₂ SO ₄ + BaCl ₂ = BaSO ₄↓ + 2 NaCl

NaHCO 3 - гидрокарбонат натрия (питьевая сода) – при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, изжоге, подагре, диабете, катарах верхних дыхательных путей.

K ₂ СO 3 - карбонат калия (поташ) – составная часть пилюль для превращения сульфата железа в карбонат:

FeSO ₄ + K ₂ CO 3 = FeCO 3 + K 2 SO 4

KHC 4 H 4 O 6 - виннокаменная соль – в микстурах и порошках как легкое слабительное.

CH 3 COOK –ацетат калия – мочегонное средство, хорошо действует при сердечных и почечных отеках.

Ca ( OH ) 2 - гидроксид кальция (гашеная известь) – в санитарной практике для дезинфекции выгребных ям и др. В форме известковой воды – наружно и внутрь в качестве противовоспалительного, вяжущего и дезинфицирующего средства.

MgSO 4 - в виде MgSO 4 × 7 H 2 O - горькая соль – как слабительное, также при лечении столбняка и других судорожных состояний.

CaCl 2 – хлорид кальция – успокаивающее средство при лечении неврозов, при бронхиальной астме, туберкулезе, как противоаллергическое – при крапивнице.

В) d-элементы

Роль в течении физиологических и патологических процессов в организме человека огромна, эти элементы в значительной мере определяют структуру и свойства ферментов.

ZnCl 2 - хлорид цинка – в пастах как прижигающее средство, в растворах при язвах, свищах

ZnSO 4 × 7 H 2 O - семиводный сульфат цинка – входит в состав глазных капель как противовоспалительное средство при коньюктивитах.

KMnO 4 – перманганат калия – 5% раствор для смазывания обожженных мест, более слабые растворы – для полоскания рта и горла.

MnSO 4 - сульфат марганца – при лечении атеросклероза.

FeSO 4 ×7 H 2 O - железный купорос – при лечении малокровия, при слабости и истощении организма.

CuSO 4 ×5 H 2 O – медный купорос – применяется в виде глазных капель, как рвотное при отравлении белым фосфором.

БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

C 2 H 5 Cl - этилхлорид (хлорэтан) - для местной анестезии

CH 3 - CH 3 + CL 2 → CH 3 CH 2 Cl + HCl (при освещении)

CCl 4 - тетрахлорметан (четыреххлористый углерод)- хорошо растворяет и экстрагирует жиры и масла

CH 4 + 4 Cl 2 → CCl 4 + 4 HCl (при освещении)

CHCl 3 - хлороформ – как наркотическое средство, в настоящее время его используют для наркоза ограниченно из-за сравнительно высокой токсичности

CH 4 + 3 Cl 2 → CHCl 3 + 3 HCl (при освещении)

CH 3 CH 2 OH - этанол – применяется для приготовления настоек и экстрактов, как наружное антисептическое средство, для дезинфекции рук и хирургических инструментов.

CH 2 OH - CHOH - CH 2 OH - глицерин – как смягчающее средство, при взаимодействии с азотной кислотой образует нитроглицерин, который в виде разбавленных спиртовых растворов применяют при стенокардии.

C 6 H 5 OH - фенол (карболовая кислота) и его производные применяются как дезинфицирующие и антисептические средства.

CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 - диэтиловый эфир – для приготовления настоек и экстрактов, в хирургической практике – для ингаляционного наркоза

2CH 3 CH 2 OH → CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + H 2 O (при наличии конц.серной к-ты)

CH 2 = CH - OC 4 H 9 - бутилвиниловый эфир – при его полимеризации образуется винилин, или бальзам Шостаковского, который применяется для лечения фурункулов, трофических язв, ожогов, обморожений.

H - COH - метаналь, 35-40% раствор – формалин – обладает дезинфицирующим, антисептическим и прижигающим действием, используется для сохранения анатомических препаратов. При взаимодействии с аммиаком образует уротропин – при воспалении мочевых путей.

C 6 H 4 ( OH ) COOCH 3 - метилсалицилат – в качестве противоревматического средства

C 6 H 4 ( OH ) COOC 6 H 5 - фенилсалицилат (салол) – при кишечных заболеваниях

C 6 H 4 ( OCOCH 3 ) COOH - ацетилсалициловая кислота (аспирин) – жаропонижающее средство.

NH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH - 4-аминобутановая кислота – применяется в медицине при психических заболеваниях.

Также огромное значение имеет использование в медицине высокомолекулярных соединений: пластмасс, волокон –

ПВХ – поливинилхлорид – в хирургии, травматологии, ортопедии, протезировании зубов , лавсан – при операциях на сердце.

Т.О. химия оказывает большое влияние на развитие всех дисциплин медико-биологического профиля. Открытие новых синтезов, новых веществ, изучение их свойств позволяет получать новые лекарственные препараты.

«Химия 11 класс» - Микролаборатории для химического эксперимента. Биолого-химического профиля Информационно-химического профиля Химико-математического профиля. Учебное электронное издание. Содержание курса на профильном уровне обеспечивает: Химия (8 – 11 класс). Сложные химические соединения в повседневной жизни. 10 класс – 3 урока в неделю + 1 час элективных курсов 11 класс – 3 урока в неделю.

«Органическая химия» - Метод полуреакций. Рассмотрим, что произошло с ионом MnO4-. Метод электронного баланса. Степень окисления в органической химии. Ион MnO4 превратился в Mn2+. Электроны принял ион MnO4-. ОВР в органической химии. Ион MnO4 полностью потерял 4 атома кислорода. Ион MnO4- является окислителем. Преимущества метода полуреакций.

«Компьютеры в медицине» - На основании симптомов, выданных компьютером, обучающийся должен определить курс лечения. Компьютеры используются для создания карт, показывающих скорость распространения эпидемий. Компьютерная техника используется для обучения медицинских работников практическим навыкам. Что и как мы узнали о применении компьютеров в медицине?

«История химии» - П 9. Испарение жидкой ртути. Л 4. Горение древесины. Агрикола горное дело. Д.И. Менделеев. Физические. Я 11.Образование ржавчины на гвозде. Египетские жрецы. Реформаторы. Теория строения органических веществ 1869 год. Аристотель. Закон сохранения массы веществ 1756 год. А 3. Испарение воды. Е 7. Почернение серебряных изделий.

«Математика в медицине» - Математическая статистика. Математика и медицина. Кардиология. Большое внимание уделено выводам и интерпретации результатов расчета. В фармацевтике особенно важна математика. И в биологии, и в медицине вовсю применяется математическая статистика. Фармацевтика.

«Физика в медицине» - Мощный лазерный пучок соответствующего диаметра уничтожает злокачественную опухоль. Рентгеновское исследование органов человека. Радиодиагностика. Плазменный скальпель. Плазменный скальпель рассекает ткань, кости без крови. Физика помогает диагностике заболеваний. Физика. В помощь хирургу были созданы миниатюрные генераторы высокотемпературной плазмы.

Неорганическая химия и медицина

Изучая курс неорганической химии, особенно в классах химико-биологического профиля, мы часто подчеркиваем связь неорганической химии с медициной.
Связь эта возникла давно. Еще в ХУI в. широкое развитие получило медицинское направление в химии, основоположником которого стал швейцарский врач Парацельс (1493-1541). “Цель химии состоит... в изготовлении лекарств”,- писал он. Парацельс считал, что все материальное, в том числе и живой организм, состоит из трех начал, находящихся в разных соотношениях: соли (тела), ртути (души) и серы (духа). Болезни проистекают от недостатка в организме одного из этих “элементов”. Следовательно, лечить болезни можно, вводя в организм недостающий «элемент». Успешность ряда предложенных Парацельсом новых методов лечения на основе использования неорганических соединений (вместо применявшихся ранее органических экстрактов) побудила многих врачей примкнуть к его школе и всерьез заинтересоваться химией.
Этот период в развитии химии и медицины (XVI-XVII вв.) известен под названием иатрохимии1. Одним из наиболее видных представителей нового направления в химии был немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер (1604-1668). Врач по образованию, он занимался разработкой и совершенствованием методов получения различных химических веществ. Глаубер разработал метод получения соляной кислоты действием серной кислоты на поваренную соль. Тщательно изучив остаток, получаем после отгонки кислот (сульфат натрия), Глаубер установил, что это вещество обладает сильным слабительным действием. Он назвал это вещество “удивительной солью” (sаl mirabile) и считал его панацеей, почти эликсиром жизни. Современники Глаубера назвали эту соль глауберовой, и это название сохранилось до наших дней. Глаубер занялся изготовлением этой соли и ряда других, по его мнению, ценных лекарственных средств и достиг на этом поприще успеха.
Иатрохимия сыграла важную роль в борьбе с догмами средневековой схоластической медицины. Она не только пыталась подвести химическое основание под теорию гуморальной патологии, но и содействовала эмпирическому прогрессу химии. Иатрохимики ввели представления о кислотности и щелочности, открыли много новых соединений, начали ставить первые воспроизводимые (хотя далеко не всегда методологически правильные) эксперименты.
для современных врачей и фармацевтов изучение неорганической химии также имеет большое значение, так как многие лекарственные препараты имеют неорганическую природу. Поэтому медики должны четко знать их свойства: растворимость, механическую прочность, реакционную способность, влияние на человека и окружающую среду.
1.Иатрохимия (от греч. иатрос - врач) - научное направление ХVI-ХVIIIвв., стремившееся использовать химические знания эля лечения болезней.
2. Гуморальный (от лат. hymor - жидкость) - связанный с жидкостями организма (кровь, лимфа); пато (греч.) - страдание, болезнь.

Современная медицина широко исследует взаимосвязь между содержанием химических элементов в организме и возникновением и развитием различных заболеваний. Оказалось, что особенно чутко организм реагирует на изменение в нем концентрации микроэлементов, т. е. элементов, присутствующих в организме в количестве, меньшем 1 г на 70 кг массы человеческого тела. К таким элементам относятся медь, цинк, марганец, молибден, кобальт, железо, никель.
доказано, что с изменением концентрации цинка связано течение раковых заболеваний, кобальта и марганца - заболеваний сердечной мышцы, никеля - процессов свертывания крови. Определение концентрации этих элементов в крови позволяет иногда обнаружить ранние стадии различных болезней. Так, изменение концентрации цинка в сыворотке крови связано с протеканием заболеваний печени и селезенки, а концентраций кобальта и хрома - некоторых сердечно-сосудистых заболеваний.
Знание основных законов и положений неорганической химии необходимо для изучения специальных фармацевтических дисциплин: технологии лекарственных форм, фармакокинезии и особенно фармацевтической химии. Характер и сила действия лекарственных средств зависят не только от их состава и строения, но и от их физикохимических свойств, что тоже предмет изучения неорганической химии. Различия в этих свойствах, в свою очередь, позволяют разрабатывать соответствующие методы анализа, судить о подлинности, доброкачественности, совместимости неорганических веществ в рецептурных прописях, порядке хранения лекарственных препаратов.
Рассмотрим подробнее применение некоторых неорганических веществ в медицине.
Благородные газы. Гелий. Биологические исследования показали, что гелиевая атмосфера не влияет на генетический аппарат человека, не действует на развитие клеток и частоту мутаций. дыхание гелиевым воздухом (воздух, в котором азот частично или полностью заменен на гелий) усиливает обмен кислорода в легких, предотвращает азотную эмболию (кессонная болезнь). Ксенон как рентгеноконтрастное вещество широко используют при рентгеноскопии головного мозга. Ра дон в ультрамикродозах оказывает положительное влияние на центральную нервную систему, поэтому широко используется в физиотерапии (радоновые ванны). Он также находит применение при лечении больных раком.
Борную кислоту и тетраборат натрия (бура) применяют в медицине в качестве антисептиков.
Бромид натрия и бромид калия приме няют в медицине как успокаивающие средства, нормализующие нарушенное соотношение между процессами возбуждения и торможения в коре головного мозга.
Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) используют в медицинской практике вследствие его способности в результате гидролиза создавать щелочную реакцию среды в водных растворах. Применяется внутрь при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, изжоге, подагре, диабете, катарах верхних дыхательных путей. Наружно употребляется как слабая щелочь при ожогах, для полосканий, промываний и ингаляций при насморке, конъюнктивитах, стоматитах, ларингитах и др.
Гидроксид кальция в форме известковой воды применяют наружно и внутрь в качестве противовоспалительного, вяжущего и дезинфицирующего средства. При наружном употреблении известковую воду обычно смешивают с каким-нибудь маслом, используя в виде эмульсий от ожогов, а также при некоторых кожных заболеваниях в виде жидких мазей.
Й од в виде спиртового раствора или раствора йода в водных растворах иодидов калия и натрия применяют в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства.
Йод калия используют для лечения глазных болезней - катаракты, глаукомы. Часто его употребляют при отравлении солями ртути.
Й од натрия используют как лекарственное средство, так как организм человека постоянно нуждается в некоторых количествах йода. Тело человека содержит около 25 мг йода, из которых примерно 15 мг локализуется в щитовидной железе. Недостаток йода служит причиной патологического увеличения щитовидной железы. Больным назначают внутрь небольшие дозы иодида натрия - 0,1 мг/сут.
Карбонат кальция применяют внутрь не только как кальциевый препарат, но и как средство, адсорбирующее и нейтрализующее кислоты.
Кислород в медицине используют для газового наркоза (см. ниже оксид азота (1)). Вдыхание чистого кислорода иногда назначают при отравлениях и некоторых тяжелых заболеваниях.
Мышьяк и все его соединения сильно ядовиты, однако некоторые из них находят применение в медицине. Арсенит калия применяют в виде раствора как тонизирующее средство при малокровии и истощении нервной системы.
Нитрат серебра (ляпис). В медицине используется его способность свертывать белки, превращая их в нерастворимые соединения. Применяют для прижигания ран, язв; в виде мазей (1-2 %-ных) и 2-10 %-ных водных растворов. Внутрь назначают при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.
Нитрат натрия в медицинской практике применяют как сосудорасширяющее средство при стенокардии, а также как противоядие при отравлении цианидами.
Оксид азота (I) - физиологически активное соединение. Вдыхание его в малых дозах оказывает опьяняющее действие, отсюда и название - «веселящий газ”. В больших дозах вызывает потерю болевой чувствительности, благодаря чему находит широкое применение в медицине как анестезирующее средство в смеси с кислородом (газовый наркоз). Ценное качество данного вещества - безвредность для организма.
Оксид магния применяют в малых дозах как слабительное средство при отравлении кислотами. Входит в состав зубных порошков.
Оксид цинка в медицине применяют для изготовления цинковой мази, используемой как антисептик.
Перманганат калия находит широкое применение в медицине. Его разбавленные растворы используют в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства. дезинфицирующие свойства растворов перманганата калия обусловлены его высокими окислительными свойствами.
Пероксид водорода применяют наружно в виде раствора с массовой долей З % в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства. Этот раствор также применяют при воспалительных заболеваниях слизистой оболочки ротовой полости и горла, для обработки и лечения загрязненных и гнойных ран, остановки носовых кровотечений.
Ртуть и ее соединения. Металлическая ртуть применяется в медицине для приготовления мази. Желтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний. Хлорид ртути (I), который называется каломель, в ряде стран используют в качестве слабительного. Хлорид ртути (II), или сулему, в виде очень разбавленных растворов (1:1000) используют в медицине как сильнодействующее дезинфицирующее средство (сейчас крайне редко).
Сера. Из препаратов серы в медицине применяют серу очищенную и серу осажденную. Очищенную серу получают из серного цвета, который тщательно освобождают от возможных примесей. Серу назначают внутрь в качестве слабительного и отхаркивающего средства; она входит в состав мазей и присыпок, используемых при лечении кожных заболеваний.
Серебро в виде коллоидных препаратов колларгол и протаргол применяют наружно, как вяжущие, антисептические и противовоспалительные средства.
Сульфат натрия декагидрат Эта соль называется глауберовой в
честь немецкого химика Глаубера. В медицине глауберову соль применяют как слабительное средство. Может быть использована в качестве противоядия при отравлении солями бария и свинца, с которыми она дает нерастворимые осадки сульфата бария и сульфата свинца.
Сульфат кальция - алебастр. В медицине применяют для изготовления повязок и шин при переломах и в зубопротезной технике.
Сулъфат магния гептагидрат . Широко применяют в медицине в качестве слабительного (горькая соль). Его слабительное действие объясняется задерживающим влиянием на всасывание воды из кишечника. Вследствие осмотического давления, создаваемого этой солью, вода удерживается в просвете кишечника и способствует более быстрому продвижению его содержимого. Сульфат магния применяют в виде инъекций как спазмолитик, противосудорожное и обезболивающее средство, а также при лечении столбняка. При гипертонии его вводят в вену, а как желчегонное - в двенадцатиперстную кишку.

Сульфат бария используют в медицине вследствие его нерастворимости и благодаря способности сильно поглощать рентгеновское излучение. В виде суспензии его применяют при рентгеноскопии желудочно-кишечного тракта как рентгеноконтрастное вещество.
Сульфат меди (II) пентагидрат
(медный купорос). Оказывает вяжущее и антисептическое действие. Его применяют в глазной практике при конъюнктивитах. Реже употребляют в качестве рвотного средства. Раствор сульфата меди (II) употребляют как противоядие при отравлении белым фосфором. В этом случае механизм лечебного действия сульфата меди (II) основан на взаимодействии его с белым фосфором, в результате чего на частичках фосфора образуется пленка металлической меди, изолирующая эти частички от контакта с биологическими субстратами.
Сульфат цинка гептагидрат . Используют для приготовления глазных капель, как вяжущее средство и антисептик.
Сульфат калия-алюминия (алюмо-калиевые квасцы). Оказывает вяжущее, противовоспалительное и кровоостанавливающее действие. Наружное средство.
Сульфат железа (II) гептагидрат . В медицине используют при лечении анемии (малокровия), наступающей вследствие дефицита железа в организме, а также при слабости и истощении организма. Для этой же цели употребляют восстановленное железо и карбонат железа.
Тиосулъфат натрия принимают внутрь или вводят внутривенно в качестве противоядия при отравлении тяжелыми металлами, мышьяком и цианидами. Назначают также при различных воспалениях кожи.
Уголъ активированный применяют внутрь при пищевых отравлениях, повышенной кислотности желудочного сока, брожении в кишечнике.
Хлорид аммония в медицине применяют при отеках сердечного происхождения, для усиления действия ртутных диуретиков. Это вещество обладает отхаркивающим действием.
Хлорид кальция широко используют в медицине как кровоостанавливающее средство при кровотечениях, аллергических заболеваниях, а также в качестве противоядия при отравлении солями магния. Его также применяют как успокаивающее средство при лечении неврозов, при бронхиальной астме, туберкулезе.
Хлорид натрия - 0,9 %-ный водный раствор его называется изотоническим. Он служит для восполнения жидкости при больших потерях ее организмом. Растворы более высокой концентрации (3, 5 и 10 %-ный) применяют наружно при воспалительных процессах.
Хлорид железа (III) в медицинской практике используют как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.
Из неорганических материалов наиболее широкое применение в медицине нашли различные металлы и их сплавы. Из большого числа металлов и сплавов были отобраны как наиболее биоинертные титан, коррозионностойкая сталь и сплав, содержащий хром, кобальт, молибден. Эти материалы используют для конструирования аппарата ‘искусственное сердце-легкое”, создания искусственных клапанов сердца, для эндопротезирования крупных дефектов костей человека. Металлы часто применяют в сочетании с полимерами и различными керамическими изделиями.
По прогнозам некоторых специалистов, работающих в этой области, к 2000 г. люди, вероятно, смогут “отращивать” конечности, потерянные вследствие несчастных случаев. Создание живых органов вне организма - это одна из задач на грани химии и медицины, решением которой будут заниматься химики и медики будущего, т. е. сегодняшние школьники, решившие посвятить свою жизнь служению двум самым древним областям человеческих знаний - химии и медицине.

Химия с давних времен вторглась в жизнь человека и продолжает оказывать ему разностороннюю помощь и сейчас. Особенно важна органическая химия, рассматривающая органические соединения – предельные, непредельные циклические, ароматические и гетероциклические. Лекарственные вещества известны с очень древних времен. Например, в Древней Руси мужской папоротник, мак и другие растения употреблялись как лекарства. И до сих пор в качестве лекарственных средств используются 25-30% различных отваров, настоек и экстрактов растительных и животных организмов. В последнее время биология, медицинская наука и практика все чаще используют достижения современной химии. Огромное количество лекарственных соединений поставляют химики, и за последние годы в области химии лекарств достигнуты новые успехи. Из истории:

Все лекарственные вещества могут быть разделены на две большие группы: неорганические и органические неорганические и органические. Те и другие получаются из природного сырья и синтетически. Сырьем для получения неорганических препаратов являются горные породы, руды, газы, вода озер и морей, отходы химических производств. Сырьем для синтеза органических лекарственных препаратов служат природный газ, нефть, каменный уголь, сланцы и древесина. Нефть и газ являются ценным источником сырья для синтеза углеводородов, являющихся полупродуктами при производстве органических веществ и лекарственных препаратов. Полученные из нефти вазелин, вазелиновое масло, парафин применяются в медицинской практике.

Классификация лекарственных веществ 1. снотворные и успокаивающие (седативные); 2. сердечно – сосудистые; 3. анальгезирующие (болеутоляющие), жаропонижающие и противовоспалительные; 4. противомикробные (антибиотики, сульфаниламидные препараты и др.); 5. местно-анестезирующие; 6. антисептические; 7. диуретические; 8. гормоны; 9. витамины и др.

Снотворные средства Вещества, вызывающие сон, относятся к разным классам, но наиболее известны производные барбитуровой кислотою. Барбитуровая кислота образуется при взаимодействии мочевины с малоновой кислотой. Ее производные называются барбитуратами, Все барбитураты угнетают нервную систему. Амитал обладает широким спектром успокоительного воздействия. У некоторых пациентов этот препарат снимает торможение, связанное с мучительными, глубоко спрятанными воспоминаниями. Организм человека привыкает к барбитуратам при частом их употреблении как успокаивающих и снотворных средств, поэтому люди пользующиеся барбитуратами, обнаруживают, что им нужны все большие дозы. В качестве успокаивающего и снотворного средства широко используется Демидрол. Он не является барбитуратом, а относится к простым эфирам. Демидрол – активный противогистаминный препарат. Он оказывает местноанестезирующее действие, однако в основном применяется при лечении аллергических заболеваний.

Алкалоиды Достаточно 0,005 мг ЛСД попасть в мозг человека, чтобы вызвать галлюцинации Многие алкалоиды принадлежат к ядам и наркотикам. Это хорошее обезболива- ющее средство, однако при длительном применении морфина у человека вырабатыва- ется к нему привыкание, организму требуются все большие дозы наркотика.

Атропин – оптически неактивная форма гиосциамина, широко применяется в медицине как эффективный антидот при отравлениях антихолинэстеразными веществами, такими, как физостигмин и фосфорорганические инсектициды. Он эффективно снимает спазмы бронхов, расширяет зрачок и т.д. Токсические дозы вызывают нарушение зрения, подавление слюноотделения, расширение сосудов, гиперпирексию (повышение температуры), возбуждение и состояние делирия (помрачения сознания). Морфин является важнейшим опийным алкалоидом. Его экстрагируют из высушенного млечного сока, выступающего из надрезов на незрелой головке опийного мака (Papaver somniferum). Морфин содержит фенольную и спиртовую гидроксильные группы. Он представляет собой наркотический анальгетик и применяется для обезболивания. Однако длительное его употребление приводит к привыканию и вызывает тошноту, рвоту, запоры.

Хинидин Хинидин – диастереомер хинина – встречается в хинной коре (например, Cinchona succirubra) в количествах от 0,25 до 1,25%. Это антиаритмическое сердечное средство, применяемое для предупреждения фибрилляции предсердий (мерцательной аритмии). Кофеин Кофеин содержится в кофе, чае, какао, коле и матé (парагвайский чай). В составе многих напитков его потребляют миллионы людей во всем мире. Кофеин обычно извлекают из чая, чайной пыли, чайных отходов или выделяют возгонкой при поджаривании кофе. Его также можно синтезировать из теобромина. Кофеин оказывает возбуждающее действие на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы, используется для стимуляции сердечной деятельности, дыхания и как противоядие при отравлении морфином и барбитуратами. Он входит в состав продуктов с торговыми названиями эмпирин, фиоринол, кафергот, виграин.

Кокаин получают из листьев коки (Erythroxylum coca) или синтезируют из экгонина, выделяемого из растительного сырья. Это мощный местный анестетик, он входит в микстуру Бромптона, которая используется для смягчения жестоких болей, сопровождающих последнюю стадию рака. Его стимулирующее действие на ЦНС уменьшает седативный эффект и ослабление дыхания от применения морфина или метадона, используемых в качестве наркотических анальгетиков в составе микстуры Бромптона. Привыкание к кокаину наступает очень быстро. Он включен в список веществ, подлежащих особо тщательному контролю. Винбластин и винкристин. Барвинок Винбластин и винкристин. Барвинок (Catharanthus roseus, ранее известный как Vinca rosea) содержит множество сложных алкалоидов, среди которых мощные противораковые средства винбластин и винкристин. Поскольку концентрация активных алкалоидов в барвинке ничтожна, для их промышленного получения необходимы огромные количества растительного сырья. Так, для выделения 1 г винкристина нужно переработать 500 кг корней. Винбластин применяется для лечения различных форм рака и особенно эффективен при болезни Ходжкина (лимфогранулематоз) и хорионкарциноме. Винкристином лечат острую лейкемию, а в комбинации с другими препаратами – лимфогранулематоз.

Никотин. Никотин. Этот жидкий алкалоид в чистом виде выделен в 1828 Поссельтом и Рейманом. Его основной источник – табак (Nicotiana tabacum), годовое производство листьев которого превышает 5 млн. т. Никотин встречается также в разных видах плауна, хвоще полевом и некоторых других растениях. При курении бóльшая часть никотина разрушается или испаряется. Никотин – сильный яд. В малых количествах он стимулирует дыхание, но в больших – подавляет передачу импульса в симпатических и парасимпатических нервных узлах. Смерть наступает от прекращения дыхания. Никотин сильно влияет на сердечно- сосудистую систему, вызывая сужение периферических сосудов, тахикардию и подъем систолического и диастолического кровяного давления. Никотин (обычно в виде сульфата) используется как инсектицид в аэрозолях и порошках. Лобелин Лобелин содержится в лобелии (Lobelia inflata) и обладает действием, сходным с действием никотина. По этой причине его вводят в состав таблеток, облегчающих отвыкание от курения. В малых дозах способен возбуждать дыхание, в связи с чем его применяют в случаях удушения, отравления газами, т.е. когда нужно стимулировать дыхание. Большие дозы, наоборот, парализуют дыхание.

Анельгезирующие, жаропонижающие и противовоспалительные средства Салициловая кислота Аспирин Крупная группа лекарственных препаратов – производные салициловой кислоты. Салициловая кислота – сильное дезинфицирующее средство. Ее натриевая соль применяется как болеутоляющее, противовоспалительное, жаропонижающее средство и при лечении ревматизма. Из производных салициловой кислоты наиболее известен ее сложный эфир - ацетилсалициловая кислота, или аспирин. Аспирин – молекула, созданная искусственно, в природе он не встречается. При введении в организм ацетилсалициловая кислота в желудке не изменяется, а в кишечнике под влиянием щелочной среды распадается, образуя анионы двух кислот – салициловой и уксусной. Анионы попадают в кровь и переносятся ею в различные ткани.

Салол Салол – сложный эфир салициловой кислоты с фенолом (фенилсалицилат) обладает дезинфицирующими, антисептическими свойствами и употребляется при заболеваниях кишечника. Распространенными жаропонижающими и болеутоляющими средствами являются Анальгин производные фенилметилпиразолона – амидопирин и анальгин. Анальгин обладает небольшой токсичностью и хорошими терапевтическими свойствами.

Местноанестезирующие средства Главенствующее место в арсенале обезболивающих средств веками занимал морфин – основной действующий компонент опия. Он использовался еще в те времена, к которым относятся первые дошедшие до нас письменные источники. Основные недостатки морфина – возникновение болезненного пристрастия к нему и угнетение дыхания. Хорошо известны производные морфина – кодеин и героин. Большое практическое значение имеют синтетические анестезирующие (обезболивающие) вещества, полученные на основе упрощения структуры кокаина. К ним относятся анестезин, новокаин, дикаин.

Противомикробные средства Препараты этой группы обладают широким спектром противомикробного действия, оказывая влияние на большинство бактерий (в том числе на протей и синегнойную палочку), дрожжеподобные грибки и протозойные инфекции. Они эффективны также в лечении кишечных инфекций: дизентерии, сальмонеллеза, пищевых токсикоинфекций, ферментной диспепсии и др. 1. Производные 8-оксихинолина 2. Производные нафтиридина - пиридопиридины 3. Производные группы пиридопиримидина и 8-оксихинолина 4. Препараты фторхинолонов 5. Производные хиноксалина 6. Производные нитрофурана

Фторхинолоны Фторхинолоны по химическому составу напоминают оксолиновую кислоту, но в отличие от нее обладают широким противомикробным действием и эффективны не только при инфекциях мочевых путей, но и при других заболеваниях. Механизм противомикробного действия препаратов этой группы связан, главным образом, с угнетением синтеза белка. Производные хиноксалина Производные хиноксалина - лекарственные препараты этой группы обладают выраженной антибактериальной активностью, широким спектром противомикробного действия, эффективны при инфекциях, вызванных кишечной и дизентерийной палочкой, сальмонеллами, стафилококками и другими патогенными микроорганизмами. Производные хиноксалина назначаются только в стационарных условиях под тщательным наблюдением врача. Нитрофураны препараты, близкие по действию к антибиотикам широкого спектра действия. Они активны в отношении грамположительной и грамотрицательной флоры; к ним чувствительны кишечная и дизентерийная палочки, возбудители паратифа, сальмонеллы, холерный вибрион, лямблии, трихомонады и др. Механизм противомикробного действия связан с угнетением дыхания микроорганизмов (блокадой дегидрогеназ, участвующих в окислительно-восстановительных процессах).

Антибиотики Обычно антибиотиком называют вещество, синтезируемое одним микроорганизмом и способное препятствовать развитию другого микроорганизма. В 1929 г. случайность позволила английскому бактериологу Александру Флемингу впервые наблюдать противомикробную активность пенициллина. Культуры стафилококка, которые выращивались на питательной среде, были случайно заражены зеленой плесенью. Флеминг заметил, что стафилококковые палочки, находящиеся по соседству с плесенью, разрушались. В 1940 году удалось выделить химическое соединение, которое производил грибок. Его назвали пенициллином. ПЕНИЦИЛЛИН (белая точка). Видно его угнетающее влияние (темное кольцо) на рост колонии стафилококков (полосы)

В настоящее время описано около 2000 антибиотиков, но лишь около 3% из них находят практическое применение, остальные оказались токсичными. Антибиотики обладают очень высокой биологической активностью. Они относятся к различным классам соединений с небольшим молекулярным весом. Антибиотики различаются по своей химической структуре и механизмом действия на вредные микроорганизмы. Например, известно, что пенициллин не дает возможности бактериям производить вещества, из которых они строят свою клеточную стенку. Нарушение или отсутствие клеточной стенки может привести к разрыву бактериальной клетки и выливанию ее содержимого в окружающее пространство. Это может также позволить антителам проникнуть в бактерию и уничтожить ее. Пенициллин эффективен только против грамположительных бактерий. Стрептомицин эффективен и против грамположительных и грамотрицательных бактерий. Существенным недостатком стрептомицина является чрезвычайно быстрое привыкание к нему бактерий, кроме того, препарат вызывает побочные явления: аллергию, головокружение и т п. К сожалению, бактерии постепенно приспосабливаются к антибиотикам и поэтому перед микробиологами постоянно стоит задача создания новых антибиотиков.

ПРОИЗВОДСТВО АНТИБИОТИКОВ (НА ПРИМЕРЕ ТЕРРАМИЦИНА) 1. В колбе проращивают споры тщательно отобранных, высоко продуктивных штаммов плесневых грибков. 2. Поскольку количество выращенной в колбе плесени невелико, ее продолжают выращивать в большей емкости – малом ферментере. 3. Тем временем большой ферментер заполняют стерильной питательной средой, содержащей в нужном соотношении необходимые для роста плесени вещества. 4. Поскольку плесень для своего роста нуждается в кислороде, через ферментер пропускают стерильный воздух 5. Содержимое малого ферментера переносится в производственный ферментер. Любые другие добавки предварительно стерилизуют, чтобы избежать загрязнения микробами, которые могут снизить выход антибиотика. 6. Когда выход антибиотика достигает максимума, содержимое ферментера поступает на вращающийся фильтр, где плесень отфильтровывается. 7. Фильтрат, содержащий террамицин, поступает в емкость, куда добавляют химические реагенты, осаждающие антибиотик. 9. Осадок террамицина подвергают дальнейшей обработке для удаления оставшихся примесей. 8. Затем смесь под давлением фильтруют, отделяя частично очищенный осажденный антибиотик от примесей, остающихся в растворе. 10. Очищенный кристаллический антибиотик центрифугируют и высушивают. 11. Теперь его можно расфасовывать и использовать.