Способ получения радиопротектора

 

Изобретение относится к медицине и касается способа получения радиопротектора. Изобретение заключается в том, что водные растворы оксикарбоновых кислот, полученных из природного сырья в виде гуминовых веществ, обрабатывают молибдатом аммония. Гуминовые вещества могут быть получены обработкой гумифицированного материала щелочными растворами при нормальных условиях. В качестве гумифицированного материала могут быть использованы компосты, сапропели, торф из верховых и переходных болот, гумусовые горизонты разных типов почв. Гуминовые вещества могут быть получены из окисленного древесного лигнина путем его обработки кислородсодержащим газом в щелочной среде при температуре 170±20^oС, давлении 1,9-2,5 МПа в течение 1-3 ч и последующего охлаждения реакционной массы, отделения твердой фазы от раствора и подкисления последнего до рН 2-3. Обработку молибдатом аммония проводят при температуре 40±5^oС, возможна обработка молибдатом аммония под действием ультразвука с мощностью излучения 40 Вт/см², с частотой 22 кГц в течение 4-8 мин. Изобретение обеспечивает разработку способа, позволяющего получать на основе природного сырья вещества, обладающие свойствами радиопротекторов. 8 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к медицине, в частности, касается радиопротекторов, получаемых на основе природного сырья.

К радиопротекторам относят вещества, способные при профилактическом применении оказывать защитное действие, проявляющееся в сохранении жизни облученного живого организма или ослаблении степени тяжести лучевого поражения с пролонгацией состояния дееспособности и сроков жизни (В.И. Легеза, В. Г. Владимиров. Новая классификация профилактических противолучевых средств. Радиационная биология. Радиоэкология, т.38, вып. 3, стр.416, 1998 г.).

Для снижения последствий облучения используют радиопротекторы, которые, как правило, вводятся в организм до облучения (Бак З., Александер П. Основы радиологии, М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963 г., стр. 427). К недостаткам таких веществ следует отнести необходимость их присутствия в организме до облучения, определенную токсичность при радиозащитной дозе, а также ограниченное время пребывания (обычно 2-5 часов) в организме.

Результаты ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС и другие радиационные ситуации в разных странах убедительно показали существующую до настоящего времени ограниченность базы биологически активных веществ, обладающих радиомодифицирующей активностью.

В настоящее время интенсивно ведется поиск способов коррекции лучевых поражений. Предлагается, например, использование комплекса витаминов и микроэлементов (Суколинский В. Н. и др. Радиозащитное и радиотерапевтическое средство "АК". Тезисы республиканской конференции "Научно-практические аспекты сохранения здоровья людей, подвергшихся радиационному воздействию в районе аварии на ЧАЭС", 12-14 марта 1991 г., Минск, стр. 239). Препараты такого типа предлагаются, как правило, в виде веществ растительного происхождения и других биологически активных соединений. Препараты на их основе обычно работают опосредственно через организм и способствуют ускорению процессов пострадиационного восстановления тканей облученного организма. Однако терапевтический эффект этих препаратов слабо выражен.

Известно также радиопротекторное средство, полученное из природного сырья и представляющее собой цеолитосодержащие туфы - шивыртурин и хонгурин (Патент РФ 2028800, кл. А 61 К 31/00, опубл. Б.И. 5, 1995). Шивыртурин и хонгурин представляют собой цеолитосодержащие породы Шивыртуйского и Хонгуринского месторождений (тип минерала - клиноптилолит). Они разрешены в качестве кормовых добавок в рационы сельскохозяйственных животных. Для получения минералов как пищевых добавок их измельчают. Наиболее эффективна тонина помола менее 1 мм. Добавка этих минералов в корм повышает выживаемость животных в условиях радиоактивного поражения и они рекомендованы для употребления на территориях, загрязненных и загрязняемых радионуклидами.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего получать на основе природного сырья вещества, обладающие свойствами радиопротекторов.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения радиопротекторов, в котором растворы оксикарбоновых кислот, полученных из сырья растительного происхождения в виде гуминовых веществ, обрабатывают молибдатом аммония.

Гуминовые вещества могут быть получены обработкой щелочными материалами при нормальных условиях гумифицированного материала, в качестве которого могут быть использованы сапропели, гумусовые горизонты из различных типов почв, компоста, торф из верховых и переходных болот и т. д.

Гуминовые вещества могут быть получены также окислением древесного лигнина, при этом древесный лигнин в виде водно-щелочной суспензии окисляют кислородсодержащим газом при температуре 170^oС±20^oС и давлении 1,9-2,5 МПа в течение 1-3 часов и после охлаждения реакционной массы и отделения твердой фазы от раствора из подкисленного раствора выделяют гуминовые кислоты, которые затем после нейтрализации обрабатывают молибдатом аммония.

Перед окислением древесного лигнина реакционную массу можно обрабатывать под действием ультразвука с мощностью излучения 4-6 Вт/см², с частотой 22 кГц в течение 6-10 минут.

Обработку молибдатом аммония ведут при температуре 40^oС±5^oС.

Возможна обработка молибдатом аммония под действием ультразвука при мощности излучения 40,0±0,5 Вт, частоте звуковых колебаний 22,0±0,5 кГц в течение 20-25 минут.

Лигнин, входящий в состав древесины, является ценным лекарственным сырьем, запасы которого практически не ограничены. Лечебные свойства лигнина всесторонне рассмотрены в монографии (Леванова В.П. Лечебный лигнин. - Под ред. Н.А. Белякова.: СП(б) - 1992 г., стр. 136). Хотя лигнин и препараты на его основе в медицине до настоящего времени в основном рассматривались в качестве сорбентов, многие исследователи помимо сорбционных свойств отмечали антисептические, гипохолестеринемические и др. свойства.

В качестве древесного лигнина, продукта щелочного гидролиза древесины, могут быть использованы энтеросорбенты на основе лигнина, такие как "Полифепан", "Лигносорб" и т.д.

"Полифепан" - неспецифический энтеросорбент (Peг. 80/1211/3) представляет собой порошок коричневого цвета без запаха и вкуса, влажностью 65%, состоит в основном из лигнина и содержит не более 20% остаточных полисахаридов (гидроцеллюлозы).

"Лигносорб" (паста полифепана) ВФС 42-2203-93.

Все используемые в качестве исходного сырья вещества разрешены для приема внутрь организма.

Специальные исследования показали, что при окислении лигнина в условиях предлагаемого способа не происходит образования вредных для организма веществ, таких как полиароматические углеводороды, нитрозоамины и полихлорированные дицикло-п-диоксины.

Полученные продукты представляют собой концентрированные жидкости темно-коричневого цвета, содержащие от 0,05 до 1,00% молибдена со специфическим вкусом и запахом.

Общеизвестно, что процесс гумификации (процесс образования гуминовых веществ) является общепланетарным и получаемые в результате гуминовые вещества (иначе, гумусовые кислоты, представляющие собой смесь гуминовых кислот и фульвокислот) характеризуются сходными спектрами в инфракрасной области независимо от того, каким способом они получены.

Полученные вещества авторы впервые использовали в качестве радиопротекторов. Радиозащитный эффект веществ аналогичной природы в литературе не описан и авторами обнаружен впервые. В настоящее время ведутся работы по выяснению структуры предлагаемых веществ и механизма их действия.

Радиопротекторная активность полученного продукта оценивалась по его влиянию на беспородных мышей-самцов массой 18-20 г, так как мыши, являясь стандартным объектом в биологических исследованиях, обладают сопоставимыми с другими видами лабораторных животных и человеком чувствительностью к действию экспериментальных факторов радиационной природы.

Нижеследующие примеры подробно поясняют способ получения радиопротекторов и их действие.

ПРИМЕР 1 Исходную водно-щелочную суспензию лигнина (марки "Полифепан", peг. 80/1211/3) - неспецифического энтерального сорбента - окисляли кислородом воздуха.

Состав суспензии Содержание полифепана - 1 кг Содержание щелочи (гидроксид натрия) - 100 г Плотность суспензии 1:8 Окисление проводили в реакторе с механическим перемешиванием при температуре 160±5^oС при давлении 2,5 МПа в течение 1 часа. Расход воздуха составил 5 л/мин.

Реакционную массу охлаждали до комнатной температуры и от раствора фильтрованием отделяли осадок. Фильтрат подкисляли серной кислотой до рН 2-3. Выпавший осадок отделяли фильтрованием, промывали дистиллированной водой, а затем водно-спиртовой смесью до установления рН 6,0-6,5 и высушивали при 105^oС до постоянной массы. Полученные гуминовые кислоты нейтрализовали 5%-ным водным раствором аммиака из расчета 1 г гуминовых кислот на 80 мл указанного раствора, термостатировали в кипящей водяной бане до удаления избытка аммиака, фильтровали через бумажный фильтр и добавляли 30 об. % дистиллированной воды. В полученный раствор вносили по 0,2 мас. % молибдата аммония [(NН₄)₆Мо₇O₂₄•4Н₂О] на 1 г гуминовых кислот и создавали процесс развитой акустической кавитации под действием ультразвука с мощностью излучения 40 Вт/см² и частотой 22 кГц в течение 1 мин. Далее раствор доводят меткой до 100 мл.

Элементный состав выделенного продукта в пересчете на органическое вещество, мас. %: С 54%, Н 12%, N 2%, S+O 32% (по разности). Вещество разлагается без плавления начиная с 168^oС.

Результаты инфракрасных Фурье-спектров показывают, что в полученном продукте присутствуют близкие по интенсивности полосы 1700 см^-1 и 1600 см^-1, характерные для карбоксильных групп, интенсивная полоса в области 1200 см^-1, широкая по структуре полоса с локальными максимумами 3400, 3200, 3100 и 2600 см^-1, а также полосы 2926, 2815, 1460 см^-1 и полосы 2955 и 2870 см^-1, характерные для метиленовых групп.

Полученный продукт обладает парамагнетизмом. В продукте наблюдаются симметричные сигналы ЭПР с q-фактором 2,000±0,001, близким к значению для свободного электрона (q=2,00) и шириной Н=6,1±0,1 эрстед. Концентрация ПМЦ находится на уровне (2,5±0,4)•10¹⁸ на один грамм.

Органическая часть продукта содержит 2,9-3,4 мг-экв. СООН-групп в 1 г продукта и 6,0-6,4 мг-экв. фенольных гидроксилов в 1 г продукта и по структуре может быть отнесена к классу полиоксикарбоновых кислот.

ПРИМЕР 2 Озерный сапропель с содержанием органического вещества 32% на сухое вещество подвергали щелочной обработке 0,1 М раствором едкого кали.

Для этого к 200 г озерного сапропеля с влажностью 95% добавляли 5,6 г едкого кали и доводили общий объем смеси до 1 л, после чего смесь взбалтывали в течение 5 минут и оставляли на 6 часов. По истечении указанного срока фильтрованием отделяли осадок. Фильтрат подкисляли ортофосфорной кислотой до рН 1-2. Выпавший осадок отделяли фильтрованием, промывали дистиллированной водой, а затем водно-спиртовой смесью до установления рН 6,0-6,5 и высушивали при 105^oС до постоянной массы. Полученные гуминовые кислоты нейтрализовали 5%-ным водным раствором аммиака из расчета 1 г гуминовых кислот на 80 мл указанного раствора, термостатировали в кипящей водяной бане до удаления избытка аммиака, фильтровали через бумажный фильтр и добавляли 30 об. % дистиллированной воды. В полученный раствор вносили по 0,2 мас. % молибдата аммония на 1 г гуминовых кислот и создавали процесс развитой акустической кавитации под действием ультразвука с мощностью излучения 40 Вт/см² и частотой 22 кГц в течение 1 минуты. Далее раствор доводили меткой до 100 мл.

Элементный состав выделенного продукта в пересчете на органическое вещество, мас. %: С 60%, Н 6%, N 2%, S+O 32% (по разности). Вещество разлагается без плавления начиная с 168^oС.

Результаты инфракрасных Фурье-спектров показывают, что в полученном продукте присутствуют близкие по интенсивности полосы 1700 см^-1 и 1600 см^-1, характерные для карбоксильных групп, интенсивная полоса в области 1200 см^-1, широкая по структуре полоса с локальными максимумами 3400, 3200, 3100 и 2600 см^-1, а также полосы 2926, 2815, 1460 см^-1 и полосы 2955 и 2870 см^-1, характерные для метиленовых групп.

Полученный продукт обладает парамагнетизмом. В продукте наблюдаются симметричные сигналы ЭПР с q-фактором 2,000±0,001, близким к значению для свободного электрона (q=2,00) и шириной Н=6,1±0,1 эрстед. Концентрация ПМЦ находится на уровне (2,5±0,4)•10¹⁸ на один грамм.

Органическая часть продукта содержит 3,0-3,6 мг-экв. СООН-групп в 1 г полученного продукта и 6,0-6,5 мг-экв. фенольных гидроксилов в 1 г полученного продукта и по структуре может быть отнесена к классу полиоксикарбоновых кислот.

ПРИМЕР 3 Проводили аналогично примеру 2, при этом вермикомпост с содержанием органического вещества в количестве 23% на сухое вещество подвергли щелочной обработке 0,1 М раствора едкого натра. 10 г вермикомпоста (в пересчете на абсолютно сухую навеску) заливали 1 л 0,1М раствора едкого натра, смесь взбалтывали в течение 1 часа, после чего фильтрованием отделяли осадок. Фильтрат подкисляли серной кислотой до рН 1-2 и выделяли гуминовые кислоты.

В раствор гуминовых кислот вносили по 0,17 мас. % молибдата аммония на 1 г гуминовых кислот и нагревали до 40^oС.

Элементный состав выделенного продукта в пересчете на органическое вещество, мас. %: С 57%, Н 7%, N 2%, О+S 34% (по разности).

Органическая часть продукта содержала 3,2-3,8 мг-экв. СООН-групп в 1 г и 6,2-6,7 мг-экв. фенольных гидроксилов в 1 г.

Исследования инфракрасных спектров и определение содержания СООН-групп и фенольных гидроксилов показали, что полученные гуминовые вещества по структуре могут быть отнесены к классу полиоксикарбоновых кислот.

ПРИМЕР 4 Проводили аналогично примеру 2, при этом торф из верхового болота с содержанием органического вещества 73% на сухое вещество подвергался щелочной обработке 0,2 М раствором едкого кали. 5 г сухого торфа заливали 0,2М раствором едкого кали, а затем оставляли на 6 часов, после чего фильтрованием отделяли осадок. Фильтрат подкисляли до рН 2-3 ортофосфорной кислотой. Обработку выделенных гуминовых кислот молибдатом аммония вели при 45^oС.

Элементный состав выделенного продукта в расчете на органическое вещество, мас. %: С 51%, Н 12%, N 2%, O+S 35% (по разности).

Органическая часть продукта содержит 3,4-4,0 мг-экв. СООН-групп в 1 г и 6,3-6,9 мг-экв. фенольных гидроксилов в 1 г.

Исследования инфракрасных спектров и определение содержания СООН-групп и фенольных гидроксилов показали, что полученные гуминовые вещества по структуре могут быть отнесены к классу полиоксикарбоновых кислот.

ПРИМЕР 5 Проводили аналогично примеру 2, при этом к 500 мл озерного сапропеля с влажностью 90% и содержанием сухого остатка 31% добавляли 500 мл дистиллированной воды, 5,6 г едкого кали (0,1 М), 6 г мочевины (0,1 М) и 37 г трилона Б (0,1 М). После перемешивания в течение 1 часа при нормальных условиях осадок отделяли фильтрованием. Фильтрат подкисляли серной кислотой до рН 1-2.

В раствор гуминовых кислот вносили по 0,17 мас. % молибдата аммония на 1 г гуминовых кислот и нагревали до 40^oС.

Элементный состав выделенного продукта в пересчете на органическое вещество, мас. %: С 52%, Н 16%, N 2%, O+S 30% (по разности).

Органическая часть продукта содержит 3,0-3,4 мг-экв. СООН-групп в 1 г и 6,0-6,4 мг-экв. фенольных гидроксилов в 1 г.

Исследования инфракрасных спектров и определение содержания СООН-групп и фенольных гидроксилов показали, что полученные гуминовые вещества по структуре могут быть отнесены к классу полиоксикарбоновых кислот.

ПРИМЕР 6
Проводили аналогично примеру 2, при этом к 100 г гумусового горизонта почвы (горизонт А из обыкновенного чернозема) с содержанием общего углерода 7% добавляли 500 мл дистиллированной воды, а затем 1,12 г едкого кали (0,02 М), 6 г мочевины (0,1 М) и 7,4 г трилона Б (0,02 М). После перемешивания в течение 10 минут смесь выдерживали при нормальных условиях 6 часов и осадок отделяли фильтрованием. Фильтрат подкисляли серной кислотой до рН 1-2.

В раствор гуминовых кислот вносили по 0,2 мас. % молибдата аммония на 1 г гуминовых кислот и нагревали до 40^oС.

Элементный состав выделенного продукта в пересчете на органическое вещество, мас. %: С 56%, Н 8%, N 3%, O+S 33% (по разности).

Органическая часть продукта содержит 3,4-4,0 мг-экв. СООН-групп в 1 г и 6,4-7,0 мг-экв. фенольных гидроксилов в 1 г.

Исследования инфракрасных спектров и определение содержания СООН-групп и фенольных гидроксилов показали, что полученные гуминовые вещества по структуре могут быть отнесены к классу полиоксикарбоновых кислот.

ПРИМЕР 7
Радиопротекторная эффективность полученных предлагаемым способом веществ проверялась на беспородных мышах-самцах массой 18-20 г.

Облучение осуществляли на установке РУМ-17 при следующих условиях: напряжение 180 кВ. Сила тока 15 мА, фильтр 0,5 мм Сu+1,0 мм Аl, фокусное расстояние 70 см, мощность дозы 0,355 Гр/мин, направление облучения: спина-грудь. Поглощенные дозы для животных различных групп составляли 2,4,6,8,10,15 и 20 Гр.

Для облучения мышей помещали по 10 особей в пластиковые пеналы. В качестве контроля эффективности радиационного воздействия использовали ложнооблученных животных, которых помещали в пеналах под аппарат РУМ-17 с выключенной анодной трубкой на то же время, что и облученных. Животных опытных и контрольных групп облучали одновременно, после чего содержали в тех же условиях, что и необлученный контроль.

Дозиметрический контроль осуществляли с помощью индивидуального дозиметра ИД-11 с последующей оценкой показаний прибора на аппарате ГО-32.

Вещество, полученное по примеру 1, в виде 1%-ного раствора в физиологическом растворе в объеме 0,2 мл вводили экспериментальным животным внутримышечно в дозе 100 мг/кг (2 мг на особь). Препарат вводили 1 раз в сутки за 5, 4, 3 и 2 дня до радиационного воздействия. Суммарная доза препарата за 4 суток составила 400 мг/кг (8 мг на особь).

Для выявления радиомодифицирующей эффективности изучаемых препаратов использовали группы мышей, которым по тем же схемам, что и у животных опытных групп вводился физиологический раствор, после чего мышей подвергали радиационным воздействиям, как описано выше. Мыши еще одной группы подверглись ложному облучению без введения любых препаратов и рассматривались в качестве биологического контроля.

Наблюдение за животными опытных и контрольных групп проводили в течение месяца до облучения и 30 суток после радиационного воздействия.

Результаты исследований показали, что полученное вещество обладает радиозащитной эффективностью в условиях общего относительно равномерного облучения мышей в костномозговом и кишечном диапазоне доз.

Полученные результаты представлены в таблицах 1-4. В таблице 1 представлены данные по динамике гибели мышей после облучения различными дозами. В таблице 2 представлены данные влияния препарата на динамику гибели мышей после облучения различными дозами. В таблице 3 представлены показатели гибели и выживаемости мышей после облучения различными дозами. В таблице 4 показаны показатели радиозащитной эффективности препарата при облучении мышей различными дозами.

В качестве критериев оценки радиомодифицирующей эффективности препаратов использовали следующие показатели.

Процент гибели животных (% гибели) рассчитывался путем деления абсолютного числа погибших животных на их общее количество в исследуемой группе с последующим перемножением на 100.

Процент выживаемости животных (% выживаемости) - оставшаяся доля от процента гибели.

Средняя продолжительность жизни (СПЖ) погибших животных рассчитывалась путем сложения числа суток, прожитых каждым погибшим животным после облучения, и последующего деления этого показателя на число погибших животных в исследуемой группе. Показатель СПЖ выражали в сутках.

Процент защиты препарата (% защиты) рассчитывался как разница между процентами выживаемости животных опытной и контрольной группы.

Индекс выживаемости (И выживаемости) рассчитывался в виде соотношения процента выживаемости мышей в опытной группе к аналогичному показателю контрольной группы.

Коэффициент защиты (К защиты) рассчитывался как отношение разницы между процентом гибели мышей в контрольной (% гибели контроля) и опытной (% гибели опыта) группах к проценту гибели в контроле (% гибели контроля):

Фактор изменения дозы (ФИД) рассчитывался как отношение доз облучения, вызывающих одинаковый биологический эффект (в частности, СД_50/30 или СД_50/5) при применении предложенного средства и без него:

Из данных таблицы 2 видно, что гибель животных, не подвергшихся фармацевтической защите, определялась начиная с дозы 2 Гр, а при дозах 8 Гр выживших после облучения животных не было. При определении показателей смертельных доз выявлено, что СД_16/30 составила 3,50 Гр, СД_50/30 - 5,33 Гр, СД_84/30 - 7,15 Гр. Средняя продолжительность жизни погибших животных после облучения в костно-мозговом диапазоне доз находилась в пределах от 16 (4Гр) до 9 суток (8Гр). После облучения в кишечном диапазоне доз (10, 15, 20 Гр) наблюдалась 100% смертность, а животные жили в среднем 3,17 суток.

Как свидетельствуют данные таблицы 4, профилактическое применение предлагаемого средства сопровождалось снижением показателей гибели животных. При его профилактическом применении СД_16/30 составила 4,71 Гр, СД_50/30 - 6,56 Гр, СД_84/30 - 8,41 Гр. ФИД предлагаемого средства при облучении мышей в минимально смертельной дозе составило 1,28, при полулетальной дозе - 1,26, при минимальных абсолютно смертельных дозах - 1,25, т.е. при облучении мышей в костномозговом диапазоне доз (от 2 до 8 Гр) ФИД при увеличении поглощенной дозы практически не менялся.

Профилактическое применение полученного препарата приводило к увеличению средней продолжительности жизни погибшего животного после облучения в дозе 10 Гр в 1,6 раза и практически в 1,5 раза продлевало жизнь животных после облучения в дозе 15 Гр. Тв

Формула изобретения

1. Способ получения вещества, обладающего свойствами радиопротектора, из природного сырья, отличающийся тем, что получают из природного сырья гуминовые вещества и обрабатывают их молибдатом аммония.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку молибдатом аммония проводят при температуре 40±5^oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку молибдатом аммония проводят под действием ультразвука с мощностью излучения 40 Вт/см², с частотой 22 кГц в течение 4-8 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что гуминовые вещества получают обработкой гумифицированного материала щелочными растворами при нормальных условиях.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что гумифицированный материал обрабатывают щелочным раствором в присутствии мочевины и комплексона.

6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что в качестве гумифицированного материала используют торф из верховых или переходных болот, или сапропель, или компосты, или гумусовые горизонты разных типов почв.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют гуминовые вещества, полученные из окисленного древесного лигнина.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что перед окислением древесного лигнина проводят обработку реакционной массы под действием ультразвука с мощностью излучения 4-6 Вт/см², с частотой 22 кГц в течение 6-10 мин.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что гуминовые вещества получают окислением древесного лигнина в щелочной среде кислородсодержащим газом при температуре 170±20^oС, давлении 1,9-2,5 МПа в течение 1-3 ч и последующим охлаждением реакционной массы, отделением твердой фазы от раствора и подкислением последнего до рН 2-3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2