Міністерство Освіти і Науки РФ
Казанський Государстівенний Технологічний Університет
кафедра технології електрохімічних виробництв
Контрольна робота
на тему:
Електрохімічні технології в медицині
Казань 2008
Зміст:
Введення
1. Застосування електрохімії при детоксикації і створенні штучних органів
2. Електрохімічного окислення В МОДЕЛЮВАННЯ ФУНКЦІЇ монооксигеназ ПЕЧІНКИ
ВИСНОВОК
Список використаної літератури
Введення
Виникнення електрохімії пов'язане з ім'ям італійського анатома і фізілогоа Луїджі Гальвані, опублікував у 1971 році В«Трактат про сили електрики при м'язовому русі В». Ця робота викликала основний інтерес, як не дивно, не у фізиків і хіміків, а у медиків. Фізіологи вважали, що нарешті вдалося проникнути в таємницю життя, яка полягає в електриці, і тому, використовуючи електрику, можна буде лікувати різні хвороби.
Однак надалі при своєму розвитку електрохімія все далі і далі йшла від живої природи, від так званого В«живого електрикиВ» Гальвані. Швидко розвивалися такі галузі електрохімії, як Гальванотехніка, електрохімічні методи отримання різних речовин, виділення і рафінування металів, електрохімічні первинні джерела струму і акумулятори, паливні елементи і електрокаталіз, електросінтез органічних сполук, теорія корозії та захисту металів.
Тим Проте, в роки становлення і розквіту електрохімії як науки майкл Фарадей зазначав: В«Як не чудестни закони і явища електрики, що виявляють нам в світі неорганічного або мертвого речовини, інтерес, який вони представляють, навряд Чи може зрівнятися з тим, що притаманне тій же силі в з'єднанні з нервовою системою і життям В». Чудові можливості електрохімії в неживому світі несопостовіми з можливостями електрохімії в пізнанні живого. Повернення ж електрохімії до своїх витоків відбулося тільки в останні десятиліття. На стику електрохімії і біології отримало розвиток новий науковий напрям - біоелектрохімія , яка вивчає електрохімічні механізми процесів, що протікають в живій клітці. Ці дослідження привели до висновку, що електрохімія має фундаментальне значення для розвитку біології. Коло вивчених біологічних систем, при дослідженні яких не можна обійтися без електрохімічних методів і підходів, швидко розширюється. Аналіз роботи різних біологічних систем показує, що вони засновані на електрохімічних принципах. Електрохімічний принцип лежить в основі більшості процесів життєдіяльності організмів. Це універсальний принцип живої природи.
Одночасно з розвитком біоелектрохіміі почалися дослідження на стику електрохімії та медицини. Перші роботи були стимульовані космічними програмами і були пов'язані зі створенням регенеративних систем життєзабезпечення. Ці роботи інтенсивно розвивалися і в СРСР, вони привели до створення цілої низки регенеративних систем життєзабезпечення, заснованих на електрохімічних і електрокаталітична принципах, які в даний час забезпечують тривалу роботу космонавтів. Завдяки цілому ряду переваг (відсутність екологічного та теплового забруднення, робота при звичайних температурах, простота і легкість автоматизації і ін) електрохімічні та електрокаталітична підходи будуть визначати весь розвиток повністю і частково замкнутих систем життєзабезпечення на космічних кораблях для польотів до інших планет, на орбітальних космічних станцій і на планетних станціях в найближчі десятиліття.
1. Застосування електрохімії при детоксикації та створенні штучних органів
Моделювання роботи різних органів і систем організму - одне з найважливіших завдань сучасної медичної науки. Пошуки в цьому напрямі ведуться давно і отримані хороші результати при створенні таких штучних органів, як серце, нирки і легені. Програма по створенню штучного серця сильно стимулювала роботи по електроокислення глюкози і по розробці імплантуються паливних елементів, що працюють на розчинених у крові пацієнта глюкози і кисню, і глюкозних датчиків для визначення концентрації цукру в крові. Імплантіруемие паливні елементи, в яких в якості палива використовуються складові ультрафільтрату крові (глюкоза, Глюкозамін, якщо використовуються ферменти, що руйнують полісахариди), можуть представляти собою ідеальні постійні джерела енергії для допоміжних або контролюючих приладів, стежать за станом здоров'я пацієнта. Такі паливні елементи в невеликих установках можуть сужіть джерелом енергії для серцевих рітмоводітеля, ниркових стимуляторів, автоматичних дозаторів інсуліну та аналогічних приладів.
В даний час можливим способом вирішення однієї з проблем медицини - діабет - є створення штучної підшлункової залози з імплантованого глюкозним датчиком, який повинен давати сигнал про зміст цукру в крові пацієнта і включати дозатор інсуліну.
Найбільші труднощі зустрічаються при імітації роботи печінки, що пов'язано з великою різноманітністю її функцій і недостатністю відомостей про механізмах порушення її діяльності. З усіх функцій печінки - детокс-цірующая є найбільш важливою, вітальної, при її порушенні настає швидка загибель організму. Детоксикаційна функція печінки є не лише вітальної, але й незамінною, так як ніяка інша система в організмі не може компенсувати її втрату.
В даний час стало ясно, що одним з основних аспектів глобальної екологічної проблеми є охорона внутрішнього середовища людини, дієвий контроль за її станом. У здорової людини ця функція, в значній ступеня, здійснюється монооксигеназної системою печінки, сприяючою видаленню з організму гідрофобних токсичних речовин, шляхом їх гідроксилюється окислення молекулярним киснем, катализируемого спеціальним детоксицирующим ферментом - цитохромом Р-450.
Фермент Р-450 можна вважати основною детоксицирующей системою печінки. Однак цей фермент працює не сам по собі, а в складі окислювально-відновної ферментної ланцюга, що поставляє на нього електрони, необхідні для активації молекулярного кисню. Гідроксилюється ферментні системи, використовують в якості окислювача молекулярний кисень, вимагає для свого функціонування піридиннуклеотидів НАДФН і НАДН. У загальному вигляді реакція окислення за участю монооксіленаз печінки може бути записана так:
RН + НАДФН + Н + + Про 2 в†’ RОН + НАДФ + + Н 2 О.
Біологічний сенс реакції полягає в те, що окислене з'єднання завжди краще розчинно у воді і тому може бути легше, ніж вихідна речовина, залучене в інші метаболічні перетворення або виділено з організму екськреторнимі органами. Таким чином, гідрофобні ксенобіотики не можуть бути видалені органами виділення, поки вони не піддадуться біотрансформації і не стануть гідрофільними.
Найпростіший детоксикуючу цикл може бути здійснений принципово тільки двома біомолекулами - альбуміном та цитохромом Р-450. Перша виконує транспортну роль, друга-окисну.
Велика увага біологів і медиків привертає проблема створення штучних систем, здатних моделювати детоксицирующие функції печінки. Це обумовлено тим, що існуючі методи екстракорпоральної детоксикації (гемодіаліз і пемосорбція) володіють недостатньою ефективністю по видаленню гідрофобних токсинів.
До цих пір остаточно не вирішено питання про механізм активації молекулярного кисню цитохром Р-450 і невідома природа і будова гідроксилюється агента, однак це не може бути перешкодою для пошуку простих каталітичних і електрохімічних систем, здатних замінити унікальний гемопротеід, цитохром Р-450, і створити процеси окислення, не поступаються за своєю ефективністю і селективності ферментним.
В останні десятиліття у зв'язку з проблемою паливних елементів електрохімією досягнуті великі успіхи в активації молекулярного кисню і в окисленні різних органічних речовин. Крім того, аналіз роботи біологічних систем показує, що вони засновані на елек...
