CC BY
22
УДК 544.034
А. И. Варакин (к.х.н., докторант), Ю. В. Серянов (д.х.н., проф.), Н. В. Архипова (д.х.н., проф.)
Особенности переноса анионов антибиотиков в мышечных и плацентарных биологических мембранах под действием малоамплитудных физических полей
Саратовский государственный технический университет, кафедра химии 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77; тел. (8452) 438010, e-mail: [email protected]
A. I. Varakin, Ju. V. Serjanov, N. V. Arkhipova
Features of transmission of anions of antibiotics in muscle and placental biological membranes under action of less amplitude physical fields
Saratov State Technical University 77, Polytechnicheskaya Str, 410054, Saratov, Russia; ph. (8452) 438010, e-mail: [email protected]
Обобщены данные по исследованию переноса антибиотиков в плацентарных и мышечных мембранах под действием малоамплитудных магнитных, электрических, акустических и СВЧ-полей. Приведена сравнительная характеристика параметров переноса — коэффициентов диффузии и коэффициентов ускорения.
Ключевые слова: коэффициенты диффузии; коэффициенты ускорения переноса анионов антибиотиков; малоамплитудные физические поля; проницаемость биологических мембран.
Несмотря на то, что уравнения классической электрохимии хорошо описывают диффузионные процессы неорганических ионов в разбавленных растворах 1, на данный момент обобщающей теории, связывающей перенос макромолекул и макроионов в растворах и мембранных структурах с их строением, не разработано.
В работе 2 определена качественная связь между скоростью переноса анионов антибиотиков в плацентарных модельных мембранах и молекулярной массой диффундирующих анионов. Увеличение молекулярной массы в ряду левомицетин (323 г/моль), бензилпенициллин (333 г/моль), оксациллин (382 г/моль) коррелирует с уменьшением интракорпорального коэффициента липидной диффузии Д и ростом энергии активации. Естественным объяснением подобного поведения явился тот факт, что увеличение размеров транспортируемых частиц требует появления достаточно объем-
Дата поступления 11.06.11
Datas conserning the research of transmission of antibiotics in placental and muscle membranes under action of less amplitude magnetic, electrical, ultrasonic and MICROWAVES - FIELDS are extended. The comparative performance of parameters of transmission - diffusion coefficients and coefficients of an acceleration is given.
Key words: diffusion coefficients; coefficients of an acceleration of transmission of anions of antibiotics; a permeability of biological membranes; less amplitude physical fields.
ных кинков липидной фазы плацентарной мембраны вблизи места дислокации каждого аниона, а вероятность их образования уменьшается с ростом амплитуды колебаний углеводородных цепей фосфолипидов. Согласно приведенным рассуждениям следовало ожидать закономерного роста коэффициентов диффузии анионов антибиотиков с уменьшением их молекулярной массы при воздействии различных физических полей.
Целью данной работы является обобщение данных по исследованию переноса антибиотиков в плацентарных и мышечных мембранах под действием малоамплитудных магнитных, электрических, акустических и СВЧ-полей.
Экспериментальная часть
Используемая аппаратура и экспериментальные методики подробно описаны в рабо-
3-5 тах 3 5.
Обсуждение результатов
При проведении эксперимента по исследованию переноса антибиотиков в плацентарных и мышечных мембранах под действием малоамплитудных магнитных, электрических, акустических и СВЧ-полей 3-5 обнаруживается серьезное отклонение от изложенных выше предпосылок.
При воздействии постоянного электрического поля при равных условиях в случае плацентарных мембран при напряжении 30 мВ и мышечных мембран при напряжении 300 мВ наблюдается аномальное увеличение коэффициента переноса анионов бензилпенициллина и оксациллина. В среднем величина коэффициента переноса возрастает для оксациллина и бензилпенициллина в 2.2 раза, тогда как у ле-вомицетина только в 1.6 раз. Кроме этого, можно отметить и характерное различие в механизмах воздействия акустических полей 5. Естественным подтверждением влияния именно температурной составляющей СВЧ-поля является рост коэффициента ускорения с уменьшением молекулярной массы аниона антибиотика (табл. 1).
Совершенно противоположная картина наблюдается в случае интенсификации переноса акустическим полем с частотой до 18 кГц (табл.2), причем наибольший эффект при равных условиях наблюдается для оксациллина в режимах 1 и 3.
Кроме этого, нужно отметить и повышенный отклик на воздействие всего ряда полей на перенос анионов бензилпенициллина, выраженный в коэффициентах электро-, магнито-, СВЧ- и акустоускорения (табл. 3).
Таким образом, из приведенных экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что скорость процесса переноса макромолекул и макроионов, какими являются большинство используемых в современной медицине лекарственных препаратов во внешних физических полях, определяется не только геометрическими размерами, но тонкими элементами их химического строения, определяющими их подвижность в водно-солевых растворах, способность к адсорбции к структурным элементам биологических тканей, кислотно-основные свойства и характер взаимодействия с физическими полями, а также комплексные свойства взаимодействия анион -биологический барьер — физическое поле.
Таблица 1
Средние коэффициенты диффузии D анионов антибиотиков, полученные из экспериментальных кинетических кривых при воздействии малоамплитудных физических полей в см2/^
Тип малоамплитудного физического поля D
Левомицетин Бензилпенициллин Оксациллин
плацентарная мембрана мышечная мембрана плацентарная мембрана мышечная мембрана плацентарная мембрана мышечная мембрана
Без воздействия полей 3.6-10-8 5.8 • 10-6 2.8-10-8 9.9-10-6 2.6-10"8 5.0-10-6
Постоянное электрическое поле 6.0-10-8 12.1-10-6 6.2-10-8 13.2-10-6 5.8-10-8 7.9-10-6
Переменное магнитное поле 3.0-10-8 7.7-10-6 2.6-10-8 12.3-10"6 2.6-10"8 10.040-6
Переменное акустическое поле 7.7-10-8 6.1 •Ю-6 - 12.8-10-6 - 11.540-6
СВЧ-поле - 16.410-6 - 15.5-10-6 - 13.010-6
Таблица 2
Средние коэффициенты ускорения переноса анионов антибиотиков через мышечную мембрану in vitro, полученные из экспериментальных кинетических кривых при воздействии переменного акустического поля
Kp
Антибиотики Режимы работы
0 1 2 3 4
Левомицетин 1 2.07 1.27 1.73 1.2
Бензилпенициллин 1 1.49 1.22 1.35 1.1
Оксациллин 1 2.53 1.16 2.86 1.2
Примечание: режим «0» соответствует выключенному прибору «ВИТАФОН».
Таблица 3
Средние коэффициенты ускорения переноса анионов антибиотиков, полученные из экспериментальных кинетических кривых при воздействии малоамплитудных физических полей
Тип малоамплитудного физического поля Ку
Левомицетин Бензилпенициллин Оксациллин
плацентарная мембрана мышечная мембрана плацентарная мембрана мышечная мембрана плацентарная мембрана мышечная мембрана
Постоянное электрическое поле 2.45 2.08 2.54 2.25 2.32 1.92
Переменное магнитное поле 1.50 1.30 1.50 1.40 1.24 1.20
Переменное акустическое поле 13.50 1.6 11.40 2.6 8.00 2.70
СВЧ-поле - 2.31 - 4.57 - 4.96
Для выяснения причинно-следственной связи в строении анионов исследуемых антибиотиков и характере их переноса в биологических структурах при воздействии малоамплитудных физических полей следует провести квантово-химическое моделирование молекул и анионов антибиотиков.
Литература
1. Измайлов Н. А. Электрохимия растворов.— М.: Химия, 1976.- 490 с.
2. Мазур В. В., Варакин А. И., Серянов Ю. В. // Физическая химия.- 2006.- Т.80, №2.-С. 344.
3. Варакин А. И., Серянов Ю. В. // Изв. вузов. Сер. хим. и хим. технол.- 2004.- Т.47, №1.-С.150.
4. Варакин А. И. // Изв. вузов. Сер. хим. и хим. технол.- 2004.- Т.47, Вып.1.- С.72.
5. Варакин А. И., Серянов Ю. В., Архипова Н. В. // Баш. хим. ж.- 2009.- Т.16, №4.- С.116.
