Диссертация (1154377), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Синий цвет – образцы растворовнативной субстанции; голубой – образцы растворов механоактивирвоаннойсубстанции.3.8.3.1. Гетерогенный процесс растворенияЭффект увеличения скорости растворения после механохимическойактивации связан, в том числе с уменьшением толщины диффузионного слоя,окружающего частицы растворяемого АФИ и к увеличению градиентаконцентрации.Каждыйизэтихпроцессовприводиткулучшениюбиодоступности in vivo.Гетерогенный процесс растворения АФИ лимитируется диффузией,адсорбцией и десорбцией согласно закону Фика и уравнения растворенияЩукарева А.Н. (1896 г) [475]:244dС/dt = κS (Cнасыщ – Сt),64где dС/dt ‒ скорость растворения; κ ‒ константа скорости, зависящая оттемпературы и природы веществ; Cнасыщ – концентрация насыщенногораствора; Сt– концентрация раствора в данный момент времени; S –поверхность твердого тела.Становится вполне понятным двухстадийный процесс растворениякристаллов АФИ в воде: скорость растворения велика в начале процесса, когдаразность величин (Cнасыщ – Сt) максимальна в пределах диффузионного слоя, азатем постепенно сводится на плато (рис.79).Рисунок 79.
Изменение концентрации в пределах диффузионного слоя.Если образец твердого тела с поверхностью S растворять в насыщенномрастворе объемом V этого вещества при постоянной скорости перемешиванияраствора, то константа скорости растворения в уравнении Щукарева можетбыть представлена соотношением:κ=DS/δV65где, D – коэффициент диффузии, δ - толщина диффузионного слоя. Припостоянстве D, S, δ и V, константа скорости растворения k ‒ величинапостоянная.2453.8.4. Аррениусовская кинетика лиганд-индуцированной гибели S.ambiguum в водных растворах нативных и механоактивирооанных АФИ иВВОписаниемеханизмовлиганд-рецепторноговзаимодействияприисследовании биологической активности субстанций позволяет количественнооценить биологический ответ эфферентной системы (клетки) на эндогенное /экзогенное воздействие токсиканта [476].
Допускается, что взаимодействиелиганда с рецептором (Склетки+nL),а также распад лиганд-рецепторныхкомплексов происходит случайным образом через изменения концентрациирецептора за счет конформационных изменений рецептора, деградации, синтезановых рецепторов и образование промежуточного состояния CLn.Исследованияиндивидуальнойикомбинированнойбиологическойактивности проведены с использованием тест-культуры Spirostomum ambiguum(см.
Главу 2.16). В сравнении с другими объектами для проведениябиотестирования, инфузории характеризуются следующими преимуществами:статистически достоверной чувствительностью инфузорий к токсикантам;[477,478,479,480]; сопоставлением реакции простейших на токсиканты среакцией человека, поскольку, по происхождению инфузории являютсяэукариотическими организмами. Показано [481], что плазматические мембранывысших организмов, в том числе и нейрональные, по своей структуре ивыполняемым функциям сравнимы с мембранами одноклеточных [482];Преимущества: короткий жизненный цикл и скорость размножения инфузорийдают возможность проследить реакцию на воздействие токсиканта в рядупоколений; стоимость лабораторного содержания инфузорий гораздо нижестоимостисодержанияэкспериментальныхживотных;возможностьприменения инфузорий в производственной практике [483,484].Кинетическая схема лиганд-индуцируемой гибели S.
ambiguum включаетпромежуточное состояние (C·Ln), которое установлено нами при непрерывноммикроскопическом наблюдении и характеризуется двукратным уменьшением246линейных размеров клетки. Стадией, определяющей скорость процесса лигандрецепторного взаимодействия, является переход в мертвое состояние (DC).(см. рис. 26 и рис. 80). Медленность второй стадии лиганд-индуцируемойгибели S. ambiguum и высокие значения энергии активации (Еа>140 кДж/моль)указывают на явление значительных конформационных перестроек внутриклетки, подобно медленным конформационным переходам олигомерныхмембранных ферментов из деактивированного в активированное состояние[485].
С кинетической точки зрения, «низкомолекулярный лиганд фактическикатализирует процесс гибели, ускоряя его до лабораторно регистрируемыхвремен»[486].Отсюдаможнопредположить,чтопараметрEa‒количественный критерий токсичности водных растворов [486].KpС (клетка)+nLПромежуточноесостояниеCLnfmDC (мертвая клетка)Рисунок 80. Кинетическая схема лиганд-рецепторного взаимодействия S.ambiguum.C-клетка, L-лиганд, n-стехиометрический коэффициент, C.Ln- промежуточноесостояние (клетка после взаимодействия с лигандом), Kp- константа равновесиябыстрой стадии, fm- константа скорости перехода клетки в мертвое состояние,DC-мертвая клетка.Существованиепромежуточногосостояниявпроцесселиганд-индуцированной гибели тест‒объекта означает, что процесс гибели клеткидолжен протекать при активации стадии с затратой энергии.
Аппаратхимической кинетики успешно применяется для изучения процесса гибеликлетки. Наиболее информативными показателями биологической активностихимических соединений являются аррениусовские характеристики кинетикигибелипростейших.Прилиганд-индуцированномвлияниинаклеткузависимость времени жизни от температуры линеаризуется в «аррениусовскихкоординатах» [487,488]:247 = · −⁄ ,66где:k–константаскоростимножительсвязанныйспроцесса;вероятностьюА–предэкспоненциальныйстолкновениячастиц(лиганд-рецепторного взаимодействия); R– газовая постоянная; Т – абсолютнаятемпература, К; Eа – энергия активации.Логарифмическая форма уравнения Аррениуса = −·,67‒ постоянная величина для данной реакции.аналогична уравнению прямой y = a + bx, поэтому в полулогарифмическихкоординатах y = lnk, x = 1/Т по тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс (tgβ) можно определить энергию активации гибели клеточной культуры привоздействии токсиканта:tg β = - Ea./R68Еа= - R·tgβ69Действительно, нами установлена зависимость кинетики гибели S.ambiguum от температуры.По нашим данным субстанциям с высокой биологической активностью,характеризующимся низкой выживаемостью клеток, соответствуют низкиезначенияEа, что согласуются со значениями токсичности для организмовobsболее высокого иерархического уровня: обнаружена высокая корреляция междузначениями кажущейся энергии активации и LD50 для крыс при пероральномвведении некоторых субстанций для фармацевтического применения (рис.
81)248Рисунок81.Попарныесоотношениямеждуэнергией активации (obsЕа)гибеликлеточногобиосенсора и LD50 припероральномводныхприёмерастворовтоксикантовкрысами[489].Таким образом, аппарат химической кинетики позволит объяснитьмеханизм произведенных механических воздействий на порошки испытуемыхсубстанций.
Задача механической активации ‒ «накопление энергии вкристаллах в виде дефектов или других изменений в твердом веществе,которые позволяют снизить энергию активации последующего химическогопревращения вещества» [490]. Избыточная энергия и релаксация полянапряжения, связанные с механической обработкой порошка субстанции,«уменьшают эффективную энергию активации химической реакции» [490].Влияние «избыточной энергии на скорость процесса» [490] являетсякинетическим фактором его ускорения.Лактоза моногидратИзучение температурной зависимости лиганд-индуцированной гибелитест‒объектов в 7% водных растворах лактозы моногидрата проводилось втемпературномдиапазоне26÷36ºСсшагом2°С.Экспоненциальнаязависимость скорости гибели инфузорий характерна для растворов всехисследуемых соединений, независимо от произведенного воздействия82).(рис.249252tж, мин201151052627293032333536T,0CРисунок 82.
Зависимость времени жизни клеточного биосенсора S. ambiguumот температуры в 7% водных растворах лактозы моногидрата (ООО«Химмед»):1 ‒ до механической активации,2 ‒ после механическойактивации; n=5, р=0,90.Установлено, что зависимость времени жизни от температуры лигандиндуцированныхклеточныхпереходовS.ambiguumлинеаризуетсяваррениусовских координатах: lg(1/t)-1000/T.По тангенсу угла наклона прямых в полулогарифмических координатахнайдены значения энергии активации (obsЕа) (табл. 52).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
