Метельская В.В.

О СВЯЗИ ХИМИИ И МЕДИЦИНЫ

На занятиях химии мы часто подчеркиваем связь химии и медицины. Связь эта возникла давно. Ещё в XVI в. широкое развитие получило медицинское направление в химии, основоположником которого стал Теофаст Парацельс (1493 – 1541). «Цель химии состоит … в изготовлении лекарств», - писал он. Парацельс считал, что всё материальное, в том числе и живой организм, состоит из трёх начал, находящихся в разных соотношениях: соли (тела), ртути (души) и серы (духа). Болезни проистекают от недостатка в организме одного из этих элементов. Следовательно, вводя его можно лечить болезни. Успешность ряда предложенных Парацельсом новых методов лечения на основе использования неорганических соединений (вместо применявшихся ранее органических экстрактов) побудила многих врачей примкнуть к его школе и всерьёз заинтересоваться химией.

Этот период в развитии химии и медицины (XVI – XVIII вв.) известен под названием иатрохимии. Одним из наиболее видных представителей нового направления в химии был немецкий химик, лекарь при королевском дворе Иоганн Рудольф Глаубер (1604 – 1670 гг.). Он занимался разработкой и совершенствованием методов получения различных веществ. Глаубер разработал метод получения соляной кислоты действием серной кислоты на поваренную соль. Тщательно изучив остаток, получаемый после отгонки кислот (сульфат натрия), он установил, что это вещество обладает сильным слабительным действием, назвал его «удивительной солью» и считал панацеей, почти эликсиром жизни. Современники Глаубера назвали эту соль глауберовой, и это название сохранилось до наших дней. Глаубер занялся изготовлением этой соли и ряда других, по его мнению, ценных лекарственных средств и достиг на этом поприще успеха.

Иатрохимия сыграла важную роль в борьбе с догмами средневековой схоластической медицины, содействовала эмпирическому прогрессу химии. Иатрохимики ввели представления о кислотности и щелочности растворов, открыли много новых соединений, начали ставить первые воспроизводимые эксперименты.

Для современных врачей и фармацевтов изучение неорганической химии также имеет большое значение, так как многие лекарственные препараты имеют неорганическую природу. Медики должны хорошо знать их свойства: растворимость, механическую прочность, реакционную способность, влияние на человека и окружающую среду.

Современная медицина широко исследует взаимосвязь между содержанием химических элементов в организме и возникновением и развитием различных заболеваний. Оказалось, что особенно чутко организм реагирует на изменении концентрации микроэлементов, т.е. элементов, присутствующих меньше 1 г. на 70 кг. массы человеческого тела. К таким элементам относят медь, цинк, марганец, молибден, кобальт, железо, никель. Доказано, что с изменением содержания цинка связано течение раковых заболеваний; кобальта и марганца – заболеваний сердечной мышцы; никеля – нарушение процессов свёртывания крови. Определение концентрации этих элементов в крови позволяет иногда обнаружить различные болезни на ранней стадии.

Знание основных законов и положений неорганической химии необходимо для изучения специальных фармацевтических дисциплин: технологии лекарственных форм, фармакокинезии и особенно фармацевтической химии. Характер и сила действия лекарственных средств зависят не только от их физико-химических свойств, что тоже является предметом изучения неорганической химии. Различия в этих свойствах, в свою очередь, позволяют разрабатывать соответствующие методы анализа, судить о подлинности, доброкачественности, совместимости неорганических веществ в рецептурных прописях, правилах хранения лекарственных препаратов.

Рассмотрим применение некоторых лекарственных веществ в медицине.

Биологические исследования показали, что гелиевая атмосфера не влияет на генетический аппарат человека, не действует на развитие клеток и частоту мутаций. Дыхание гелиевым воздухом (где азот частично или полностью заменён на гелий) усиливает обмен кислорода в лёгких, предотвращает газовую (азотную) эмболию (кессонная болезнь). Ксенон как рентгеноконтрастное вещество широко используется при рентгеноскопии головного мозга. Радон в ультрамикродозах оказывает положительное влияние на центральную нервную систему, поэтому широко используется в физиотерапии (радоновые ванны). Он также находит применение при лечении больных раком.

Борную кислоту Н₃ВО₃ и тетраборат натрия (буру) Na₂В₄О₇ * 10Н₂О применяют в медицине в качестве антисептиков.

Бромиды натрия и калия – успокаивающие средства, нормализующие нарушенное соотношение между процессами возбуждения и торможения в коре головного мозга.

Гидрокарбонат натрия (питьевую соду) используют в медицинской практике из-за его способности создавать щелочную среду в водных растворах в результате гидролиза. Его применяют внутрь при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатипёрстной кишки, изжоге, подагре, диабете, катарах верхних дыхательных путей. Наружно употребляется как слабая щелочь при ожогах, для полосканий, промываний и ингаляций при насморке, конъюнктивитах и стоматитах.

Гидроксид кальция в виде известковой воды применяют наружно и внутрь в качестве противовоспалительного, вяжущего и дезинфицирующего средства. При наружном употреблении известковую воду обычно смешивают с каким-нибудь маслом, используя в виде эмульсий при ожогах, а также при некоторых кожных заболеваниях в виде жидких мазей.

Раствор йода в спирте или водном растворе иодида калия (натрия) применят в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства. Йодид калия используют при лечении глазных болезней – катаракты, глаукомы. Часто его принимают при отравлении солями ртути. Тело человека содержит 25 мг. йода, из которого примерно 15 мг. локализовано в щитовидной железе. Недостаток йода служит причиной её патологического увеличения. Больным назначают внутрь небольшие дозы йодида натрия – 0,1 мг в сутки.

Карбонат кальция применяют внутрь не только как препарат кальция, но и как средство, адсорбирующее и нейтрализующее кислоты.

Кислород в медицине используют для газового наркоза в смеси с оксидом азота (I). Вдыхание чистого кислорода иногда назначают при отравлениях и некоторых тяжелых заболеваниях.

Мышьяк и все его соединения сильно ядовиты, однако, некоторые из них находят применение и в медицине. Так, арсенит калия КAsO₂ применяют в виде раствора как тонизирующее средство при малокровии и истощении нервной системы.

Серебро в виде коллоидных препаратов «колларгол» и «протаргол» применяют наружно, это вяжущие, антисептические и противовоспалительные средства. Нитрат серебра (ляпис) используют благодаря его способности свёртывать белки, превращая их в нерастворимые соединения. Его применяют для прижигания ран, язв, в виде мазей (1-2%) и 2% водных растворов. Внутрь назначают при язвенной болезни желудка и двенадцатипёрстной кишки.

Нитрит натрия – сосудорасширяющее средство при стенокардии, противоядие при отравлении цианидами.

Оксид азота (I) – физиологически активное соединение. Вдыхание его в малых дозах оказывает опьяняющее действие, отсюда и название «веселящий газ». В больших дозах вызывает потерю болевой чувствительности, благодаря чему в смеси с кислородом находит широкое применение в медицине как анестезирующее средство (газовый наркоз). Ценное качество данного вещества – безвредность для организма.

Оксид магния применяют в малых дозах как слабительное средство при отравлении кислотами. Входит в состав зубных порошков. Оксид цинка используют для приготовления цинковой мази, используемой как антисептик.

Широкое применение в медицине находит перманганат калия. Его разбавленный раствор используют как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство. Дезинфицирующее действие растворов перманганата калия обусловлено его сильными окислительными свойствами.

Пероксид водорода применяют наружно в виде 3% раствора в качестве дезинфицирующего и кровоостанавливающего средства. Этот раствор также используют при воспалительных заболеваниях слизистой оболочки ротовой полости и горла, для обработки и лечения загрязнённых и гнойных ран, остановки носовых кровотечений.

Жёлтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний. Хлорид ртути (I), который называется «каломель» в ряде стран используют в качестве слабительного.

В медицине применяют серу очищенную и осаждённую. Очищенную серу получают из серного цвета, который тщательно освобождают от всевозможных примесей. Серу назначают внутрь в качестве слабительного и отхаркивающего средства; она входит в состав мазей и присыпок, используемых при лечении кожных заболеваний.

Сульфат натрияNa₂SO₄ *10H₂O (глауберову соль) применяют не только как слабительное средство, но и в качестве противоядия при отравлении солями бария и свинца, с которыми он образует нерастворимые осадки.

Сульфат кальция 2СаSO₄ *H₂O (алебастр) – применяют для изготовления повязок и шин при переломах и в зубопротезной технике. Сульфат магния MgSO₄ *7H₂O (горькая соль) обладает слабительным действием. Это объясняется его задерживающим влиянием на всасывание воды из кишечника. Вследствие осмотического давления, создаваемого этой солью, вода удерживается в просвете кишечника и способствует более быстрому продвижению его содержимого. Сульфат магния применят в виде инъекций как спазмолитик, противосудорожное и обезболивающее средство, а также при лечении столбняка. При гипертонии его вводят в вену, а как желчегонное в двенадцатипёрстную кишку. Использование сульфата бария обусловлено его нерастворимостью и способностью сильно поглощать рентгеновское излучение. В виде суспензии его применяют при рентгеноскопии желудочно-кишечного тракта как рентгеноконтрастное вещество.

Сульфат меди (II) CuSO₄*5H₂O (медный купорос) оказывает вяжущее и антисептическое действие. Его применяют в глазной практике при конъюнктивитах. Реже употребляют в качестве рвотного средства. Раствор сульфата меди служит противоядием при отравлении белым фосфором. В этом случае механизм лечебного действия сульфата меди (II) основан на его взаимодействии с белым фосфором, в результате чего на частичках фосфора образуется плёнка металлической меди, изолирующая фосфор от биологических субстратов.

Сульфат цинкаZnSO₄ *7Н₂О используют для приготовления глазных капель, как вяжущее средство и антисептик. Сульфат калия-алюминияKAl(SO₄)₂ *7H₂O – алюмокалиевые квасцы оказывают вяжущее, противовоспалительное и кровоостанавливающее действие. Применяется наружно. Сульфат железа (II) FeSO₄*7H₂O используют при лечении анемии (малокровия), наступающий вследствие дефицита железа в организме, а также при слабости и истощении организма. Для этой же цели употребляют восстановленное железо и карбонат железа.

Тиосульфат натрияNa₂S₂O₃ принимают внутрь или вводят внутривенно в качестве противоядия при отравлении тяжелыми металлами, мышьяком и цианидами. Назначают также и при различных воспалениях кожи.

Активированный уголь применяют внутрь при пищевых отравлениях, повышенной кислотности желудочного сока, брожении в кишечнике.

Хлорид аммония назначают при отёках сердечного происхождения, для усиления действия ртутных диуретиков. Это вещество обладает также отхаркивающим действием. Хлорид кальция широко используется в медицине как кровоостанавливающее средство при кровотечениях, аллергических заболеваниях, а также в качестве противоядия при отравлениях солями магния. Его также применяют как успокаивающее средство при лечении неврозов, при бронхиальной астме, туберкулёзе.

Водный раствор хлорида натрия (0,9%) называют изотоническим. Он служит для восполнения жидкости при больших потерях её организмом. Растворы более высокой концентрации (3,5 и 10%) применяют наружно при воспалительных процессах. Хлорид железа (III) FeCl₃ в медицинской практике используют как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.

Широкое применение в медицине нашли различные металлы и их сплавы. Из большого их числа были отобраны как наиболее биоинертные титан, тантал, коррозионностойкая сталь и сплав, содержащий хром, кобальт, молибден. Эти материалы используют для конструирования аппарата «искусственное сердце-лёгкое», создание искусственных клапанов сердца, эндопротезирования крупных дефектов костей человека. Металлы часто применяют в сочетании с полимерами и различными керамическими изделиями.