CC BY
73
ХИМИЯ
ГИДРОХИМИЯ
УДК 615.012; 615.838
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД В НЕКУРОРТНОЙ ПРАКТИКЕ
Г.М. Шпейзер, В.А. Хуторянский, А.И. Смирнов, Л.А. Минеева, В.А. Родионова,
Г.Г. Юшков*, Н.А. Малышкина*, В.В. Игуменьшева*, О.Г. Щукина*
Иркутский государственный университет, кафедра водных ресурсов ЮНЕСКО. E-mail: [email protected] *НИИ биофизики Ангарской государственной технической академии
Разработан новый способ получения бальнеологически активного вещества из минеральной воды «Нукуты». Проведены токсикологические и медико-биологические испытания, показана эффективность применения полученного биологически активного вещества (БАВ) по сравнению с феракрилом. На способ получения БАВ получен патент РФ.
Ключевые слова: минеральные воды, биологически активные вещества.
USE OF MINERAL WATERS IN NOT RESORT PRACTICE G.M. Shpeizer, V.A. Khutoryanskiy, A.I. Smirnov, L.A. Mineeva, V.A. Rodionova, G.G. Yushkov,
N.A. Malyshkina, V.V. Igumensheva, O.G. Schukina Irkutsk State University, Chair of UNESCO Water Resources Research Institute of Biophysics of Angarsk State Technical Academy
The new way of obtaining balneological active substance from mineral water «Nukuty» located in Irkutsk area is developed. Toxicological and medical and biologic tests are lead. Efficiency of application of received biologically active substance (BAS) in comparison with Ferakril is shown. For a way of reception BAS the Patent of the Russian Federation is received.
Key words: mineral springs, biologically active substances.
На огромной территории Байкальского региона сосредоточены колоссальные запасы (около 7 млн т/сутки, что составляет приблизительно 10% общероссийских запасов) минеральных подземных вод [1]. Это практически все известные в мире типы минеральных вод: азотные и метановые термальные и холодные, углекислые термальные и холодные, железистые, йодобромные, радоновые, воды с повышенным содержанием растворенных органических веществ, рассолы с концентрацией солей от 50 до 500 г/дм3 (табл. 1). Труднодоступность некоторых источников и нестабильность состава выпускаемых в виде разлитых в тару напитков осложняется тем, что минеральные воды представляют собой сложные термодинамически неустойчивые системы, многие из которых содержат нестойкие компоненты, склонные к быстрому окислению, восстановлению или переходу в результате декарбонизации в труднорастворимую форму. В связи с этим необходима разработка экономичных способов выделения из минеральных вод препаратов, устойчивых не только к химическим взаимодействиям, но к микрофлоре.
В последние годы разработан ряд новых бальнеологических препаратов, получаемых при выделении концентратов из различных минеральных источников. Это позволяет использовать их как в индивидуальном виде, так и в смеси с другими препаратами, что приводит к расширению спектра лекарственных средств и усилению их биологической активности. Технология приготовления препаратов предусматривает упаривание воды, либо экстракцию без изменения исходного состава. Например, в патенте [2] описано получение лечебного экстракта из лечебной иловой грязи материковых озер, применяемого в физиотерапии. Сущность способа заключается в растворении обезвоженной нативной лечебной грязи в 96%-м этиловом спирте, стерилизации в экстракторе посредством углекислым газом под давлением, выдерживании при данном давлении с последующим резким сбросом до атмосферного и экстракцией жидкой углекислотой с последующей отгонкой растворителя и растворением экстракта в масле. Технический результат заключается в получении экстракта, соответствующего по свойствам концентрату из тамбуканской грязи. К недостаткам этого бальнеологического средства может быть отнесено следующее: область применения в виде ванн, компрессов, аппликаций,
обертываний не позволяет использовать препарат для открытых ран, а также слизистых поверхностей. Это не дает возможности достичь высокого лечебного эффекта и в необходимой степени учитывать характер заболевания, течение болезни, сопутствующие заболевания и индивидуальные особенности пациента. Также можно отметить неудовлетворительные потребительские и эксплутацион-ные свойства средства, обусловленные слеживаемостью экстракта.
Таблица 1
Характеристика минеральных вод по химическому составу
Тип воды Характерные признаки Химический состав Т ипичные представители (источники, курорты)
Углекислые холодные воды С02>0.5 г/дм3, Ге до 40 мг/дм3, 81 до 70 мг/дм3, Ип, температура 0.53,50С, рН<7.0 Г идрокарбонатные щелочноземельные, минерализация 0,8-3,5 г/дм3 Дарасун, Кука, Ямаровка, Моло-ковка, Аршан
Гидрокарбонатные щелочные, щелочно-земельные, минерализация 1,5-3,5 г/дм3 Шутхулай, Тисса, Шиванда
Углекислые термальные воды С02>0,5 г/дм3, Ге до 40 мг/дм3, 81 до 70 мг/дм, Ип, температура 20420С, рН<7.0 Гидрокарбонатные щелочные, щелочно-земельные, минерализация 0,6-4,6 г/дм3 Шумак, Аршан
Гидрокарбонатные щелочные, с повышенным содержанием кальция, минерализация 1,5-5,6 г/дм3 Чойган, Плотниковский, Травер-тиновый
Азотные сульфатно- натриевые гидротермы Г до 55 мг/дм3, 81 до 120 мг/дм3, Ип до 5 ммкКю-ри/дм3, температура 20-550С, pH 7.5-9.1 Сульфатные натриевые, минерализация 0,4-1, 1 г/дм3 Нилова Пустынь, Горячинск, Золотой Ключ
Сульфатно-гидрокарбонатные, натриевые, минерализация 0,2-0,9 г/дм3 Уш-Бельдыр, Алленский, Т олстихинский, Фролихинский
Смешанного анионного состава, натриевые, минерализация 0,30,8 г/дм3 Котельниковский, Гусихинский, Кучигерский, Умхейский, Баун-товский
Гидрокарбонатно-сульфатные, натриевые, минерализация 0,32,1 г/дм3 Питателевский, Толмачевский, Чарский, Олекминский
Метановые гидротермы рН 6.9-8.5, 81 до70 мг/дм3, температура 27-950С Гидрокарбонатные, гидрокарбо-натно-хлоридные натриевые, минерализация 0,3-3,3 м/дм3 Тункинская, Истокская, Могойт-ская, Сухая
Высокоминерализованные рассолы рН 6.5-8.9, Н28 до 0.3 г/дм3, Бг, температура 5-120С Хлоридно-натриевые, минерализация до 500 г/дм3 Ордайская, Ново-Нукутская, Усольская, курорт Ангара, Таежная
Маломине- рализован- ные рН 6.5-8.3, 81, растворенные органические вещества, температура 2-50С Гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатно-сульфатные натриево-кальциевые с повышенным содержанием магния, минерализация 0,8-1,8 г/дм3 Мунок, Иркутская минеральная, Усть-Балей
Способ, описанный в [3], предусматривает обработку илового осадка спиртовым раствором щелочи до рН 8,5-9,0 с последующей экстракцией водой при соотношении сырье:экстрагент 1:(10-12) при температуре 50-60оС, упаривании экстракта в вакууме. Обработка сухого экстракта хлороформом в соотношении 1 мас.ч.:(3-5) об. ч. с получением продукта в виде упаренной хлороформной вытяжки. Недостатками средства являются снижение тонизирующего эффекта по сравнению с исходным продуктом, отсутствие бактерицидных свойств, а также нестабильность средства, отсутствие возможности длительного хранения после приготовления состава, что снижает потребительские, эксплуатационные свойства и тем самым эффективность использования.
Стандартный подход применен в способе извлечения бальнеологически активных компонентов для получения лекарственных средств [4]. Способ обработки заключается в следующем: минеральную воду из открытого источника (о. Шира) замораживают при -40 - (-45)оС. Из замороженного продукта отгоняют влагу в условиях снижения давления от 760 до 0,3 мм рт. ст. в течение 24 ч. Полученный порошок белого цвета сохраняет бальнеологические свойства в течение 1 года, перед употреблением разводится водой до необходимой концентрации. Недостатком способа получения концентрата минеральной воды является узкая область применения, не позволяющая использовать минеральные
воды с высокой концентрацией исходных минеральных солей, поскольку разведение концентрата до приемлемых концентраций снижает уровень активных органических компонентов.
Задача предлагаемого технического решения касается усовершенствования способа выделения специфических БАВ из минеральных вод различного химического состава. Это относится в том числе к минеральным водам, применение которых для открытых ран и слизистых невозможно из-за высокой концентрации содержащихся в них солей. Решение заключается в разработке бальнеологического лечебно-профилактического средства, обладающего повышенной эффективностью, а также стабильностью и удобством при хранении, и может быть использовано для получения лекарственных средств с широким спектром лечебных свойств.
Ранее был предложен способ, предлагающий извлекать бальнеологически активные компоненты при контакте минеральной воды с этанолом с добавлением хлорида натрия и оксидов кальция и магния с последующей гидродистилляцией и получением дистиллята как целевого продукта. Процесс ведут в одну стадию в условиях нахождения экстрагируемых компонентов в растворенном состоянии. В качестве стабилизатора используют этиловый спирт, а полученный раствор после окислительного гидролиза разделяют на водноспиртовый экстракт и солевой раствор, который отбрасывают [5]. К недостаткам способа необходимо отнести низкий выход - 54-65% от содержания активных исходных компонентов минеральных вод при проведении процесса, что связано с образованием ионов в щелочной среде раствора при высаливании. Отделение БАВ от предгидролизованной связанной формы неизбежно приводит к частичным потерям, так как в ионном виде перегонка активных органических соединений с паром не происходит.
Также задачей нового изобретения является разработка пригодного для промышленного производства способа комплексной переработки минерального сырья из природного сырья, обеспечивающего выделение биоорганического комплекса в виде спиртового экстракта. Этот продукт получается из природного местного сырья - сульфидной минеральной воды “Новонукутская Мацеста” хлоридно-натриевого состава с минерализацией до 55 г/дм3 из источника в экологически чистом районе Иркутской области. Рассол используется в комплексной терапии при ряде заболеваний для наружного применения, что определяет его ведущий экологический аспект в условиях малотоксичности. Применение разработанного на основе используемого в медицине (официального) вида природного сырья, проявляющего отчетливый ранозаживляющий эффект и противовоспалительные свойства с повышенным выходом БАВ в целевом продукте, расширяет спектр действия препарата. Предлагаемый способ переработки направлен на выделение хлоридно-гидрокарбонатных, натриево-магниевокальциевых солей для дальнейшего использования их в качестве полезного продукта [6]. Техническим результатом заявленного изобретения является снижение потерь с сохранением природного содержания состава БАВ минеральных вод в полученном препарате за счет и оптимизации процесса выделения и соответственно повышения биологической активности продукта. Этот результат достигается выделением более полного количества органической части минеральных вод, содержащихся в исходном составе перед перегонкой. Поставленная задача снижения потерь активных компонентов минеральных вод решается путем введения стадии нейтрализации после стадий высаливания и декантации раствора с сохранением природного состава при переводе органической части вод из ионного в молекулярное состояние.
Способ получения биоорганического комплекса из сульфидной минеральной воды: 1,5 дм3 минеральной воды, отобранной из источника, консервируют этиловым спиртом в течение 0,5-1,0 ч., после отбора добавляют 2,0 дм3 этилового спирта. В водноспиртовую смесь прибавляют хлорид натрия (1015%) и оксид кальция (5-10%), взбалтывают в течение суток и отгоняют при нормальном давлении водноспиртовый экстракт. Экстракт декантируют от выпавших солей. Выделенный раствор с рН-9,0 нейтрализуют хлористо-водородной кислотой до рН-6,0 и отгоняют водно-органический раствор с содержанием этанола 32%. Выход органической части минеральных вод по данным масс-спектроскопии составляет 79,2-86,8% от содержания в исходной минеральной воде. Высокий выход биоорганического комплекса объясняется переводом исходного продукта перед перегонкой в нейтральную форму.
Качественный и количественный анализ содержания органической части минеральных вод в исходном нативном сырье и конечном продукте проводился методом хромато-масс-спектроскопии на хромато-масс-спектрометре “Agilent 5973N-6890”. Колонка Ultra-2,5 м, объем пробы 2 - мкл. Диапазон сканирования 42-500 m/z. Идентификацию компонентов по масс-спектрам осуществляли с помощью программы поиска NIST V 1.7, с прилагаемыми базами данных NIST/ERA/NIT на 150 000 соединений.
Новый фармакологический препарат не обладает кожно-резорбтивным и сенсибилизирующим действием, не угнетает клеточный иммунитет, о чем свидетельствуют результаты исследования. При этом выявлено слабое раздражающее действие на слизистые. Дозу нового фармакологического препарата 0,3 г/кг можно отнести к пороговой в условиях проведенного эксперимента. По результатам исследования “острой” токсичности экспериментально установлено, что биоорганический комплекс в виде водно-спиртового экстракта минеральной воды нового фармакологического препарата (32%) и этанола (32%) можно отнести к 4 классу опасности (малоопасные), учитывая величину среднесмертельной дозы (10750±4000; 8127±2500 мг/кг).
Таблица 2
Критерии оценки течения раневого процесса
Критерии Новый фармакологический препарат Феракрил Нелеченные животные
1. Местные Течение раневого процесса, как правило, осложненное
1.1. Наличие раневого отделяемого Скудное Скудное Скудное, серозное, сукровичное
1.2. Грануляция Ранние, мелкозернистые Поздние, островками Очень поздние, островками
1.3. Площадь раны Стабильно уменьшающаяся Стабильно, но медленнее уменьшающаяся Стабильно, но еще медленнее уменьшающаяся
1.4. Скорость заживления раны (по Л.Н. Поповой) Рана уменьшается более чем на 4% в сутки Рана уменьшается менее чем на 4% в сутки Рана уменьшается менее чем на 4% в сутки
1.5. Температура раны Волнообразная динамика с пиком снижения
максимально до 320 на 10 сутки лл0 максимально до 33 на 7 сутки максимально до 340 на 7 сутки
1.6. Толщина кожной складки в области раны Пик утолщения на 3 сутки с последующим стабильным уменьшением толщины
Быстрое уменьшение толщины (5-12 сутки) Медленное (14-21 сутки) Медленное (14-21 сутки)
1.7. Модуль комплексного сопротивления кожи 4,6 на 10 сутки с последующим снижением 5,5 на 10 сутки с последующим снижением 5,0 на 10 сутки с последующим снижением
2. Общие
2.1. Масса тела Снижение, но быстрое восстановление Незначительное Недостаточное, не достигающее леченных
2.2. Общий белок сыворотки Снижение с пиком на 12 сутки Снижение с пиком на 12 сутки Снижение с пиком на 7 сутки
2.3. Альбумины сыворотки Снижение Снижение Снижение
2.4. ЛИИ (по Кальф-Калифу) Повышение Повышение Значительное повышение
2.5. СОЭ Повышение до 14 суток Повышение после 14 суток Повышение до 14 суток
Известны различные фармацевтические препараты для лечения ожогов. Они основаны на синтетических химических веществах, выступающих в роли активных компонентов, которые используются индивидуально или в виде смесей. Процесс синтеза таких веществ связан с определенными трудностями, что ограничивает их применение. В качестве ближайшего аналога, обладающего выраженным ранозаживляющим действием, принято известное ранозаживляющее средство Феракрил ФС 422770-98, ВФС 42-1115-81, ВФС N 42-2742-90, проявляющее высокую гемостатическую активность [7]. Ранозаживляющие свойства нового фармакологического препарата изучали в лабораторных условиях в сравнении с известным средством «Феракрил» путем исследования на моделях раневых повреждений.
Исследования проводились на моделях раневых повреждений кожи кроликов в соответствии с официальными методическими указаниями, при сравнительной фармакологической оценке препаратов. Лечебное действие изучено в серии опытов химического ожога у 20 кроликов темной масти массой 3,3-3,5 кг. Рана наносилась 50% серной кислотой однократной аппликацией на выстриженный участок кожи 10x15см2. Остатки кислоты с кожи не удалялись. Лечение начиналось с первых суток
открытым способом с нанесением нового фармакологического препарата на всю поверхность выстриженного участка. Для оценки динамики заживления раневой болезни и ее местных проявлений нанесение препарата проводилось ежедневно до полного заживления с периодическим обследованием - 2, 4, 5, 7, 10, 12, 14, 19, 21, 25 сутки. В качестве сравнения использован 1,0% раствор Феракрила. Группа “чистого” контроля лечения не получала. В условиях исследования нового фармакологического препарата и Феракрила установлен набор объективных показателей: морфометрические показатели, биохимические показатели, гематологические показатели, цитохимические показатели, морфологические исследования. Этот перечень показателей можно рекомендовать в качестве критериев при оценке ранозаживляющего эффекта фармакологических веществ (табл. 2). В экспериментах был выявлен отчетливо выраженный ранозаживляющий эффект нового фармакологического препарата по сравнению с Феракрилом. Учитывая малотоксичность нового фармакологического препарата, его природное происхождение, а также приемлемые товарно-финансовые показатели нового фармакологического препарата и руководствуясь клинико-лабораторными критериями оценки процесса заживления, целесообразно рекомендовать новый фармакологический препарат в качестве ранозаживляющего местного лекарственного средства при небольших по площади ранах, не требующих первичной инструментальной хирургической обработки.
Принципы реализации технологии производства нового фармакологического препарата выгодно отличаются тем, что оно основано на использовании доступного отечественного сырья из источника сульфидной минеральной воды “Новонукутская Мацеста”. Эта сырьевая база не имеет каких-либо ограничений в объеме заготовки. Важным обстоятельством является более эффек- тивное использование потенциала источника - стадия выделения нового фармакологического препарата из минеральной воды совмещена с технологией производства солевой композиции и тем самым способствует повышению уровня безотходной технологии производства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шпейзер Г.М., Родионова В. А., Минеева Л. А. и др. Эколого-геохимические особенности подземных минеральных вод Центральной и Восточной Азии // Успехи современного естествознания. - М.: Изд-во Академии естествознания, 2004. - №2. - С. 136-138.
2. Патент РФ №2066187. Способ получения лечебного экстракта / А.В.Толчеев.
3. Патент РФ №2120288 Способ получения биологически активных веществ, обладающих гепатозащитным действием / В. Л. Баранник, В.Н. Буркова, А.И. Венгеровский и др.
4. Положит. решение РФ №93038401 от 03.10.1996. Способ обработки минеральных вод / Ю.О. Торощин, М.Ю. Торощин.
5. Патент РФ №2112519. Способ извлечения бальнеологически активных компонентов для получения лекарственных средств / Г. М. Шпейзер, Л. А. Минеева.
6. Положит. решение №2005114303 от 20.11.2006. Способ извлечения бальнеологически активных компонентов минеральных вод.
7. Положит. решение РФ 698622 от 25.11.1979. Вещество, проявляющее гемостатическую активность / М.Г. Воронков, А.Т. Платонова, В.З. Анненкова и др.
УДК 556.55:543.3(571.551)
ДИНАМИКА ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЩЕЛОЧНОГО СОЛЕНОГО ОЗЕРА ХИЛГАНТА (Юго-Восточное Забайкалье)
З.Б. Намсараев, Т.Г. Банзаракцаева*, Б.Б. Дашина*, Б.Б. Намсараев**
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН, Москва * Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ. E-mail: [email protected] ** Бурятский государственный университет, Улан-Удэ
Рассмотрена динамика изменения гидрохимических показателей озера Хилганта во влажный период (с 1995 по 1998 г.) и в засушливый период (с 1999 г.). Определено, что воды озера принадлежат к хлоридно-сульфатному натриевому типу с содержанием карбонатов не более 3,5% от суммы ионов. Широкий диапазон изменений рН воды озера может быть объяснен колебаниями соотношений ионов карбоната и кальция согласно правилу Харди-Эгстера.
Ключевые слова: минерализация, гидрохимия, соленое озеро.
THE DYNAMIC OF HYDROCHEMICAL PARAMETERS OF ALKALINE SALT LAKE KHILGANTA
(SOUTH-EAST ZABAIKALIE)
