CC BY
12024
ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В ФАРМАЦИИ
Приглашенный доклад
ДЕЙТЕРИЙ-ЗАВИСИМЫЕ ХИРАЛЬНЫЕ ПЛОТНОСТНЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Плетенева Т.В., Успенская Е.В., Левицкая О.В., Казымова И.В., Сыроешкин А.В.
Медицинский инситут РУДН, Москва, Миклухо-Маклая, 6 e-mail: [email protected]
В фармацевтической промышленности вода для инъекций должна иметь рН в диапазоне 5-7, электропроводность при 20 °C должна быть не выше 1,1 мкСм/см, также ограничивается максимальная концентрация ряда растворенных веществ и предписывается микробиологическая чистота, чтобы не вызвать ни токсических реакций, ни пирогенного эффекта (pharmacopoeia.regmed.m/pharmacopoeia/izdanie-15/2/2-2/voda-dlya-inektsiy). Предполагается, что при двойной дистилляции или ином способе получения высокоомной воды будут отсутствовать частицы взвешенного вещества, субмикронные частицы и наночастицы. Даже если пренебречь примесями в воде для инъекций, концентрация которых ниже предела обнаружения современных методов элементного анализа и анализа органических веществ, то и тогда состав воды для инъекций не описывается формулой H2O. В высокоомной воде присутствуют следующие виды молекул и ионов: HOD (16 мМ), OH-(H2O)n, H+(H2O)n, O2, N2, CO2, HCO3-, CO32-, Ar, солюбилизированные e-, кинетически захваченные n и наночастицы, органические и силикатные [1]. Такой сложный минерал демонстрирует эффект Тиндаля [2]. Оказалось, что в светорассеяние высокоомной воды главный вклад оказываете содержание дейтерия. Обеднение по дейтерию воды со значения H/D=140 ppm (геохимическая норма для восточно-европейской равнины) до 5 ppm приводит к значительному снижению концентрации плотностных неоднородностей, равно как и при замене протия на дейтерий [3]. Эффект Тиндаля может быть количественно описан при использовании лазерных методов малоуглового светорассеяния или динамического светорассеяния. В светорассеяние дают вклад субмикронные частицы, описанные по модели бабстонов, и гигантские дейтерий-зависимые гетерофазные кластеры (или эмулоны, или супранадмоле-кулярные комплексы [1]) с размерами от нескольких микрон до 100 мкм, описанные по модели диссипации Кол-могорова-Жуховицкого. Обеднение высокоомной воды по содержанию дейтерия приводит к снижению почти на порядок времени спин-спиновой релаксации протонов, что указывает на распределение HOD по поверхности гигантских кластеров [4]. Между внутренней фазой ГГК и континуальной водой формируется градиент Н+ так, что > 100 мВ. Нами обнаружено, что при изменении соотношения Н/D драматическим образом меняется оптическая активность D- и L-аминокислот так, что в зависимости от рН можно управлять хиральностью раствора, переключая его с минуса на плюс [5], подобно закону Твердислова в клеточных биосистемах. Этот эффект хорошо описан в органической химии, когда хиральность энантиомеров управляется с помощью растворителя. Для объяснения таких явлений придуман оригинальный механизм «сержант-солдат». Согласно этой концепции, следовало бы ожидать, что внутри гигантских микронных кластеров или на поверхности виноградных гроздей бабстонов молекулы воды укладываются в упорядоченные хиральные структуры. Действительно, при длительных измерениях оптической активности в высокоомной воде медленно формируются динамические хиральные структуры. Анализ спектров частоты встречаемости таких структур за 70-80 часов 3-минутных измерений показывает, что в воде с D/H=140 ррт около 70% гигантских кластеров оптически неактивны, 30% - оптически активны, а в воде с D/H= 3 ppm более кластеров 90% оптически активны [5]. Существование хиральных кластеров в воде хорошо объясняет индукцию субмиллиметровых плотностных неоднородностей наночастицами [5], которые выступают в качестве начальной точки роста протяженной хиральной среды.
Литература:
[1] А.Н. Смирнов, А.В. Сыроешкин, Супранадмолекулярные комплексы воды, Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). Т. XLVIII, №2, С. 125-135, (2003).
[2] В.В. Гончарук, А.Н. Смирнов и др., Структура воды: гигантские гетерофазные кластеры воды, Химия и технология воды, №2, C. 1137, (2005).
[3] V.V. Goncharuk, V.B. Lapshin et al., Physicochemical Properties and Biological Activity of the Water Depleted of Heavy Isotopes, Journal of Water Chemistry and Technology, V. 33, No.1, P. 8-13, (2011).
[4] V.V. Goncharuk, A.V. Syroeshkin et al., On the possibility of chiral structure-density submillimeter inhomogeneities existing in water, Journal of Water Chemistry and Technology, V. 39(6), P. 319-324, (2017).
[5] A. Syroeshkin, T. Pleteneva et al., D/H control of chemical kinetics in water solutions under low deuterium concentrations, Chemical Engineering Journal, V. 377, P. 119827, (2019).
