CC BY
12
About the authors:
Mariyam arpentiev ravilievna, doctor of psychological Sciences, associate Professor, Professor, senior researcher of the Department of psychology of development and education, Kaluga state University named after K.E. Tsiolkovsky, 248023, Kaluga, St. Razin. D. 22/48, building 1, RM 809, tel: +79533134816, e-mail: mariam_rav@mail.ru
Arpentieva Mariam Ravilievna, grand doctor (Grand PhD) of psychological Sciences, associate professor, professor and senior researcher of the department of development and education psychology, Tsiolkovskiy Kaluga state University, 248023, Kaluga, Razina str., 22/48, 1 build., 809 aud., tel. +79533134816, e-mail: mariam_rav@mail.ru
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИЗОМИТИНА МЕТОДОМ МУЛЬТИСЕНСОРНОЙ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ
13 4 2 14
Л.М. Балашова ' ' , И.И. Колесниченко , Е.П. Кантаржи '
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Москва 2 Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва 3 ГБУЗ Морозовская детская городская клиническая больница ДЗМ, 4 НП Международный научно-практический центр пролиферации тканей, Москва
Использование антиоксидантов, веществ, прерывающих радикальноцепные процессы окисления в объектах органического и неорганического происхождения, получило широкое распространение в последнее время в различных областях медицины, в первую очередь при различных заболеваниях людей пожилого возраста. Появление новых антиоксидантов как искусственного, так и природного происхождения предполагает обязательное исследование их свойств. В последнее время для лечения ряда патологий, в том числе глазных заболеваний у пожилых людей, широкое распространение получил жиро- и водорастворимый препарат визометин. Для определения визомитина в слезе использовали метод мультисен-сорной инверсионной вольтамперометрии, позволяющий идентифицировать органические вещества. В его основе заложен принцип распознавания многомерных образов, полученных на основе мультисенсорных электрохимических систем, которые дают возможность получения достоверной информации о тестируемых объектах (формат «Электронный язык»). Данный формат реализуются в процессе электрохимического исследования жидкой фазы (жидкой среды).
Ключевые слова: офтальмология, антиоксиданты, мультисенсорная инверсионная вольтамперометрия, электронный язык
DETERMINATION OF VISOMITIN USING THE MULTISENSORY STRIPPING VOLTAMMETRY L.M. Balashova1,3,4, I.I. Kolesnichenko2, Ye.P. Kantarzhi1,4
1 N.I.Pirogov Russian national research medical university, Ministry of healthcare of the Russian federation, Moscow 2 A.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry RAS (IPCE), Moscow 3 State Department of Health Municipal clinical hospital for children named after Morozov (Morozovskaya Detskaya Klinicheskaya Bolnitsa), 4 Non-Commercial Partnership «the Applied Research Center of the Tissue Proliferation», Moscow
It is known that by using a rapid screening method for multi-sensor inversion voltammetry (IVA) is possible to determine the minimum concentration of antioxidants. The use of antioxidants, substances that interrupt radikalnaya oxidation processes in objects of organic and inorganic origin, is widespread in recent years in various fields of medicine. The emergence of new antioxidants both artificial and natural origin necessarily implies the study of their properties. The method is based on the principle of recognition of multidimensional patterns in voltammograms recorded by electrochemical liquid and gas sensor array system referred to electronic tongue. The method gives reliable information on the test objects. The pattern recognition is based on similarity of the pattern of an object under study and reference patterns in the database
Key words: ophthalmology, antioxidants, multi-sensor inversion voltammetry electronic tongue
Использование антиоксидантов, веществ, прерывающих радикально-цепные процессы окисления в объектах органического и неорганического происхождения, получило широкое распространение в последнее время в различных областях и медицины и прежде всего в геронтологии. В офтальмогеронтологии жиро- и водорастворимый препарат визометин используется для лечения синдрома сухого глаза, катаракты, глаукомы, патологии заднего отдела глаза, включая возрастную макулярную дегенерецию. Получение новых антиок-сидантных средств как искусственного, так и природного происхождения предполагает обязательное исследование их свойств. Нами изучался жиро и водорастворимый антиоксидант - «визомитин» имеющий следующий состав: на 1 мл: активное вещество: пластохино-нилдецилтрифенилфосфония бромид (ПДТФ) 0,155 мкг. Вспомогательные вещества: бензалкония хлорид 0,1 мг, гипромеллоза 2 мг, натрия хлорид 9 мг, натрия дигидрофосфат дигидрат 0,81 мг, натрия гидрофосфатадодекагидрата 1,16 мг, натрия гидроксида 1 М раствор до pH 6,3 - 7,3, воды для инъекций до 1 мл. Фармакотерапевтическая группа кератопротекторное средство, антиоксидантное средство. Код АТХ: S01XA. Фармакодинамика пластохинонилдецилтрифенилфосфония бромид (ПДТФ) является производным пласто-хинона, который через линкерную цепь (С10) связан с остатком трифенилфосфина. ПДТФ в низких (наномолярных) концентрациях проявляет высокую антиоксидантную активность. Главными проблемами в области исследования антиоксидантной активности являются:
1. Выбор подходящей модельной системы, характеризующей окислительные процессы, происходящие в живом организме, для оценки суммарной антиоксидантной активности объектов.
2. Комплексный подход к исследованию свойств антиоксидантов. Исследование как антиоксидантного профиля, так и суммарного показателя антиоксидантной активности биологически-активных средств и биологических объектов. Известно много методов определения антиоксидантной активности веществ: хемилюминесцентные, кинетические, фотоколориметрические, спектрофотометрические, электрохимические. Каждый из методов обладает своими достоинствами и недостатками. Однако, для задачи скрининга они непригодны в силу дороговизны и трудоемкости. Электрохимические методы, в частности, вольтамперометрия является простым, информативным методом и имеет хорошую чувствительность. При использовании устройств «Электронный нос» и «Электронный язык» каждому анализируемому веществу соответствует некоторая характерная картина откликов мультисенсорной системы, позволяющая дискриминировать различные вещества (или смеси веществ) путем сравнения их N-мерных образов с заранее сформированной базой данных. В данной работе исследована принципиальная возможность применения формата «Электронный язык» в целях экспресс-анализа изменения концентрации препарата визомитин в слезной жидкости после его внесения в конъюктивальный мешок.
В основе работы мультисенсорных приборов «Электронный язык» всех типов лежит использование набора (матрицы) сенсоров с отличающимися друг от друга характеристиками. Проблемой описанных методов является воспроизводимость характеристик матрицы сенсоров, что, в конечном счете, отрицательно сказывается на разрешающей способности и достоверности дискриминации N-мерных
XXII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
образов. Также общим недостатком этих типов мультисенсорных устройств является сложность в обеспечении калибровки и воспроизводимости сигналов [1]. В этом способе основное отличие от известных мультисенсорных устройств заключается в том, что в качестве матрицы сенсоров задействованы содержащиеся в составе фонового электролита тест-системы катионы переходных металлов. В связи с этим отпадает необходимость использовать множество индикаторных электродов, что позволяет получить многомерный образ вещества в процессе снятия инверсионной вольтамперограммы тест-системы с использованием одного (единичного) электрода.
Материал и методы: было обследовано 15 добровольцев в возрасте от 55 до 78 лет. Забор слезы из коньюнктивальной полости осуществлялся с помощью кружков фильтровальной бумаги диаметром 3 мм, которые помещались в коньюнктивальную полость на 2 минуты. Затем влажные кружки извлекались из коньюнктивальной полости с помощью глазного анатомического пинцета.
В основу метода мультисенсорной вольтамперометрии, позволяющего идентифицировать органические вещества, положен новый подход, заключающийся в использовании мультисенсорной тест-системы в виде раствора, содержащего набор ионов металлов, которые образуют комплексные соединения с органическими веществами [1,2]. Показана возможность определения антиоксиданта визоми-тин в слезной жидкости методом мультисенсорной инверсионной вольтамперометрии.
Металлы тест-системы хорошо определяются методом инверсионной вольтамперометрии. В зависимости от прочности образующихся комплексов металлов с органическими веществами меняется характер вольтамперных кривых. Информация о влиянии органических веществ на тест систему получается на электроде, а роль сенсоров выполняют катионы металлов. Тест-система состояла из раствора 0,05М KCl, в котором находились катионы Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, Co3+, Hg2+. Измерения проводились на планарных электродах. Электрод представлял собой полипропиленовую пластину размером 25 s 10 мм, на которую нанесены углеродной пастой индикаторный и вспомогательный электроды а также хлорсеребряный электрод сравнения. Исходные вольтамперограммы, полученные в тест-системе методом инверсионной вольтамперометрии, имеют определенный вид (спектр) и хорошо воспроизводимы. Введение в тест-систему анализируемых органических веществ приводит к изменению спектра вольтамперограмм. Эти изменения характерны для каждого органических веществ (или смеси веществ), что позволяет проводить их дискриминацию.
Экспериментальная часть.
На электроды наносили 50 мкл тест-системы, затем снимали вольтамперограмму при потенциале катодного осаждения металлов (минус 1,55 В) относительно хлорсеребряного электрода с последующей разверткой потенциала до 0,3 В. При помощи фильтровальной бумаги с поверхности электрода удаляли тест-систему. В конъюктивальный мешок помещали диски (Д = 3,0 мм) из предварительно обработанного пористого материала (фильтровальная бумага). Фильтровальную бумагу тщательно промывали в спирте, тест-системе, дистиллированной воде и сушили при температуре 80°C 3 часа. На электрод наносили 50 мкл тест-системы, помещали полимерную сетку и 3 бумажных диска, извлеченный из конъктивального мешка. Снимали вольтамперограмму при потенциале катодного осаждения металлов (минус 1,55 В) относительно хлорсеребряного электрода с последующей разверткой потенциала до 0,3 В. При помощи фильтровальной бумаги с поверхности электрода удаляли тест-систему.
По 1 капле препарата визомитин вносили в конъюктивальный мешок. Измерения проводили через 2 мин., 15 мин., 30 мин., 1 час, 2 часа, 3 часа (рис. 1) после введения в конъктивальный мешок визомитина. Влияние слезной жидкости с визомитином на вольтамперограмму через 1 час существенно ослабевает и становится таким же как и без визомитина.
I, МКА
100 80 60 40 20 0
-20
-1,4 -1,2 -1,0 -0,
-0,6 -0,4 -0,2 Е, В
Рис. 1. Исследование концентрации визометина в слезной жидкости через 2 минуты (1), 15 минут (2), 30 минут (3), 1 час (4), 2 часа (5), 3 часа (6)
Также было исследовано влияние визомитина на тест-систему в формате «электронный язык». На электроды наносили 50 мкл тест-системы, затем помещали полимерную сетку и бумажный диск, на который предварительно помещали 5 мкл раствора визомитина снимали вольтамперограмму при потенциале катодного осаждения металлов (минус 1,55 В) относительно хлорсеребряного электрода с последующей разверткой потенциала до 0,3 В. При помощи фильтровальной бумаги с поверхности электрода удаляли тест-систему. Затем через 15 мин., 30 мин., 1 час, 1,5 часа повторяли измерения для различных концентраций визомитина (0,015; 0,031; 0,045 мкг/мл). Оказалось, что через 1 час препарат визомитин не оказывает действия на вольтамперограмму.
ВЫВОДЫ:
1. В офтальмологии для лечения пожилых больных используется жиро- и водорастворимый антиоксидант визометин.
2. Исследована динамика изменения во времени концентрации визомитина в слезной жидкости простым, недорогим и доступным методом мультисенсорной инверсионной вольтамперометрии.
3. Показано, что препарат визометин определяется в слезе в течение 1 часа.
4. Необходимо провести дополнительные исследования жидкости передней камеры и стекловидного тела для определения фарма-кодинамики водо- и жирорастворимого антиоксиданта визометина.
ЛИТЕРАТУРА
1. Колесниченко И.И., Клюев А.Л., Ганшин В.М. и др. Экспресс-скрининг биологических И.И. объектов методом мультисенсорной инверсионной
вольтамперометрии с распознаванием образцов. Физическая поверхность и защита материалов. 2014; 50 (4): 440-444.
2. Луковцев В.П., Доронин А.Н., Семенова В.А., Ганшин В.М. Идентификация алкалоидов методом инверсионной вольтамперометрии. Электрохимия. 2009; 45 (7): 869-872.
3. Андреев В.Н., Ганшин В.М., Доронин А.Н. и др. Способ электрохимического мультисенсорного обнаружения и идентификации алкалоидов.
Патент № 2375705 22.08.2008.
REFERENCES
1. Kolesnichenko I.I., Klyuev A.L., Hansen V.M. and others Express I. screening of biological objects by method of Stripping voltammetry, multi-sensory recognition samples. Physical surface and protection of materials. 2014; 50 (4): 440-444.
2. Lukovtsev V.P., Doronin A.N., Semenov V.A., Hansen V.M. Identification of alkaloids by Stripping voltammetry method. Electrochemistry. 2009; 45 (7): 869-872.
3. Andreev V.N., The Hansen V.M., Doronin A.N. etc. a Method of electrochemical Multisensor detection and identification of alkaloids. Patent No. 2375705 22.08.2008.
Сведения об авторах:
Балашова Лариса Маратовна - д.м.н., профессор, заведующая лабораторией офтальмологии ФГБУ ВО РНИМУ им.Н.И. Пирогова Минздрава России, директор НП Междунарожный научно-практический центр пролиферации тканей. Москва. Островитянова, 1. Тел: 8 909 985 81 84. E-mail: blm1962@yandex.ru
Колесниченко Ирина Ивановна - к.х.н., доцент, научный сотрудник ФАНО России Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Ленинский проспект д. 31, тел. 8-916-885-98-51. E-mail. Kolesnichenko-ii@mail.ru
Кантаржи Елена Петровна - к.б.н., доцент ФГБОУ ВО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва, ул. Островитянова, д. 1, тел. 8- 495-702-71-31. E-mail elena-kantardgi@yandex.ru
About the authors:
Balashova Larisa Maratovna - MD, professor, chair of library of ophtalmology of the N.I.Pirogov Russian national research medical university Ministry of healthcare of the Russian federation, NP International Sientific-Pracnical Centyre of Proliferation of the tissue Moscow. Tel: 8 909 985 81 84. E-mail: blm1962@yandex.ru
Kolesnichenko Irina Ivanovna - candidate of chemical Sciences, associate Professor, researcher, FANO of Russia Federal state budgetary institution of science of the Russian Academy of Sciences Institute of physical chemistry and electrochemistry. A.N. Frumkin RAS, Moscow, Leninsky Pr., 31. Tel. 8-916-885-98-51. E-mail. Kolesnichenko-ii@mail.ru
Kantarzhi Elena Petrovna - candidate of biological.N., associate Professor of the Russian national research medical University. N.I. Pirogov Ministry of health of Russia, Moscow, Ostrovityanova str., 1. Tel. 8-495-702-71-31. E-mail: elena-kantardgi@yandex.ru
ВОЗРАСТЗАВИСИМЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Е.В. Будилова1, М.Б. Лагутин', Л.А. Мигранова2
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
2 Институт социально-экономических проблем народонаселения ИСЭПН РАН, Москва
Рассматривается связь заболеваемости новообразованиями с загрязнением окружающей среды. Построена регрессионная зависимость заболеваемости новообразованиями, характерными для пожилого возраста, от уровня выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников. Информационной базой служили данные Росстата по 82 субъектам РФ за 2005-2013 гг.
Ключевые слова: болезни пожилого возраста, заболеваемость новообразованиями, загрязнение окружающей среды, многомерный статистический анализ
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 14-06-00159).
AGE-RELATED DISEASES AND ENVIRONMENTAL POLLUTION E.V. Budilova1, M.B. Lagutin1, L.A. Migranova2
1 Moscow state University named after M.V. Lomonosov, Moscow 2 Institute of socio-economic problems of population of ISESP RAS, Moscow
The relationship between the incidence of neoplasms and environmental pollution is considered. Regression dependences of the incidence of neoplasms, prevalent among elderly, on the level of emissions of pollutants into the atmosphere from stationary sources are constructed. The information base was provided by Rosstat data on 82 subjects of the Russian Federation for 2005-2013.
Key words: aging-associated diseases, incidence of neoplasms, environmental pollution, multivariate statistical analysis
This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant 14-06-00159).
Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения уже давно не вызывает сомнений, более того, это становится серьезной проблемой, которая затрагивает миллионы людей во всем мире. По оценкам Всемирной организации здравоохранения каждый год из-за воздействия на здоровье загрязненного воздуха умирают 2,4 миллиона человек, при этом, наиболее уязвимые категории - дети и пожилые люди [1]. К заболеваниям, связанным с пожилым возрастом (возрастзависимым заболеваниям, aging-associated diseases) относят сердечно-сосудистые, новообразования, заболевания опорно-двигательного аппарата, диабет 2 типа, нейродегенеративные болезни и некоторые другие.
В данной работе изучалась связь загрязнения окружающей среды с заболеваемостью новообразованиями. Для расчетов были использованы данные Росстата по 82 субъектам РФ за 2005-2013 гг. [2].
Заболеваемость новообразованиями в России за этот период выросла на 18,8% с 9,6 до 11,4 чел. на 1000 населения и в среднем за
9 лет составляет 10,6 чел. Наблюдается ее существенная территориальная дифференциация как по темпам роста, так и по масштабам распространения. Наиболее высокими темпами она росла в Сибирском ФО (на 39,5%) и Северо-Западном ФО (на 31,6%), а самые низкие темпы были зафиксированы в Южном ФО (на 4,8%). Существенно ниже среднероссийского показателя заболеваемость новообразованиями в Северо-Кавказском ФО (5,4) и Дальневосточном ФО (9,6). В Южном (10,1), Уральском (10,1) и Центральном (10,3) федеральных округах она не превышает средний по РФ уровень, выше среднего - в Северо-Западном (11,3), Приволжском (11,7) и Сибирском (11,7).
Федеральные округа существенно отличаются также возрастной структурой населения. Например, округа значимо (уровень значимости меньше 0,0001) различаются по доле населения моложе трудоспособного возраста (однородность групп проверялась по критерию Краскела-Уоллеса [3]). Существенно различие между округами и по уровню выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников и сбросам неочищенных сточных вод в поверхностные водные объекты [4].
Поскольку новообразования относятся к возрастзависимым заболеваниям, для исключения влияния младших возрастов сначала была построена регрессионная зависимость этого заболевания (Н) от доли населения моложе трудоспособного возраста (М):
Н = 17,0545 - 0,3864-М.
