RU2114434C1 - Method of electrochemical determination of sulfur-bearing radio protectors - Google Patents
Method of electrochemical determination of sulfur-bearing radio protectors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2114434C1 RU2114434C1 RU97103928A RU97103928A RU2114434C1 RU 2114434 C1 RU2114434 C1 RU 2114434C1 RU 97103928 A RU97103928 A RU 97103928A RU 97103928 A RU97103928 A RU 97103928A RU 2114434 C1 RU2114434 C1 RU 2114434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- radioprotectors
- electrode
- radio
- sulfur
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, радиобиологии и биофизике. Дополнительно способ может быть использован в химии, биологии, токсикологии и сельском хозяйстве. Способ регистрирует концентрацию химических и эндогенных радиопротекторов в организме живого млекопитающего (in vivo), в биологических жидкостях и физиологическом растворе (in vitro) для локализации действия и отбора по кинетическим измерениям на различных видах млекопитающих препаратов радиопротекторов, представленных в виде микрокапсул, микросфер, липосом, в интересах получения средств защиты человека от ионизирующих излучений ядерных (атомных) устройств и радиоактивного заражения местности. The invention relates to medicine, radiobiology and biophysics. Additionally, the method can be used in chemistry, biology, toxicology and agriculture. The method registers the concentration of chemical and endogenous radioprotectors in an organism of a living mammal (in vivo), in biological fluids and physiological saline (in vitro) for localization of action and selection of kinetic measurements on various types of mammals of radioprotectant preparations presented in the form of microcapsules, microspheres, liposomes, in the interests of obtaining human protection from ionizing radiation of nuclear (atomic) devices and radioactive contamination of the area.
Способ предоставляет возможность достигать следующее: электрохимически регистрировать все разнообразие серосодержащих радиопротекторов, несмотря на отсутствие у них способности окисляться или восстанавливаться в областях потенциала, достижимого при измерениях на млекопитающих и водных растворах; выявлять конформационную перестройку химической структуры молекулы радиопротектора при его растворении и переходе из кристаллического состояния в раствор; определять временные параметры образования радиозащитных форм радиопротекторов из их предшественников - прекурсоров и транспортных форм за счет метаболизма в организме живых млекопитающих или в моделируемых в пробирке условиях; локализовать появление радиозащитной химической формы радиопротектора в органах и тканях живого млекопитающего; отбирать радиозащитные вещества, которые реализуют свою защиту посредством воздействия на обмен и уровень эндогенных радиопротекторов, в частности цистеина и глютатиона; объяснить природу изменения окислительно-восстановительного равновесия организма, регистрируемого потенциометрическим методом, при защите млекопитающих серосодержащими радиопротекторами их адсорбцией на индикаторном электроде. The method provides the opportunity to achieve the following: electrochemically record the entire variety of sulfur-containing radioprotectors, despite the lack of their ability to oxidize or recover in areas of potential achievable when measured in mammals and aqueous solutions; to reveal the conformational rearrangement of the chemical structure of the radioprotector molecule during its dissolution and transition from a crystalline state to a solution; determine the time parameters for the formation of radioprotective forms of radioprotectors from their predecessors - precursors and transport forms due to metabolism in the body of living mammals or in vitro simulated conditions; to localize the appearance of the radioprotective chemical form of the radioprotector in the organs and tissues of a living mammal; select radioprotective substances that realize their protection by affecting the metabolism and level of endogenous radioprotectors, in particular cysteine and glutathione; explain the nature of the change in the redox balance of the organism, recorded by the potentiometric method, when mammals are protected by sulfur-containing radioprotectors by their adsorption on the indicator electrode.
Известен метод радиоактивных изотопов (Федосеев В.М. Изотопные методы в исследованиях механизма действия противолучевых веществ. Некоторые аспекты противолучевой химической защиты. -М.: МОИП, 3 - 16, 1980, который не позволяет в реальном масштабе времени регистрировать кинетику изменения концентрации радиопротекторов в организме живого млекопитающего; для него необходимо подбирать реагенты, условия выделения и индикации каждого радиопротектора; требует синтеза дорогостоящих радиопротекторов, включающих радиоактивную метку, и ведения отбора проб биологического материала; создает потенциальную возможность радиоактивного заражения среды работы, обитания и организма человека. The known method of radioactive isotopes (Fedoseev V.M. Isotopic methods in studies of the mechanism of action of radiation protection agents. Some aspects of radiation chemical protection. -M .: MOIP, 3 - 16, 1980, which does not allow real-time recording of the kinetics of changes in the concentration of radioprotectors in the body of a living mammal; for it, it is necessary to select reagents, conditions for the isolation and indication of each radioprotector; requires the synthesis of expensive radioprotectors, including a radioactive label, and Dr. samples of biological material, creates the potential for radioactive contamination of the work environment, habitats and the human body.
Задача изобретения: удешевление, повышение безопасности метода, обеспечение электрохимического определения всего разнообразия серосодержащих радиопротекторов, локализация их действия в организме и отбор препаратов, защищающих человека от ионизирующих излучений. The objective of the invention: to reduce the cost, increase the safety of the method, ensure electrochemical determination of the whole variety of sulfur-containing radioprotectors, localize their action in the body and select drugs that protect a person from ionizing radiation.
Способ реализован и пояснен на фиг. 1 - 7. The method is implemented and explained in FIG. 1 - 7.
Стандартные условия измерения. В объекте измерения к рабочему гладкому платиновому электроду длиной 1,1 мм, диаметром 0,2 мм относительно вспомогательного хлорсеребряного электрода подсоединяют поочередно источник отрицательного и положительного постоянного напряжения. Это обеспечивает его последовательное участие в электрохимическом процессе в качестве катода или анода. Длительности импульсов отрицательного и положительного напряжения равны 2,2 с (установленные возможности способа 1 подтверждены до исследованных длительностей 10 с). Величину напряжения каждой полярности устанавливают до анализа и не изменяют в процессе анализа. Область потенциала выбирают так, чтобы обеспечить десорбцию радиопротекторов при снижении концентрации и сохранить необходимую чувствительность их регистрации по измеряемой величине токов зарядки и перезарядки двойного электрического слоя (по емкостному току) рабочего электрода. Измерения в области диффузионной кинетики используют для выявления по фарадеевскому току электрохимического восстановления или окисления радиопротекторов. Если их электрохимическое превращение происходит, то фарадеевский ток минимизируют, уменьшая величины напряжения импульсов обеих полярностей, до достижения необходимого уровня чувствительности способа. В электрохимической ячейке рабочий электрод и вывод проточного вспомогательного хлорсеребряного электрода крепят жестко относительно друг друга. Ячейку термостатируют при температуре 25 ± 0,5oC. В качестве электролита используют физиологический раствор Рингера для теплокровных с процентным содержанием солей: NaCl 0,9%; KCl О,042%; NaHCO3 0,015%; CaCl2 0,024%. Парциальное давление кислорода поддерживают равным 34 ± 4 мм рт.ст. Животным рабочий электрод вводят подкожно над бедренной веной, внутримышечно и в селезенку. Вспомогательный электрод электрохимически контактирует с животным через агаровый мостик, введенный подкожно. После опыта на животных рабочий электрод обтирают несколько раз ватой, смоченной в физиологическом растворе, а затем ватой, смоченной в этиловом спирте. С использованием способа исследованы следующие радиопротекторы: цистеамин (МЭА) с химическими группами (SH, NH2) адсорбируется на рабочий электрод (+); МЭА- битартрат (SH, NH2, COOH, OH), (+); цистеин, (SH, NH2 COOH), (+); глютатион восстановленный (GSH), (SH, NH, NH2, COOH), (+); цистафос, (SPO3HNa, NH2, (+); гаммафос (SPO3H2, NH2), (+); цистамин, (SS, NH2), глютатион окисленный (GSSH), (SS, NH, NH2, COOH), (+); 2-аминоэтилтиосерная кислота (2АЭТСК), (SSO3H, NH2), (+); S-2- аминоэтилизотиуроний бромид (АЭТ), (S, NH, NH2), (+); контрольные вещества: метионин, (S, NH2, COOH), (+); глицин (NH2, COOH), свойство адсорбироваться на рабочий электрод отсутствует (-); таурин, (NH2, SO3)H, (-); цистеиновая кислота, (HOOC, SO3H), (-). Из сопоставления строения молекул исследованных радиопротекторов и веществ следует, что соединения, содержащие серу в виде -SH, -C-S-C-, -C-S-S-C-, -SPO3HNa, -SPO3H2, -SSO3H адсорбируются на гладком платиновом электроде и регистрируются способом, а вещества с группами SO3H, COOH, NH2 не регистрируются. Показатель точности опыта Р при определении концентрации серосодержащих радиопротекторов равен 2,3% (Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчетов, М: Наука, с. 43, 1973).Standard measurement conditions. In the measurement object, a working smooth platinum electrode 1.1 mm long, 0.2 mm in diameter with respect to the auxiliary silver chloride electrode is connected alternately to a source of negative and positive constant voltage. This ensures its sequential participation in the electrochemical process as a cathode or anode. The pulse durations of the negative and positive voltage are 2.2 s (the established capabilities of method 1 are confirmed up to the studied durations of 10 s). The voltage value of each polarity is set prior to analysis and is not changed during the analysis. The potential region is chosen so as to ensure desorption of the radioprotectors while decreasing the concentration and preserving the necessary sensitivity of their registration by the measured value of the charging and recharging currents of the double electric layer (by the capacitive current) of the working electrode. Measurements in the field of diffusion kinetics are used to detect electrochemical reduction or oxidation of radio protectors by the Faraday current. If their electrochemical transformation occurs, then the Faraday current is minimized by reducing the voltage values of the pulses of both polarities, until the required sensitivity level of the method is achieved. In the electrochemical cell, the working electrode and the output of the flow-through auxiliary silver-silver electrode are fixed rigidly relative to each other. The cell is thermostated at a temperature of 25 ± 0.5 o C. As an electrolyte, Ringer's physiological saline solution is used for warm-blooded animals with a percentage of salts: NaCl 0.9%; KCl O, 042%; NaHCO 3 0.015%; CaCl 2 0.024%. The partial pressure of oxygen is maintained equal to 34 ± 4 mm Hg. In animals, the working electrode is injected subcutaneously over the femoral vein, intramuscularly and into the spleen. The auxiliary electrode is electrochemically in contact with the animal through an agar bridge introduced subcutaneously. After the experiment on animals, the working electrode is wiped several times with cotton soaked in physiological saline, and then with cotton soaked in ethyl alcohol. Using the method, the following radioprotectors were investigated: cysteamine (MEA) with chemical groups (SH, NH 2 ) is adsorbed onto the working electrode (+); MEA-bitartrate (SH, NH 2 , COOH, OH), (+); cysteine, (SH, NH 2 COOH), (+); reduced glutathione (GSH), (SH, NH, NH 2 , COOH), (+); cystafos, (SPO 3 HNa, NH 2 , (+); gammaphos (SPO 3 H 2 , NH 2 ), (+); cystamine, (SS, NH 2 ), oxidized glutathione (GSSH), (SS, NH, NH 2 , COOH), (+); 2-aminoethylthiosulfuric acid (2AETSK), (SSO 3 H, NH 2 ), (+); S-2-aminoethylisothiuronium bromide (AET), (S, NH, NH 2 ), ( +); control substances: methionine, (S, NH 2 , COOH), (+); glycine (NH 2 , COOH), there is no adsorption property on the working electrode (-); taurine, (NH 2 , SO 3 ) H, (-); cysteic acid, (HOOC, SO 3 H), (-). Comparison of the structure of the molecules of the studied radioprotectors and substances shows that compounds containing sulfur in the form of -SH, -CSC-, -CSSC-, -SPO 3 HNa, -SPO 3 H 2 , -SSO 3 H are adsorbed I’m recorded on the smooth platinum electrode by the method, and substances with SO 3 H, COOH, NH 2 groups are not registered. The accuracy rate of experiment P in determining the concentration of sulfur-containing radioprotectors is 2.3% (Zaitsev G.N. Method of biometric calculations, M: Science, p. 43, 1973).
На фиг. 1 приведена осциллограмма временной формы накладываемого на электродную пару импульсов напряжения, время переключения одной полярности на другую равно 10 млс, одна метка соответствует 200 млс, длительности импульсов напряжения положительной и отрицательной полярности равны 2,2 с; на фиг. 2 приведена осциллограмма временной формы тока, проходящего через электродную пару, в условиях наложения на нее импульсов напряжения, представленных на фиг. 1. In FIG. Figure 1 shows an oscillogram of the time form of a voltage pulse superimposed on an electrode pair, the switching time of one polarity to another is 10 ms, one label corresponds to 200 ms, the duration of voltage pulses of positive and negative polarity is 2.2 s; in FIG. 2 shows the waveform of the temporary form of the current passing through the electrode pair, under the conditions of superposition of the voltage pulses shown in FIG. one.
Способ иллюстрируется следующими примерами. The method is illustrated by the following examples.
Пример 1. Калибровочные кривые для определения концентрации серосодержащих радиопротекторов, (фиг.3), lg(c) логарифм концентрации радиопротекторов в молях, Ik емкостный ток при наложении отрицательного импульса напряжения на рабочий электрод, (мкА) микроамперы, амплитуда импульсов напряжения ± 0,6 В, 1 меркаптоэтиламин битартрат, 2 АЭТ, 3 2АЭТСК, 4 цистафос. Построение калибровок. Величина емкостного тока в физиологическом растворе без радиопротекторов при стандартных условиях и наложении отрицательного импульса напряжения на рабочий электрод равна 14,5 мкА. Внесение радиопротектора в ячейку приводит к снижению емкостного тока, который в зоне малых и средних концентраций снижается нелинейно в зависимости от увеличения концентрации, но снижение идет до строго определенной величины, соответствующей определенной концентрации. Зона высоких концентраций характеризуется тем, что в ней снижение емкостного тока достигает предела и дальнейшее увеличение концентрации не приводит к его дальнейшему снижению. Если при измерении раствора с неизвестной концентрацией радиопротектора величина емкостного тока оказывается в зоне высоких концентраций, то способом разбавления переводят концентрацию в область малых или средних концентраций калибровочной кривой, а затем по величине емкостного тока определяют концентрацию, полученную в результате разбавления. На основании этого рассчитывают концентрацию до разбавления. Исходно для построения калибровочной кривой в электрохимических ячейках с физиологическим раствором составляют ряд возрастающих концентраций радиопротектора. Измерение начинают с ячейки, в которой находится наименьшая концентрация. После измерения в первой ячейке электродную пару переносят в ячейку с чистым физиологическим раствором и при сменяемом растворе электрохимически очищают поверхность рабочего электрода от радиопротектора. По мере очистки емкостный ток будет возрастать и достигнет исходной величины 14,5 мкА. Это свидетельствует о том, что поверхность электрода соответствует исходному состоянию и пригодна для повторных измерений. Затем аналогичным образом проводят измерения во второй и последующих ячейках до достижения области высоких концентраций, когда увеличение концентрации уже не приводит к дополнительному снижению емкостного тока. Example 1. Calibration curves for determining the concentration of sulfur-containing radioprotectors, (Fig. 3), log (c) logarithm of the concentration of radioprotectors in moles, Ik capacitive current when a negative voltage pulse is applied to the working electrode, (μA) microamperes, voltage pulse amplitude ± 0, 6 V, 1 mercaptoethylamine bitartrate, 2 AET, 3 2AETSK, 4 cystaphos. The construction of calibrations. The value of the capacitive current in physiological saline without radioprotectors under standard conditions and the application of a negative voltage pulse to the working electrode is 14.5 μA. The introduction of a radioprotector into the cell leads to a decrease in the capacitive current, which in the zone of small and medium concentrations decreases nonlinearly depending on the increase in concentration, but the decrease goes to a strictly defined value corresponding to a certain concentration. The high concentration zone is characterized by the fact that in it the decrease in the capacitive current reaches the limit and a further increase in the concentration does not lead to its further decrease. If, when measuring a solution with an unknown concentration of the radioprotector, the value of the capacitive current is in the zone of high concentrations, then the concentration is brought into the region of low or medium concentrations of the calibration curve by the dilution method, and then the concentration obtained by dilution is determined by the value of the capacitive current. Based on this, the concentration to dilution is calculated. Initially, to construct a calibration curve in electrochemical cells with physiological saline, a series of increasing concentrations of the radioprotector are made up. Measurement begins with the cell in which the lowest concentration is located. After the measurement in the first cell, the electrode pair is transferred to a cell with a pure physiological solution and, with the solution being replaced, the surface of the working electrode is electrochemically removed from the radioprotector. As the cleaning process, the capacitive current will increase and reach the initial value of 14.5 μA. This indicates that the electrode surface corresponds to the initial state and is suitable for repeated measurements. Then, in a similar manner, measurements are carried out in the second and subsequent cells until a region of high concentrations is reached, when the increase in concentration no longer leads to an additional decrease in capacitive current.
Пример 2. Калибровочные кривые для определения концентрации серосодержащего радиопротектора, дающего фарадеевский ток (фиг. 4), изменение величины емкостного тока в зависимости от потенциала и концентрации GSH: Ik и Ia - емкостный ток соответственно при наложении отрицательного и положительного импульсов напряжения на рабочий электрод, (мкА) микроамперы, lg(c) - логарифм концентрации GSH, l, l' - амплитуда импульсов напряжения ± 0,6 В, 2,2' - ± 0,4 В. Тангенсы угла наклона калибровочных графиков рассчитаны, когда рабочий электрод включался в качестве катода. Линейность снижения величины емкостного тока от логарифма концентрации при ± 0,6 В заключается в пределах с 8,1 • 10-5 по 1,3• 10-3, тангенс угла наклона равен 0,48, а при ± 0,4 В - в пределах с 8,1•10-5 по 6,5±10-4, тангенс угла наклона равен 0,53. Величина тангенса угла наклона свидетельствует о том, что чувствительность регистрации GSH выше при ± 0,4 В чем при ± 0,6 В. Изменение угла наклона калибровок в различных областях потенциала свидетельствует о том, что на емкостный ток накладывается ток фарадеевского процесса, вклад которого возрастает с увеличением потенциала и концентрации радиопротектора. Закономерности электрохимического поведения цистеина аналогичны GSH.Example 2. Calibration curves for determining the concentration of a sulfur-containing radioprotector giving Faraday current (Fig. 4), a change in the value of the capacitive current depending on the potential and concentration of GSH: Ik and Ia are the capacitive current, respectively, when superimposing negative and positive voltage pulses on the working electrode, (μA) microamps, lg (c) - logarithm of GSH concentration, l, l '- amplitude of voltage pulses ± 0.6 V, 2.2' - ± 0.4 V. Tangents of the slope of the calibration graphs were calculated when the working electrode was turned on as cathode . The linearity of the decrease in the capacitive current from the logarithm of the concentration at ± 0.6 V is in the range from 8.1 • 10 -5 to 1.3 • 10 -3 , the slope is 0.48, and at ± 0.4 V ranging from 8.1 • 10 -5 to 6.5 ± 10 -4 , the tangent of the angle of inclination is 0.53. The value of the slope tangent indicates that the sensitivity of the GSH registration is higher at ± 0.4 V than at ± 0.6 V. A change in the slope of the calibrations in different regions of the potential indicates that the current of the Faraday process is superimposed on the capacitive current, the contribution of which increases with increasing potential and concentration of the radioprotector. The patterns of the electrochemical behavior of cysteine are similar to GSH.
Пример 3. Определение наличия фарадеевского тока у радиопротекторов (фиг. 5), изменение величины диффузионного тока Ik, измеряемого к концу действия отрицательного импульса напряжения на рабочем электроде в зависимости от логарифма концентрации lg(c) GSH 1, цистеина 2, АЭТ 3, контроль-физиологический раствор при стандартных условиях 4, область потенциала ± 0,6 В, (мкА) микроамперы. По фарадеевскому току GSН регистрируют с концентрации 3,2•10-3 М, цистеин с концентрации 5,95•10-3 М, АЭТ снижает диффузионный ток, что свидетельствует о том, что он блокирует активные центры рабочего электрода и тормозит восстановление кислорода. Измерение емкостного тока позволяет регистрировать биогенные радиопротекторы - GSH и цистеин в концентрациях в десятки раз ниже, чем это возможно в области диффузионной кинетики по измерению фарадеевского тока, в частности, для GSH 3,2•10-3: 8,1•10-5 М ~ в 40 раз.Example 3. Determination of the presence of the Faraday current in radioprotectors (Fig. 5), the change in the value of the diffusion current Ik, measured at the end of the negative voltage pulse on the working electrode, depending on the logarithm of the concentration log (c) GSH 1,
Пример 4. Дифференцирование тиоловой формы от тиофосфорнокислотной или тиосернокислотной формы радиопротектора. Example 4. Differentiation of the thiol form from the thiophosphoric or thiosulfuric form of the radioprotector.
Конкретные единичные примеры. Процедура. Specific single examples. Procedure.
Амплитуды импульсов напряжения равны + 0,3 В, - 0,2 В, регистрируется емкостный ток при наложении отрицательного импульса напряжения на рабочий электрод. Единичный опыт для цистафоса: время в мин, емкостный ток в мкА (0 - 6,5, концентрация цистафоса 0,1 мг/мл или 5,5• 10-4 М, 1 - 2,9; 2 - 2,3; 4 - 1,9; 6 - 1,7; 8 - 1,6; 10 - 1,6, ополаскивание электродной пары в чистом физиологическом растворе и перенос ее в ячейку с чистым физиологическим раствором, 4 - 3,2; 14 - 6,5); единичный опыт для цистеина: (0 - 7,5, концентрация цистеина 0,05 мг/мл или 4,13•10-4 М, 1 - 2,2; 2 - 1,8; 4 - 1,5; 6 - 1,4; 8 - 1,3; 10 - 1,3, ополаскивание электродной пары в чистом физиологическом растворе и перенос ее в ячейку с чистым физиологическим раствором, 1 - 1,7; 3- 1,9, перенос в другую ячейку с чистым физиологическим раствором, 20 - 6,5, через 2 ч. достигнут исходный уровень 7,5 мкА).The amplitudes of the voltage pulses are + 0.3 V, - 0.2 V, a capacitive current is recorded when a negative voltage pulse is applied to the working electrode. A single experiment for cystaphos: time in minutes, capacitive current in μA (0 - 6.5, cystaphos concentration 0.1 mg / ml or 5.5 • 10 -4 M, 1 - 2.9; 2 - 2.3; 4 - 1.9; 6 - 1.7; 8 - 1.6; 10 - 1.6, rinsing the electrode pair in pure saline and transferring it to a cell with pure saline, 4 - 3.2; 14 - 6 ,5); single experiment for cysteine: (0 - 7.5, cysteine concentration 0.05 mg / ml or 4.13 • 10 -4 M, 1 - 2.2; 2 - 1.8; 4 - 1.5; 6 - 1.4; 8 - 1.3; 10 - 1.3, rinsing the electrode pair in pure saline and transferring it to a cell with pure saline, 1 - 1.7; 3 - 1.9, transferring to another cell with pure saline, 20 - 6.5, after 2 hours the initial level of 7.5 μA was reached).
Статистическая обработка результатов по цистафосу и другим радиопротекторам приведена на фиг. 6, время десорбции серосодержащих радиопротекторов с поверхности платинового электрода в зависимости от области потенциала: (В) фиксированные амплитуды импульсов напряжения положительной и отрицательной полярности, время десорбции (мин). Процессы адсорбции и десорбции серосодержащих радиопротекторов и веществ на рабочем электроде развиваются во времени. Скорость их развития зависит от величины напряжения обеих полярностей, накладываемых на электродную пару, и химического строения регистрируемого вещества. В ячейке с чистым физиологическим раствором и стандартными условиями в областях потенциала ±0,6 В измеряют исходную величину емкостного тока. Переносят рабочий и вспомогательный электроды в электрохимическую ячейку с радиопротектором и после установления предельного снижения емкостного тока (в примере концентрация радиопротекторов была 1 АЭТ 2,61• 10-4 М, 2 цистеин 8,2•10-4 М, 3 GSH 6,5•10-4 М, 4 цистафос 1,1•10-3 М, 5 2АЭТСК 6,4•10-4 М, сменяют физиологический раствор с радиопротектором на чистый физиологический раствор, регистрируют время, за которое достигается исходная величина емкостного тока. По данной схеме определяют время десорбции каждого радиопротектора в зависимости от фиксированных областей потенциала. Из сравнения скорости десорбции трех радиопротекторов с близким молекулярным весом, но разными функциональными группами следует, что цистеин с SH-группой десорбируется с электрода значительно большее время, чем цистафос с SPO3HNa-группой и 2АЭТСК с SSO3H-группой. То есть, время десорбции является дифференцирующим признаком формы радиопротектора. Так как тиоловая форма радиопротектора является радиозащитной, то по скорости десорбции радиопротекторов выявляется время, когда из цистафоса и 2АЭТСК за счет метаболизма в организме образуется их тиоловая радиозащитная форма МЭА, обеспечивающая защиту млекопитающих от ионизирующей радиации. Молекулы АЭТ и метионина имеют в своем строении атом серы, заключенный между двумя углеродами, но метионин при ±0,6 В десорбируется в пределах одной минуты, а АЭТ более восьми минут, что свидетельствует о существенной перестройке молекулы АЭТ в растворе, которая, вероятно, играет важную роль в защите млекопитающих от ионизирующей радиации. Увеличение времени десорбции всех радиопротекторов с уменьшением амплитуды импульсов напряжения, подаваемых на электродную пару, свидетельствует об их адсорбции на индикаторный платиновый электрод и при регистрации потенциометрическим методом окислительно - восстановительного равновесия организма.Statistical processing of the results for cystaphos and other radioprotectors is shown in FIG. 6, the desorption time of sulfur-containing radioprotectors from the surface of the platinum electrode depending on the potential region: (B) fixed amplitudes of voltage pulses of positive and negative polarity, desorption time (min). The processes of adsorption and desorption of sulfur-containing radioprotectors and substances on the working electrode develop over time. The rate of their development depends on the magnitude of the voltage of both polarities superimposed on the electrode pair, and the chemical structure of the detected substance. In a cell with pure physiological saline and standard conditions in the areas of potential ± 0.6 V, the initial value of the capacitive current is measured. The working and auxiliary electrodes are transferred to an electrochemical cell with a radioprotector and after setting the maximum reduction in capacitive current (in the example, the concentration of radioprotectors was 1 AET 2.61 • 10 -4 M, 2 cysteine 8.2 • 10 -4 M, 3 GSH 6.5 • 10 -4 M, 4 cystaphos 1.1 • 10 -3 M, 5 2AETSK 6.4 • 10 -4 M, change saline solution with radioprotector to pure saline solution, record the time for which the initial value of the capacitive current is reached. this scheme determines the desorption time of each radioprotector, depending on the fixed Comparison of the desorption rate of three radioprotectors with close molecular weight but different functional groups shows that cysteine with the SH group is desorbed from the electrode for a much longer time than cystaphos with the SPO 3 HNa group and 2AETS with SSO 3 H group That is, the desorption time is a differentiating feature of the shape of the radioprotector. Since the thiol form of the radioprotector is radioprotective, the time when the cystaphos and 2AETSC due to metabolism in their thiol radioprotective form of MEA is formed in the body, which protects mammals from ionizing radiation. The AET and methionine molecules have in their structure a sulfur atom enclosed between two carbons, but the methionine at ± 0.6 V is desorbed within one minute, and the AET is more than eight minutes, which indicates a significant rearrangement of the AET molecule in solution, which is probably plays an important role in protecting mammals from ionizing radiation. An increase in the desorption time of all radioprotectors with a decrease in the amplitude of the voltage pulses supplied to the electrode pair indicates their adsorption to the indicator platinum electrode and, when detected by the potentiometric method of the redox balance of the body.
Пример 5. Определение времени максимальной защиты организма млекопитающего от ионизирующей радиации при применении серосодержащих радиопротекторов. Возможности применения способа для отбора препаративных форм радиопротекторов - микрокапсул, микросфер, липосом с серосодержащими радиопротекторами или их прекурсорами. В соответствии с существующими правилами в лабораторной практике фиксированным лабораторным животным вводят в орган или ткань рабочий электрод и через агаровый мостик, введенный подкожно, обеспечивают его электрохимический контакт с проточным хлорсеребряным вспомогательным электродом, измеряют величину емкостного тока, проходящего в цепи электродов, при наложении отрицательного импульса напряжения на платиновый электрод. После установления емкостного тока на постоянный уровень животным вводят исследуемые радиопротекторы или контрольные вещества. Example 5. Determination of the time of maximum protection of a mammalian organism from ionizing radiation when using sulfur-containing radioprotectors. The possibilities of using the method for the selection of preparative forms of radioprotectors - microcapsules, microspheres, liposomes with sulfur-containing radioprotectors or their precursors. In accordance with the existing rules in laboratory practice, a working electrode is inserted into an organ or tissue in a laboratory or tissue, and through an agar bridge introduced subcutaneously, its electrochemical contact with a flowing silver chloride auxiliary electrode is measured, and the capacitive current passing through the electrode circuit is measured when a negative impulse is applied voltage to the platinum electrode. After the capacitive current is established at a constant level, the animals are injected with the studied radioprotectors or control substances.
Конкретные единичные примеры. Процедура. Результаты опытов (фиг. 7а). Specific single examples. Procedure. The results of the experiments (Fig. 7a).
Белую лабораторную крысу-самца Крюковской популяции массой 180 г фиксируют в положении лежа на спине за четыре конечности и верхние передние зубы (резцы) на препаративном столике, изготовленном из плексигласса. Рабочий гладкий платиновый электрод вводят в бедренную мышцу правой нижней ноги, а подкожно в левую нижнюю ногу вводят кончик агарового мостика, противоположный конец которого опускают в стаканчик, где находится вывод проточного вспомогательного хлорсеребряного электрода. Это обеспечивает электрохимический контакт рабочего и вспомогательного электродов. Измеряют емкостный ток во времени. Через несколько минут после начала измерения емкостный ток устанавливается на постоянном уровне, который принимают за 100%. A white laboratory male rat of the Kryukov population weighing 180 g is fixed in the supine position for four limbs and upper front teeth (incisors) on a preparative table made of Plexiglass. A working smooth platinum electrode is inserted into the femoral muscle of the right lower leg, and the tip of the agar bridge is inserted subcutaneously into the left lower leg, the opposite end of which is lowered into the glass, where the outlet of the flowing auxiliary silver-silver electrode is located. This provides an electrochemical contact of the working and auxiliary electrodes. Capacitive current is measured over time. A few minutes after the start of the measurement, the capacitive current is set at a constant level, which is taken as 100%.
Навеску АЭТ из расчета мг 50 мг/кг массы животного вносят в шприц, растворяют в 0,5 мл физиологического раствора и вводятся внутрибрюшинно. Иглу шприца перед использованием необходимо незначительно затупить, чтобы избежать случайного повреждения кишечника у животного. После введения АЭТ распространяется в организме и достигает мышцу, что регистрируется снижением емкостного тока. Минимальный уровень снижения емкостного тока до 41%, соответствующий максимальной концентрации радиопротектора в ткани, достигается к 20-ой мин. За счет ферментативного разложения и выведения из организма концентрация АЭТ снижается. Снижение концентрации АЭТ отражает возвращение емкостного тока к исходному уровню. Через 80 мин емкостный ток достигает 79% от исходного уровня. AET sample at a rate of 50 mg / kg of animal weight is introduced into a syringe, dissolved in 0.5 ml of physiological saline and injected intraperitoneally. Before use, the syringe needle must be slightly blunted to avoid accidental damage to the intestines in the animal. After administration, AET is distributed in the body and reaches the muscle, which is recorded by a decrease in capacitive current. The minimum level of reduction in capacitive current to 41%, corresponding to the maximum concentration of radioprotector in the tissue, is reached by the 20th minute. Due to enzymatic decomposition and excretion from the body, the concentration of AET decreases. The decrease in AET concentration reflects the return of the capacitive current to the initial level. After 80 minutes, the capacitive current reaches 79% of the initial level.
Другую белую лабораторную крысу Крюковской популяции массой 190 г фиксируют на препаративном столике. Рабочий гладкий платиновый электрод вводят в бедренную мышцу правой нижней ноги, а подкожно в левую нижнюю ногу вводят кончик агарового мостика, противоположный конец которого опускают в стаканчик, где находится вывод проточного вспомогательного хлорсеребряного электрода. Измеряют емкостный ток во времени. Another white laboratory rat of the Kryukov population weighing 190 g is fixed on a preparatory table. A working smooth platinum electrode is inserted into the femoral muscle of the right lower leg, and the tip of the agar bridge is inserted subcutaneously into the left lower leg, the opposite end of which is lowered into the glass, where the outlet of the flowing auxiliary silver-silver electrode is located. Capacitive current is measured over time.
Навеску АЭТ из расчета 150 мг/кг массы животного растворяют в 0,5 мл физиологического раствора и вводятся внутрибрюшинно. После введения АЭТ распространяется в организме и достигает мышцы, что регистрируется снижением емкостного тока. Минимальный уровень снижения емкостного тока до 30%, соответствующий максимальной концентрации радиопротектора в ткани, достигается к 20-ой мин. За счет ферментативного разложения и выведения из организма концентрация АЭТ снижается. Снижение концентрации АЭТ отражает возвращение емкостного тока к исходному уровню. Так как доза препарата во втором случае была в три раза больше, чем в первом, то емкостный ток достигает 78% от исходного уровня лишь через 270 мин. AET sample at the rate of 150 mg / kg of the animal mass is dissolved in 0.5 ml of physiological saline and administered intraperitoneally. After the introduction of AET, it spreads in the body and reaches the muscle, which is recorded by a decrease in capacitive current. The minimum level of reduction in capacitive current to 30%, corresponding to the maximum concentration of radioprotector in the tissue, is reached by the 20th minute. Due to enzymatic decomposition and excretion from the body, the concentration of AET decreases. The decrease in AET concentration reflects the return of the capacitive current to the initial level. Since the dose of the drug in the second case was three times higher than in the first, the capacitive current reaches 78% of the initial level in only 270 minutes.
Статистическая обработка результатов по АЭТ и другим радиопротекторам приведена на фиг. 7б, изменение емкостного тока отнесено к исходному уровню в процентах после введения серосодержащих радиопротекторов млекопитающим. Кинетика снижения емкостного тока после введения радиопротектора свидетельствует о скорости распространения защитного вещества в организме, а кинетика его возвращения к исходному уровню - о скорости уменьшения концентрации радиопротектора за счет его выведения и разрушения в организме под воздействием ферментативных систем. Предельный уровень снижения емкостного тока свидетельствует о том, что радиопротектор находится в максимальной концентрации в ткани и организм защищен в максимальной степени от ионизирующей радиации. Рабочий электрод находится в бедренной мышце лабораторных белых мышей (массой около 22 г) в/б раздельно введены 1 таурин 250 мг/кг, 2 2АЭТСК 350 мг/кг. Лабораторные белые крысы: 3 GSH 400 мг/кг введен в/б, рабочий электрод находится в бедренной мышце, 4, 6, соответственно п/к в области шеи введены 50, 150 мг/кг АЭТ, рабочий электрод находится в селезенке, 5, 7, соответственно в/б ведены 50, 150 мг/кг АЭТ, рабочий электрод находится в бедренной мышце. Разбор конкретных кинетик: 1 таурин в организме не превращается в радиопротектор и не снижает величину емкостного тока. 2 2АЭТСК не распространяется в организме, поэтому снижение емкостного тока связано с образованием МЭА при действии ферментативных систем на 2АЭТСК. МЭА распределяется по органам и тканям и обеспечивает защиту животных от ионизирующей радиации, но защита возникает в отдаленный период времени после введения и достигает максимума через 1,5 ч. Из этого следует, что 2АЭТСК является прекурсором радиопротектора МЭА. Цистафос в отличии от 2АЭТСК не является прекурсором, а рассматривается в качестве транспортной формы МЭА из-за того, что защита возникает уже через 15-20 мин после его введения, то есть переход цистафоса в МЭА идет с существенно большей скоростью, чем это наблюдается при переходе 2АЭТСК в МЭА. 3 GSH является эндогенным радиопротектором, поэтому при экзогенном введении он быстро распространяется в организме и обеспечивает защиту в ближайшее время после введения. 4, 5, 6, 7 АЭТ является высокоэффективным радиопротектором, быстро распространяется по органам и тканям и относительно длительное время сохраняется в организме. Его радиозащитное действие сохраняется в зависимости от дозы до нескольких часов. Таким образом, способ позволяет регистрировать кинетику распределения и изменения концентрации серосодержащих радиопротекторов в органах и тканях различных живых млекопитающих, что непосредственным образом связано с проявлением ими свойства защищать животных от ионизирующей радиации. Для увеличения времени, радиозащитного действия радиопротекторы изготавливают в препаративных формах (микрокапсулы, микросферы, липосомы) с тем, чтобы они обеспечивали постоянное поступление защитных веществ в организм и поддерживали его повышенную устойчивость к ионизирующей радиации длительное время. В зависимости от технологии производства препаративные формы различаются по своим параметрам. Для оценки некоторых из них предназначен способ. В частности, возможно прогнозирование величины и временных параметров повышенной радиопротекторами и их препаративными формами радиоустойчивости человека на основе сравнительного изучения кинетики появления и распада в организме человека, других млекопитающих серосодержащих радиопротекторов с последующим определением радиозащитной эффективности в экспериментах по облучению ионизирующей радиацией лишь защищенных животных и, исходя из этого, экстраполирования пригодности средств защиты для профилактики радиационного поражения людей. Statistical processing of the results for AET and other radioprotectors is shown in FIG. 7b, the change in capacitive current is assigned to the initial level in percent after the administration of sulfur-containing radioprotectors to mammals. The kinetics of reducing the capacitive current after the introduction of the radioprotector indicates the speed of propagation of the protective substance in the body, and the kinetics of its return to the initial level indicates the rate of decrease in the concentration of the radioprotector due to its excretion and destruction in the body under the influence of enzymatic systems. The limiting level of reduction in capacitive current indicates that the radioprotector is in maximum concentration in the tissue and the body is protected to the maximum extent from ionizing radiation. The working electrode is located in the femoral muscle of laboratory white mice (weighing about 22 g) 1 taurine 250 mg / kg, 2 2AETSK 350 mg / kg are separately administered. Laboratory white rats: 3 GSH 400 mg / kg was injected i.v., the working electrode is in the femoral muscle, 4, 6, respectively 50/150 mg / kg AET were injected sc in the neck, the working electrode is in the spleen, 5, 7, respectively, b / w 50, 150 mg / kg AET were administered, the working electrode is in the femoral muscle. Analysis of specific kinetics: 1 taurine in the body does not turn into a radioprotector and does not reduce the value of capacitive current. 2 2AETSK does not spread in the body, therefore, a decrease in capacitive current is associated with the formation of MEA under the action of enzymatic systems on 2AETSK. MEA is distributed over organs and tissues and provides protection of animals from ionizing radiation, but protection occurs in the long term after administration and reaches a maximum after 1.5 hours. From this it follows that 2AETSK is a precursor to the MEA radioprotector. Cystaphos, unlike 2AETSK, is not a precursor, but is considered as a transport form of MEA due to the fact that protection arises within 15-20 minutes after its introduction, that is, the transition of cystaphos to MEA proceeds at a significantly higher rate than is observed when transition 2AETSK in the IEA. 3 GSH is an endogenous radioprotector, therefore, when exogenously administered, it quickly spreads in the body and provides protection in the near future after administration. 4, 5, 6, 7 AET is a highly effective radioprotector, quickly spreads to organs and tissues and remains in the body for a relatively long time. Its radioprotective effect is maintained depending on the dose for several hours. Thus, the method allows you to record the kinetics of the distribution and change in the concentration of sulfur-containing radioprotectors in the organs and tissues of various living mammals, which is directly related to their manifestation of their ability to protect animals from ionizing radiation. To increase the time of radioprotective action, radioprotectors are made in preparative forms (microcapsules, microspheres, liposomes) so that they provide a constant supply of protective substances to the body and maintain its increased resistance to ionizing radiation for a long time. Depending on the production technology, the formulations vary in their parameters. To evaluate some of them, a method is intended. In particular, it is possible to predict the magnitude and time parameters of increased radio protectors and their preparative forms of human radio resistance based on a comparative study of the kinetics of the appearance and decay of human sulfur-containing radio protectors in the human body, followed by determination of radioprotective efficacy in experiments on the exposure of ionizing radiation to only protected animals and, based on from this, extrapolating the suitability of protective equipment for the prevention of radiation damage yudey.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97103928A RU2114434C1 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Method of electrochemical determination of sulfur-bearing radio protectors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97103928A RU2114434C1 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Method of electrochemical determination of sulfur-bearing radio protectors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2114434C1 true RU2114434C1 (en) | 1998-06-27 |
| RU97103928A RU97103928A (en) | 1998-12-10 |
Family
ID=20190819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97103928A RU2114434C1 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Method of electrochemical determination of sulfur-bearing radio protectors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2114434C1 (en) |
-
1997
- 1997-03-14 RU RU97103928A patent/RU2114434C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Федосеев В.М. Изотопные методы в исследованиях механизма действия прот иволучевых веществ. Труды Московского общества испытателей природы "Некото рые аспекты противолучевой химической защиты" - М., 1980, с.3-16. 2. RU 20 54171 C1 (Приморское научное медико-технологическое общество), 10.02.96, G 01 N 33/48. 3. SU 1693552 A1 (Амирагова М.И., и др.), 23.11.91, G 01 N 33 /483. 4. SU 1624319 A1 (Киевский научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний), 30.01.91, G 01 N 33/483. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hall et al. | Direct electrochemical sensing of hydrogen sulfide without sulfur poisoning | |
| Chandra et al. | Investigation on the downregulation of dopamine by acetaminophen administration based on their simultaneous determination in urine | |
| Kleinberg et al. | Modeling of the oral malodor system and methods of analysis. | |
| Trotti et al. | Differential modulation of the uptake currents by redox interconversion of cysteine residues in the human neuronal glutamate transporter EAAC1 | |
| Marland et al. | Real-time measurement of tumour hypoxia using an implantable microfabricated oxygen sensor | |
| JPH0628654B2 (en) | Electrochemical measurement method of oxygen concentration | |
| Fein et al. | Activation of mitochondrial oxidative metabolism by calcium ions in Limulus ventral photoreceptor | |
| Moberly et al. | Intranasal exposure to manganese disrupts neurotransmitter release from glutamatergic synapses in the central nervous system in vivo | |
| Bencze | What contribution can be made to biological monitoring by hair analysis: Part 2 | |
| ES2720780T3 (en) | Method to detect an interfering contribution in a biosensor | |
| Trouillon | Biological applications of the electrochemical sensing of nitric oxide: fundamentals and recent developments | |
| JPH1160493A (en) | Medicine for treating/preventing disease caused by active oxygen or raw material thereof | |
| Fry et al. | Net calcium exchange in adult rat ventricular myocytes: an assessment of mitochondrial calcium accumulating capacity | |
| EP3440999A2 (en) | Systems and methods including electrolyte sensor fusion | |
| Schepel et al. | In vivo experiments with a pH-ISFET electrode | |
| Robbins et al. | Accurate and stable chronic in vivo voltammetry enabled by a replaceable subcutaneous reference electrode | |
| Katsu et al. | Ion-selective electrode for salicylate assay in blood serum | |
| RU2114434C1 (en) | Method of electrochemical determination of sulfur-bearing radio protectors | |
| Cao et al. | S-adenosyl-L-methionine improves impaired hippocampal long-term potentiation and water maze performance induced by developmental lead exposure in rats | |
| Tan et al. | Determination of lidocaine based on electrocatalysis of a chemically modified electrode | |
| Girenes et al. | An in vitro evaluation of the efficacy of a novel iontophoresis fluoride tray on remineralization | |
| Ballanyi et al. | Changes in intracellular ion activities induced by adrenaline in human and rat skeletal muscle | |
| Ali et al. | Determination of thiopentone sodium in aqueous and biological media by cathodic stripping voltammetry | |
| Omori et al. | Role of nitric oxide in post-ischemic gingival hyperemia in anesthetized dogs | |
| RU2224997C1 (en) | Volt-ampere method determining summary activity of antioxidants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070315 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080410 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090315 |