Біологічно активні ультрадисперсні алмази детонаційного синтезу

Наши партнеры ArtmMisto

Винахід може бути використано в медицині, а саме відноситься до застосування ультрадисперсних алмазів детонаційного синтезу в якості речовини, що проявляє протипухлинну активність. Винахід може застосовуватися при лікуванні злоякісних новоутворень з метою запобігання мутагенності лікарських препаратів, не знижуючи їх терапевтичного ефекту. 4 табл.

Винахід відноситься до нового застосування наноречовини - ультрадисперсних алмазів детонаційного синтезу (УДА) і стосується застосування УДА в якості речовини, що проявляє біологічну активність.

Класичні алмази (природні, статичного або динамічного синтезу), володіючи, як правило, досконалої тетраедричних кристалічною структурою (sp3- гібридизація атомів вуглецю), мають надзвичайно високі фізико-механічні, теплофізичні та електрофізичні характеристики. У той же час алмаз - зразок хімічної інертності в нормальних умовах до будь-яких хімічних і біохімічних реагентів. Алмази не токсичні, які не канцерогенні і не мутагенних [Фізичні властивості алмазу, довідник, під ред. Н.В. Новикова, Київ, Наукова думка, 1987]. Алмази нерозчинні ні в яких середовищах. Використання алмазів в медичній практиці і їх біологічна активність не відомі. Завдання пропонованого винаходу - встановлення нового застосування УДА, а саме можливість використання УДА в якості речовини, що проявляє біологічну активність. Запропоновано застосування УДА детонаційного синтезу в якості речовини, що проявляє біологічну активність. Відомо застосування УДА детонаційного синтезу в якості активної добавки в композиційних електрохімічних метал-алмазних покриттях [В.Ю. Долматов, Г.К. Буркат "Ультрадисперсні алмази детонаційного синтезу, як основа нового класу композиційних метал-алмазних гальванічних покриттів", надтверді, 2000., 1, с.84-95], в полімералмазних композиціях [Пат. РФ 2100389, С 08 L 27/16. Долматов В.Ю., Возняковскій А.П., публ., 27.12.97, БІ 36], в масляних антифрикційних присадках [Пат. РФ 2004586, С 10 V 177/00. Порохів В.С., Яценко В.А., 1992], в полірувальних композиціях [Пат. РФ 2082738. Губаревич Т.М., Долматов В.Ю., 1993]. УДА отримують шляхом детонації (вибуху) спеціальних сумішевих вибухових речовин (ВВ), що володіють надлишком атомів вуглецю (по відношенню до окислювача) в молекулі ВВ, в неокислювального середовищі (газової, рідкої, твердої) [А.Н. Лямкін, Е.А. Петров та ін. Отримання алмазів з вибухових речовин, ДАН СРСР, 1988, т. 302, с. 611-613]. Отримана після вибуху алмазна шихта містить 30-60 мас.% Алмазів з розміром 1-120 нм (середній розмір 4-6 нм) і піддається потім хімічному очищенню, найдосконалішою з яких є окислення неалмазного вуглецю (35-65 мас.%) І розчинення металлсодержащих домішок (2-5 мас.%) у водному азотній кислоті при високих температурах (240-260oС) і тиску (до 100 атм) [В.Ю. Долматов, Р.Р. Сатаев і ін. Хімічне очищення ультрадисперсних алмазів, В сб. доп. V Всесоюзної наради по детонації, Красноярськ, 5-12 серпня 1991, т.1, с.135; Пат. РФ 2109683, кл. З 01 В 31/06, Спосіб виділення синтетичних ультрадисперсних алмазів, В.Ю. Долматов, В.Г. Сущев, В.А. Марчуків и др.]. Отримувані в украй нестационарном режимі у фронті детонаційної хвилі і в дуже короткий час (менше 10-6 с) мікрокристали алмазу мають більшу кількість поверхневих дефектів. Через це поверхневі атоми вуглецю кристаликів алмазу не встигають стабілізувати свою електронну оболонку стандартним чином - замиканням своїх неспарених електронів на відповідні зв'язки всередині кристала з внутрішніми атомами вуглецю. Тому стабілізація обуреної електронної оболонки поверхневих атомів вуглецю в кристаликах алмазу відбувається за рахунок утворення "бахроми" різних кисневмісних груп з кисню і водню, що містяться в молекулах вихідних ВВ [Л.В. Агібалова, В.Ю. Долматов і ін. Структура суспензій ультрадисперсних алмазів вибухового синтезу. Матеріали надтверді, 1998, 4, с. 87-95]. Т. о. , Кристали УДА, маючи хімічно пасивне ядро ​​класичного кубічного алмазу круглої або овальної форми без різальних крайок, в той же час мають і досить хімічно активну (нехай в слабкій формі) поверхневу "бахрому" безпечних для живого організму функціональних груп (окси-, карбокси- , карбонільні і ін.) [І.І. Кулакова, В.Ю. Долматов і ін. Хімічні властивості ультрадисперсних детонаційних алмазів. Матеріали надтверді, 2000., 1, с.46-53]. Крім того, кожен кристалик УДА, маючи величезне число неспарених електронів (3-7) 1019 спин / см3 [Т.А. Початкова, В. Г. Малоголовець і ін. Особливості будови і фізико-механічні властивості природних алмазів України. Матеріали надтверді, 2000., 1, С.46-50], представляє по суті потужний множинний радикал. УДА мають ще ряд істотних відмінностей від алмазів будь-який інший природи. Так, зокрема, УДА мають аномально високі адсорбційні характеристики - від 1 до 10 мкг-екв / м2, дуже велику питому поверхню - до 450 м2 / г. Для порівняння, найбільша питома поверхня у алмазів (алмази статичного синтезу марки АСМ 1/0) дорівнює лише 13,5 м2 / г [Т.Н. Барушкіна, В.Г. Алейников та ін. Хімічне модифікування поверхні алмазу озоном. Зб. науч. тр. Київ: ІСМ АН УРСР, 1990, с.41-48]. Якщо звичайний алмаз є діамагнетиком з постійною величиною магнітної сприйнятливості = -0,62 10-8 м3 / кг, то у УДА ця величина може мати -> 0 [Г.П. Богатирьова, М.Н. Волошин та ін. Поверхневі і електрофізичні властивості наноалмазов детонаційного синтезу. Матеріали надтверді, 1999, 6, с.42-46]. Якщо електрофоретичний заряд поверхні у алмазів марки АСМ 1/0 дорівнює мінус 6,53 мДж / моль, то у УДА ця величина дорівнює мінус 78,44 мДж / моль [Г.П. Богатирьова, М.Н. Волошина. Характеристика і деякі властивості алмазних порошків, одержуваних з використанням технології вибуху. Матеріали надтверді, 1998, 4, с.82-87]. Нами проведено визначення гострої токсичності УДА при оральному шляху їх надходження. УДА вводили білим безпородним щурам-самцям (всього 96 особин) у вигляді 10% -ної водної суспензії. Вивчення гострої токсичності проводилося за методикою [В.Б. Прозоровський, М. П. Прозорівська. В кн. "Вивчення екстремальних станів", Праці Казанського медінституту, Казань, 1976, т.48, С.45-48; В.Б. Прозоровський, М.П. Прозорівська, В.М. Демченко. Фармакологія і токсикологія, 1978, 4, с.497-502]. У токсикологічному експерименті доза УДА коливалася від 1000 до 7500 мг / кг. Тварини у всіх групах залишилися живі. Після введення препарату у всіх дозах не відзначалося видимого погіршення стану тварин, їх рухова активність не змінювалася. При повторних експериментах результати мали гарну відтворюваність. Подальше збільшення дози речовини, що вводиться вирішено було не проводити в зв'язку з його малою токсичністю. На підставі проведених експериментів можна зробити висновок, що DL50 (пероральне) більше 7500 мг / кг. За класифікацією токсичності шкідливих речовин [С.Д. Заугольніков, М.М. Качанов, А.О. Лойт, І.І. Ставчанський. Експресні методи визначення токсичності і небезпеки хімічних речовин, Л .: Медицина, 1978, 182 с.] УДА можна віднести до IV класу "малотоксичні речовини", розряд токсичності - сьомий. У відповідності з цією класифікацією для речовини IV класу, 7 розряду токсичності середня смертельна концентрація (інгаляція) СL50 становить 81-160 мг / л; орієнтовні значення ГДК 300-500 мг / м3, встановлені ГДК в повітрі виробничих приміщень більше 100 мг / м3. Згідно [ "Шкідливі речовини в промисловості". Неорганічні сполуки елементів I-IV груп. Довідник під ред. В.А. Филова, Л .: Хімія, 1988, с. 300], природні та штучні алмази також відносяться до IV класу небезпеки і відповідно до ГOСТ 12.1.007-76 среднесмертельная доза цих малотоксичних речовин (при введенні в шлунок) DL50 перевищує 5000 м2 / кг. За даними [ "Алмаз синтетичний детонаційний ультрадисперсних". РФЯЦ-ВНДІТФ, м Снежинськ (Челябінськ-70), 1992], УДА нетоксичні, хімічно інертні, радіаційно безпечні. Перелічені нижче приклади пояснюють суть запропонованого винаходу. Приклад 1. Вплив УДА на частоту спонтанного рівня мутацій і на тривалість життя тварин, яким було щеплено 6 106 клітин асцитної карциома Ерліха (АКЕ), вивчено на мишах лінії Af, тому що миші є найпоширенішою моделлю, на якій інтенсивно обстежується дію іонізуючих вивчень і інших техногенних факторів на генетичні ефекти і з якої отримані дані екстраполюються на людину. Показано, що 2,5-3% -ва водна суспензія УДА (дуже висока концентрація наноалмазов виробництва ЗАТ "Алмазний Центр") не володіє мутагенними властивостями в статевих клітинах мишей (див. Табл.1) і на 38% подовжує життя мишам, зараженим АКЕ (див. табл.2 і 3). До самої смерті миші, що отримали одноразову дозу водної суспензії УДА, вели рухливий і досить активний спосіб життя в порівнянні з контрольними тваринами, яким УДА не запроваджували. Примітка: в задачу досліджень входило вивчення мутагенного впливу УДА на мутаційний процес в статевих клітинах мишей (тобто, чи викликають досліджувані речовини хромосомні перебудови в статевих клітинах). Дослідження проводили на білих мишах - самцях лінії АF масою 18-20 м Сухі УДА розводили крохмальним гелем і вводили в / ж через зонд. Інтактним мишам - тільки крохмальний гель. Досліджували реціпірокние транслокации (перебудови, аберації), індуковані (викликані) УДА в сперматоцитах мишей (по методу цитологічного аналізу хромосом, описаного А.П. Дибань). Показано, що в III, IV серіях при пероральному введенні УДА в досліджених концентраціях (50 мг / кг) не володіють мутагенними властивостями, тому що спонтанний рівень мутації даного типу аберації в статевих клітинах мишей по літ. даними допустимо до 0,56%. У I, II серіях спостерігалося істотне збільшення вихідний аберації в порівнянні з інтактними мишами (з 0,22 до 1,0% (I), 0,72% (II)); однак різниця статично недостовірна (t = 1,66 і 1,72 відповідно). Проте, водні суспензії УДА навіть такої високої концентрації в 2,5-3,0 мас.% І високого разового прийому в 50 мг / кг ваги безумовно не мають мутагенною активністю. Приклад 2. Використання водних і масляних суспензій УДА для здійснення допомоги онкологічним хворим - добровольцям (IV стадія), які пройшли курси хіміо- та радіотерапії і знали про рівень проведених робіт і їх результати, отримані наступні загальні результати (див. Табл.4): - суттєве зменшення або повне зникнення раніше присутніх сильних болів; - нормалізація перестальтікі кишечника, в тому числі відновлення прохідності кишечника; - деякі лежачі хворі змогли вставати з ліжка і вільно пересуватися; - покращилися показники крові; - в дні прийому УДА у всіх хворих суттєво змінювався характер сечі - з'являвся специфічний запах, змінювався колір, спостерігався посилений висновок з організму різних токсинів; - відбувалася помітна активація імунної системи і різке посилення тяги до життя. Таким чином, використання УДА значно полегшило фізичний стан смертельно хворих людей. Приклад 3. Ці ж ефекти були виявлені і у вмираючих від онкологічних захворювань собак при прийомі суспензії УДА: зникнення або різке зменшення болю (при пероральному прийомі УДА-суспензії собаки припиняли вити і стогнати), поява раніше повністю відсутнього апетиту, нормалізація перестальтікі кишечника, посилення імунної системи. Аналогів по комплексному впливу УДА на організм з урахуванням фізичного стану наноалмазов - нерозчинного твердого порошку, не відомо. Застосування УДА з хіміо- та радіотерапії може виявитися перспективним при лікуванні злоякісних новоутворень з метою запобігання мутагенності лікарських препаратів, не знижуючи їх терапевтичного ефекту, а також сприяючи запобіганню виникнення мутацій (в нормальних клітинах і індукції вторинних пухлин при дії протипухлинних препаратів).

формула винаходу

Застосування ультрадисперсних алмазів детонаційного синтезу в якості речовини, що проявляє протипухлинну активність.

МАЛЮНКИ

, малюнок 2 , малюнок 3 , малюнок 4 , малюнок 5 , малюнок 6 , малюнок 7 , малюнок 8