CC BY
57
селения земного шара имеет генетическую предрасположенность к раку толстой кишки, а 1% - страдает наследственным колоректальным раком. На его долю приходится от 5 до 10% всех форм рака толстой кишки. Он характеризуется аутосомно-доминантным типом наследования предрасположенности, возникновением заболевания, преимущественно, в молодом возрасте, склонностью к поражению правых отделов толстой кишки и развитию первично множественных злокачественных новообразований. Однако, необходимо отметить, что не умоляя значения перечисленных факторов в заболеваемости раком толстой кишки, основное большинство авторов считает, что определяющую роль в возникновении колоректального рака играют полипы, полипоз, неспецифический язвенный колит, панколит, гранулематозный полип, предшествующие операции по поводу рака толстой кишки, молочной железы, яичников, уретероколостомия, синдромы семейного рака, иммунодефициты.
Изучение характера и исследование сути патологических изменений в толстой кишке, участвующих в возникновении рака, опосредуется через организацию более эффективного проведения профилактических осмотров, диспансерное наблюдение, формирование групп повышенного риска. По мнению основного большинства исследователей в группы повышенного риска должны быть включены лица с заболеваниями, увеличивающими вероятность развития у них рака толстой кишки. К ним в первую очередь причисляют больных, страдающих диффузным семейным полипо-зом, хроническим язвенным колитом, синдромами Гарднера, Пейтца-Егерса, Турго, болезнью Крона, одиночными и групповыми полипами. Основанием для включения в группы риска могут служить также возраст более 50 лет, не перечисленные выше хронические воспалительные заболевания толстой кишки,
перенесенные ранее операции по поводу рака толстой кишки, аденомы прямой и ободочной кишки в анамнезе. Как правило, скрининг на рак толстой кишки в группах риска экономически более выгоден, чем скрининг здорового населения.
Таким образом, изучение эпидемиологических и этиологических аспектов, определение групп риска, разработка мер профилактики, применение статистически достоверных скриннинговых факторов, схем коррекции хронических заболеваний пищеварительной системы будет способствовать снижению заболеваемости и ранней диагностике рака толстой кишки.
ЛИТЕРАТУРА
1.Ганичкин А.М. Рак толстой кишки. - Л.: Медицина; 1970; 2. Ке-римли А.А., Ибрагимов Э.И., Марданлы Ф.А. Азярбайъан Респуб-ликасында колоректал хярчянэин йайылмасынын бязи хцсусиййят-ляри. - C6. Мат.н.пр.к. п.75-л.со д.р. пр. А.Т.Аббасова, Баку, 2003, с.26; 3.Кныш В.И. Рак ободочной и прямой кишки. - М.: Медицина, 1997; 4. Н.Г.Кулиева, Ш.М.Бейбутов, А.А.Керимли и др. Результаты мониторинга после комбинированного лечения больных раком прямой кишки. мат. ГУсъезд онколог. и радиолог СНГ, 2006, с.219-222; 5. Н.Г.Кулиева, Ш.М.Бейбутов, А.А.Керимли и др. Отдаленные результаты комбинированного лечения больных раком прямой кишки. мат. IV съезд онколог. и радиолог СНГ, 2006, с. 162.
SUMMARY
Modern aspects of colorectal cancer epidemiology A.A.Abdullayev, A.A.Kerimli, F.A.Mardanli, N.Q.Quliyeva
3 factors has reason of delay in diagnostik of patient with colorectal cancer: epidemiological, decrease oncological carefulness in prehospital period, absence of early diagnostic method. Epidemiological characteristics for colorectal cancer was reaserch by us.
Поступила 17.10.2007
Биофизические свойства препарата "Нафталановое масло": смачиваемость и поверхностное натяжение
Г.А.Кязимов, Д.С.Алиев, В.Г.Сафаров
НПО Фармации и Медтехники Министерства Здравоохранения, Бакинский государственный университет, г.Баку; Шамахинская астрофизическая обсерватория НАНА, Шамахы
ВВЕДЕНИЕ. Лечение нафталановой нефтью имеет давнюю историю и, в связи с этим, знание химической природы, строения и физико-химических свойств веществ, входящих в ее состав, имело большое значение для понимания лечебного действия нафталана. Ю.Мамедалиев впервые установил [16], что основными компонентами в составе нафталана, обла-
дающими лечебным действием, являются полициклические нафтеновые углеводороды с боковыми цепями. Исторически сложилось так, что нативный нафталан, будучи циклоалифатическим маслянистым углеводородом, в конце XIX века [20], использовался как поверхностно-активное составляющее в основах мазей и применялся в изготовлении лекарств, учитывая его хо-
рошую всасываемость, которая способствует более быстрому проникновению лечебных препаратов через эпидермис.
Внимание к проблемам биофармацевтических и биофизических исследований вызвано тем, что они помогают установить зависимость лечебного или профилактического эффекта лекарственного препарата от его физических, химических и биологических свойств.
Препарат "Нафталановое масло" [2, 3, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 17] обладает определенными физико - фармацевтическими свойствами и способно, в зависимости от природы лекарственного вещества и условий получения и хранения лекарственной формы, вступать в более или менее сложные взаимодействия как с препаратами, так и с внешней средой [3, 7, 13, 14]. Он создан в удобной лекарственной форме без участия вспомогательных веществ, которые могут ускорять или замедлять всасывание активного вещества, ослаблять или усиливать их действие. Значительная роль в процессах активизации или ингибирования действия препарата "Нафталановое масло" принадлежит таким факторам, как постоянная диссоциации, показатель гидрофобного баланса, осмотическое давление жидкости, молекулярная масса активного вещества, и другим факторам, связанным с характерными свойствами жидкостей.
Препарат "Нафталановое масло" в классификации лекарственных форм дисперсных систем входит в группу как свободнодисперсные с жидкой дисперсионной системой и являются исключением при изготовлении лекарственных форм, когда не нужно добиваться равномерного распределения диспергированного вещества в массе носителя, так как препарат состоит из одного компонента.
Нами проводятся исследования физических и биофизических [8] свойств нафталана, имея в виду, что
нет разграничения между живой и неживой системами. Сегодня имеются все основания утверждать, что современная физика не имеет пределов применимости к биологическим явлениям. Нет причин предположить, что такие пределы обнаружатся в будущем. Напротив, развитие биофизики, как часть современного естествознания, свидетельствует о неограниченных возможностях применения других дисциплин в решении ее проблем.
Несмотря на большие трудности, современная биофизика достигла крупных успехов в объяснении ряда биологических и фармацевтических проблем, используя при этом строение и свойства биологически функциональных молекул, свойства и механизм действия клеточных структур, таких как мембрана, биоэнергетические органоиды, механохимические системы.
Разработкой физико-математических моделей биологических процессов реализовывается общетеоретический подход к явлениям живой и неживой природы.
В нашем случае, всевозможные вопросы, связанные с природой нафталана, рассматриваются в соответствии с пониманием биофизики как физики явлений жизни, и мы исходим из физических закономерностей, а не из физиологической классификации. Живая природа, живые организмы представляют собой многоуровневые системы. Большие и малые молекулы, клеточные органоиды, клетки, ткани, органы, организмы, популяции, биоценозы и биосфера - уровни, с которыми должны заниматься и биология и биофизика.
Биофизика сложных систем - это преимущественно теоретическая область биофизики, посвященная рассмотрению общих физико-биологических проблем и физико-математических моделирований биологических процессов. Ниже, перечисляя основные разделы теоретической биофизики, мы с уверенностью можем сказать, что такие сложные задачи, ка-
1'
0
г = О
Рис. 1. Смачивающая жидкость в капилляре
о.з-
-= 0.2"
ЬЕ
ел
о.ощ
о о
о
о
о
-1-1-1—
0.0 0.2 0.4 0.6
Рис. 2. Измерения для воды
сающиеся фармакокинетического моделирования нафталана, его свойств смачивания и поверхностного натяжения, определения коэффициента диффузии и всасывания, возможны, в основном, только через применение, т.е., в тесной связи с экспериментом:
- Общая теория диссипативных нелинейных динамических систем - термодинамика необратимых процессов и кинетическое моделирование;
- Теория возбудимых сред, частью которой является теория биологических колебательных процессов;
- Общая теория и моделирование процессов биологического развития.
Таким образом, теоретические подходы, основанные на теории информации и устойчивости динамических систем, в принципе являются общими для физики живой и неживой природы.
Как и физика, биофизика - также количественная наука, широко применяющая математический аппарат. Биология, как таковая, и, прежде всего, популяцион-ная генетика, также математизируются. Однако, имеются большие трудности при математическом описании индивидуальных особенностей организмов, которые получают лекарственное вещество через определенные участки тела и являются открытыми и неравновесными системами. Такое описание является в основном численным, однако заметное продвижение наблюдается и в применении аналитических методов.
Совершенно очевидно, что решение этих и других вопросов, стоящих перед наукой, требует разработки способов математического моделирования, качественного физико-биологического развития - эволюции, онтогенеза, канцерогенеза, иммунитета.
Препарат "Нафталановое масло" - это жидкая гомогенная система, неполярная масляная жидкость с малым дипольным моментом, не имеющая активных функциональных групп, представляющая собой общую фракцию нафталановой нефти составом нафтеновых углеводородов (98%) и изоалканы (изопарафи-
ны) (2%), которая является, соответственно, дисперсионной средой, и полностью отвечает требованиям современной фармацевтики. Учитывая, что активное вещество в составе препарата "Нафталановое масло" не индивидуальное вещество, а сложная смесь полициклических нафтеновых углеводородов [1, 4] с конденсированными кольцами, изучение биофизических свойств поможет понять сложный механизм его биологического действия. Исследование биофизических свойств, а именно смачивания и поверхностного натяжения препарата "Нафталановое масло" и ставит своей целью эта заметка.
ИЗМЕРЕНИЯ. С целью измерения контактного угла и поверхностного натяжения при смачивании была сконструирована универсальная измерительная установка. Нужда в такой установке была связана не только с измерением высоты подъема жидкости в капилляре, но и с определением координат профиля поверхности (вогнутой или выпуклой) для дальнейшей обработки.
Измерения велись при комнатной температуре для дистиллированной воды и Нафталанового масла. Для каждой жидкости измерения проводились несколько раз с интервалом в пятнадцать минут и при этом использовался капилляр с радиусом 0,65 мм. Далее они усреднялись.
Для воды высота подъема оказалась равной h = 14.63 мм, а для Нафталанового масла - h = 7 мм.
На рисунках 2 и 3 графически приведены результаты измерения.
ТЕОРИЯ И МЕТОД ОБРАБОТКИ ДАННЫХ. Явления свободной поверхности и поверхности раздела жидкостей были объектом интенсивного исследования от появления гидродинамической теории, в особенности после открытия поверхностного натяжения [18, 19]. Поверхностное натяжение фактически является движущей силой этих явлений, стремясь сократить свободную поверхность. Больше, чем сто лет на-
зад Гиббс установил, что, если поверхность жидкости искривлена, то коэффициент поверхностного натяжения а становится функцией искривления 1/г поверхности раздела.
Для исследования смачивания используются как термодинамические, так и кинетические подходы. В последнее время интенсивно применяется гамильто-ново описание смачивания. Мы применяем несколько иной подход, чтобы избежать угадывания формы потенциала.
В разделе "Измерения" приведены данные о высоте подъема жидкости h в капилляре и координаты сечения поверхности перпендикулярной к лучу зрения плоскостью, проходящей через ось г. Снятие отчетов с точек поверхности смачивающей (или несмачи-вающей) жидкости преследует несколько целей. Два основных из них следующие:
- Во-первых, аппроксимировать кривую поверхности с аналитической функцией и определить кривизну поверхности в любой точке, в том числе и в крайней точке соприкосновения жидкости к стенке (рис. 1), с целью вычислить поверхностное натяжение по формуле,
о = р&к---,
г 1 + г2
которая выводится из формулы Лапласа Р = <3"(1М + 1Д'2) '
и уравнения равновесия,
V?? = р £.
Здесь п и г: - главные радиусы кривизны в данной точке поверхности, р - скачок давления, вызванный искривлением поверхности, р - плотность, g - ускорение силы тяжести, а градиент V=d/dz.
- Во-вторых, используя найденное выражение для кривизны, определить потенциал, порожденный иск-
ривленной поверхностью.
Здесь же отметим, что обычно поверхностное натяжение вычисляется по формуле:
соз{в) '
где в - угол между касательным вектором и осью г, проходящей через поверхность стенки (рис. 1). Невозможность точного вычисления угла в на эксперименте и некорректность формулы при значениях в, близких к я/2, приводит ограничению поставить в = 0, что и в свою очередь ведет к потере точности вычислений. Дело в том, что эта формула пригодится для расчетов только в случае полного смачивания (в = 0) в капилляре. Ибо с ростом в (в - я/2 и соответственно cos(в) - 0) следовало бы, что а- <х>
Аппроксимация экспериментальной кривой с аналитической функцией
Численную кривую, описывающую профиль поверхности, можно аппроксимировать с полиномами, находя при этом коэффициенты разложения методом оптимизации, или можно использовать сплайн - метод, сопоставляющий численной кривой кусочно-гладкую функцию. Численный эксперимент показывает, что эти методы точно восстанавливают простые кривые второго и третьего порядка, и точно аппроксимируют более сложные кривые, содержащие ехр и 1п. Однако, для нашей цели этого недостаточно, хотя можно точно вычислить угол контакта.
Дело в том, что кривизна аппроксимирующей аналитической кривой, при такой аппроксимации, оказывается не монотонной функцией при изменении координаты от центра капилляра к стенке. Это означало бы, что давление скачкообразно изменяется по поверхности. Поэтому, нам необходима аппроксимация с учетом монотонности кривизны, что обеспечит давлению гладкое изменение и силе натяжения направленность по касательной к поверхности жидкости.
о.о 0.2 ал о.б
20-
16-
12-
ДП
0.0
0.2
0.-1
Г~
0.6
Рис. 5. Кривизна поверхности для воды
Рис. 6. Скачок давления (в атм - х)
Дистиллированная вода
Сначала, как тест для прибора и метода, приводим обработку данных для дистиллированной воды. В секции для высоты подъема дистиллированной воды в капилляре найдено значение h = 14,63 мм. Радиус г капилляра равен 0,65 мм. Эти данные недостаточны для вычисления поверхностного натяжения по формуле (1), если принимать п = Г2 = г, где г - радиус цилиндра, как это часто делается. Наш подход позволяет проводить более точные вычисления. С этой целью, далее экспериментальная кривая профиля поверхности для воды отождествляется с аналитической функцией.
На рис. 4 сплошная линия - эта аналитическая аппроксимирующая функция,
Лк (яг) = 0.44 - 0.66 1/0.44 - х2 ,
построенная с учетом монотонности кривизны, как это указано на рис. 5. Мы предположили, что профиль сечения поверхности есть деформированная окружность, в пределе которая переходит в окружность сечения цилиндра (т.е. капилляра). Такая кривая (уравнение 2), в отличие от полиномиальных аппроксимаций, естественным образом удовлетворяет требованию монотонности кривизны.
Следует отметить, что эта гипотеза, т.е., гипотеза о представлении профиля сечения поверхности через деформированную окружность, оказалась верной.
Скачок давления, ДП, вызванный искривленной поверхностью, имеет такой же ход изменения, какой имеется у кривизны. Это графически изображено на рис. 6. Как видно из рис. 6, изменение давления на поверхности жидкости с центра к краю составляет всего лишь 2х10-3 аШ, что приводит к изменению высоты подъема приблизительно на 0,3 мм.
Теперь, используя явный вид аппроксимирующей функции (2), можно вычислить радиусы кривизны в любой точке, в том числе и на стенке. На стенке п =
0,65 мм и для Г2 найдено значение Г2 = 0,31 мм. Вычисляя по формуле (1), находим минимальное значение поверхностного натяжения, а = 30x10-3 N/m. В центральной точке вогнутой поверхности, благодаря аксиальной симметрии, ri = Г2, и для радиуса кривизны найдено значение ri = 1,009 мм. Вновь при помощи формулы (1), для поверхностного натяжения в центре капилляра находим очень близкое к точному значение, а = 72.4x10-3 N/m. Поверхностное натяжение по сути является плотностью поверхностной энергии и, как видно, она зависит от локальной кривизны поверхности.
Для контактного угла (см. рис. 1), при помощи аналитического выражения (2) профиля f(x), вычислено значение в = 16.94°.
"Нафталановое масло"
Измерения для "Нафталанового масла" проводились с использованием капилляра с радиусом r = 0,65 мм. Результаты нескольких измерений усреднялись. Усредненные данные измерений показаны на рис. 3. Сравнение с данными для дистиллированной воды (рис. 2) показывает, что высота подъема h почти в два раза меньше (7 мм вместо 14.63 мм), а высота смачивающей поверхности над уровнем h в два раза больше (0,6 мм вместо 0,3 мм), что уже указывает на относительно малому значению поверхностного натяжения и сильно смачивающему свойству Нафталанового масла.
Было предположено, что профиль поверхности представляет собой деформированную окружность, аналитически описываемой функцией:
При помощи экспериментальных данных вычислены значения a и b, и окончательно для f (x) найдено выражение, которое графически описано на рис. 7.
0.64
0.4-
f(x)
U.2-
0.0
0.0
т
т
0,2 0.4
х
0.6
Рис. 7. Профиль поверхности "Нафталанового масла"
1.6-
1.55—
0.0 0.2 0.4 0.Ö
Рис. 8. Кривизна поверхности "Нафталанового масла"
Вычисление кривизны для функции fN (x) (см. рис. 8) показывает, что она, т.е. кривизна монотонно, однако очень медленно меняется по мере роста радиуса.
Таким же образом меняется скачок давления на поверхности.
Вычисляя кривизну в центре капилляра, для радиусов кривизны получаем ri = Г2 = 1.5. Подставляя эти значения, а также р = 879 kg/m3, g = 9.81m/s2, h = 7 mm в уравнение (1), для поверхностного натяжения "Нафталанового масла" находим N = 20.1 = mN/mm. Контактный угол, вычисленный при помощи fN(x) на стенке (x = 0.65) капилляра, тоже имеет очень малое значение, on = 3.4°, что указывает, как уже отмечалось выше, на сильную смачиваемость препарата "Нафта-лановое масло".
Измерения проводились и для рафинированного нафталана и для высоты и поверхностного натяжения были найдены h = 8.5mm и onative = 25 mN/m, соответственно.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. Подведем итог основных результатов, полученных в статье:
- Сконструирован новый прибор для измерений высоты подъема в капилляре и координат профиля поверхности смачивающей жидкости.
- Проведен тестовый эксперимент с дистиллированной водой и для поверхностного натяжения воды найдено значение 72.4 mN/m.
- Выполнены измерения координат профилей вогнутых поверхностей воды и "Нафталанового масла" в капилляре, найдены аналитические функции, аппроксимирующие профили поверхностей и вычислены кривизны поверхностей.
- Для поверхностного натяжения и контактного угла "Нафталанового масла" найдены значения on = 20.1 mN/m и on = 3.4°, а для рафинированного нафталана - onative = 25 mN/m, соответственно.
Во введении было отмечено, что нафталанская нефть, в том числе, и производимые из нее продукты, сильно всасываются через кожу и по этой причине их используют в качестве основ в производстве разных лекарственных препаратов. Теперь становится ясной (физическая) причина этого свойства: очень малое значение поверхностного натяжения и сильная смачиваемость нафталана, особенно препарата "Нафталановое масло" производства фармацевтической компании "BIOIL" Азербайджан.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдуллаева Э.М., Пашаев Ч.А., Применение нафталанового масла при лечении воспалительных заболеваний парадонта. - Tibb jur-nali, 2004, N.4, с.69-72; 2. Аббасов В.М., Агаев Э.М., Исаева Г.А. Тезисы I конгресса азербайджанских фармацевтов, Баку, 1998, с.8.; 3. Абдуллаева Э.М. Новый препарат нафталанской нефти - "нафтала-новое масло" в стоматологии. - Азербайджанский Фармацевтический журнал, 2004, N.2, с.51-53; 4. Кулиев А.М., Левшина А.М., Му-радов А.Н. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1968, N.7, с.36-37; 5. Кязимов Э.А. Применение ванны с нафталановым маслом производства БИОЙЛ в медицинском центре ИНАМ. - Труды Азербайджанского Национального аэрокосмического агентства, 2004, с.135-137; 6. Кязимов Г.А., Савинова Т.Б., Общетоксические свойства "Нафталанового масла" и "Нафталановой мази". - Азербайджанский журнал "Метаболизм", 2005, N.1, с.48-52; 7. Кязимов Г. А., Савинова Т.Б. - Биомедицина, 2005, N.4, с.11-14; 8. Кязимов Г.А., Искандаров Т. М, Изучение острой токсичности препарата "Нафта-лановое масло". - Азербайджанский Фармацевтический журнал, 2005, N.1, с.58-61; 9. Кязимов Г.А., Характеристики препаратов "Нафталановое масло" и "Нафталановая мазь", Tibb dunyasi, 2005, N.1, с.13-23; 10. Кязимов Г.А., Новые отечественные препараты -"Нафталановое масло" и "Нафталановая мазь". - Азербайджанский Фармацевтический журнал, 2003, N.2, с.55-62; 11. Кязимов Г.А., Шмыгло М.П. Нафталан в дерматологии и косметологии. - Украинский журнал дерматологии, венерологии и косметологии, 2004, N.2, с.13-25; 12. Кязимов Г. А., Шмыгло М.П., Шмыгло М. М. Опыт лечения угревой болезни (в печати), 2005; 13. Кязимов Г.А., Шмыгло М.П., Шмыгло М. М. Опыт лечения отрубевого лишая (в печати), 2006; 14. Мамедалиев Ю.Г. О химическом составе действующего начала лечебной нафталанской нефти. - Известия АН Азерб.ССР, 1953, N.5, с.9-36; 15. Пашаев Ч.А., Абдуллаева Э.М., О некоторых вопросах лечения воспалительных заболеваний парадонта "Нафталановым маслом". - Saqlamliq, 2004, N.5, с.98-99; 16. Kazimov H.A., Aliyev J.S., Mathematical modeling of stabilization of the growing tumor. - Азербайджанский журнал "Метаболизм", 2005, N.2, p.30-33; 17. de Laplace P.S., Mechanique Celeste. Supplement au X Libre, Coureier, Paris, 1805; 18. Lord Rayleigh. On the instability of jets. -Proc. London Math. Soc., 1878, N.4, p.10; 19. Paschikis H. Die Verordnungsweisen des Naftalan. - Allgemeines medizin. Zentralblatt, 1899, N.68, p.911-923.
SUMMARY
Biophysical properties of naftalan oil preparation: wetting and surface tension H.Kazimov, J.Aliyev, V.Safarov
Wetting and surface tension of the Naphthalan oil are investigated. For this aim a new tool to measure the fluid surface tension is constructed. The distilled water is used as the test for calibration of the tool.
For a surface tension and contact angle of the distilled water and sNaphthalan oili the values Owa-ter = 72.4mN/m, dwater = 16.94° and ONaph = 20.1 mN/m, ONaph = 3.4° are found, correspondingly.
Поступила 21.09.2007
