Предмет «химическая токсикология» и ее задачи

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 7Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЪЕКТЫ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Токсикологический эксперимент проводят с целью определения - является ли данное соединение токсичным. В качестве модельных объектов используют подопытных животных и представителей гидробионтов (жителей водоемов). Из гидробионтов широко используют дафнии. Токсикологи, исследуя биологическое действие химических соединений, регистрируют изменение выживаемости и плодовитости, развитие гонад у самок, используют биофизические и биохимические показатели; так же учитывают изменение выживаемости и плодовитости особей. Также анализируют изменение морфологических признаков.

Первая группа включает органические соединения, изолируемые путем дистилляции с водяным паром.

Вторая группа более многочисленна. Она включает органические вещества различной химической природы, изолируемые 96% подкисленным этиловым спиртом или подкисленной водой. Эти вещества нейтрального (антифибрин, фенацетин и др.), кислотного (салициловая, бензойная кислоты, производные барбитуровой кислоты) и основного (алкалоиды, синтетические лекарственные вещества) характера. Подкисленным 70% спиртом изолируются гликозиды, в частности сердечные гликозиды.

Третью группу составляют пестициды, извлекаемые различными органическими растворителями.

Четвертая группа химических веществ - соединения металлов, мышьяка, сурьмы. Для их изолирования необходимо разрушение (окисление, минерализация) органических веществ.

Пятая группа - это вещества, изолируемые диализом (извлечением водой). Сюда относятся в первую очередь минеральные кислоты и щелочи, а также соли некоторых кислот (например, азотистой).

Шестая группа. В эту группу относят такие вещества, которые требуют особых методов изолирования. Примерами могут служить соли фтористо - и кремнефтористоводородной кислот, для изолирования которых применяют озоление в присутствии солей кальция или едкой щелочи.

Ядовитые галогенпроизводные

Трихлорэтилен

Трихлорэтилен применяют для обезжиривании парами и холодной очистки готовых металлических деталей. Он используется как растворитель для активных ингредиентов инсектицидов и фунгицидов, восков, жиров, смол и масел; как анестезирующее средство в медицинской и зубоврачебной практике, а так же как экстрагент для эфирных масел из специй и кофеина из кофе. Трихлорэтилен незаменим в качестве растворителя в типографских красках, клеях, масленых и других лаках, пятновыводителях, средствах для чистки меха и ковров, дезинфекторах и косметических очищающих жидкостях. Также оп применяется как агент, обрывающий цепь, в производстве поливинилхлорида и как промежуточный продукт, в производстве пентахлорэтана.

Трихлорэтилен обнаруживают в почвах и осадках вблизи мест его производства, выявляют в поверхностных, дождевых и питьевой водах, в воздухе (он разрушает озоновый слой), в морских организмах (беспозвоночных, в мышцах рыб, яйцах морских птиц, жире тюленей). Его присутствие обнаруживают и в пище (в молотом кофе, в эфирных маслах специй).

Всасывание трихлорэтилена у млекопитающих может происходить при его вдыхании, попадании через рот и (или) кожные покровы. Проникает в кровь, а оттуда попадает в жировые ткани. Следы трихлорэтилена обнаружены в крови плода.

Метаболизм трихлорэтилена протекает в печени. Он осуществляется системой оксидаз и зависит от цитохрома P-450 (схема 2). Обнаружено четыре основных метаболита: трихлорэтанол, трихлоруксусная кислота, 2-оксиацетилэтаноламин и щавелевая кислота.

Схема 3. Путь метаболизма трихлорэтилена у млекопитающих.

Методы определения

Колориметрическое: трихлорэтилен обрабатывают пиримидином в щелочной среде, а затем определяют степень поглощения при 535 или 470нм (чувствительность 1 мг/кг). Данным методом определяют и другие алифатические галоген производные.

Инфракрасная спектроскопия: применяют УФ - спектроскопию (чувствительность не менее чем 0.5 мкг/л).

Газожидкостная хроматография - особенно с масс-спектрометрической приставкой с аргонно-ионизационным или пламенно-ионизационным детекторами (чувствительность порядка 10 нг). В тканях и жидкостях человека и животных обнаружение основано на определение его метаболитов.

Схема метаболизма может измениться под воздействием лекарственных средств. Трихлорэтилен проявляет острую токсичность, которая увеличивается с присутствием этанола, четыреххлористого углерода, углеводов. Обнаружено его канцерогенное влияние на крыс и мышей, поражает центральную нервную систему человека, раздражает кожу и глаза.

Хлороформ и хлоральгидрат

Хлороформ – бесцветная, прозрачная, подвижная и легколетучая жидкость. Со спиртом, эфиром бензином смешивается во всех отношениях.

Хлоральгидрат (1,1-диокси-2,2,2 – трихлорэтан) – бесцветные кристаллы с острым запахом. Легко растворяется в воде, спирте, эфире, хлороформе.

Хлороформ является хорошим растворителем эфиров, лаков, некоторых алкалоидов, поэтому имеет большое промышленное применение. Хлоральгидрат используется в медицине в качестве быстродействующего снотворного средства. Хлороформ и хлоральгидрат являются наркотиками, вначале возбуждают, а затем парализуют центральную нервную систему. Конечными продуктами метаболизма хлороформа являются НCl и СO₂. Основные метаболиты хлоральгидрата в организме человека следующие: СCl₃CH₂OH – трихлорэтанол, возможно CCl₃COOH трихлоруксусная кислота и глюкуронид трихлорэтанола.

глюкуронид трихлорэтанола

Четыреххлористый углерод

Четыреххлористый углерод представляет собой прозрачную, подвижную, тяжелую жидкость с запахом, напоминающем, запах хлороформа.

Качественное обнаружение

- Отщепление хлора и последующее доказательство наличия хлорид иона реакцией взаимодействия с AgNO₃ в азотнокислой среде.

- Методы газовой хроматографии.

Четыреххлористый углерод широко используется как хороший растворитель жиров, лаков, смол, восков, каучука и т.п., а также для удаления жировых пятен и в качестве консервирующего вещества для меховых изделий. Действие четыреххлористого углерода на организм напоминает действие хлороформа, но изменения в органах (печень, почки, сердце) более глубоки (жировое перерождение).

Одним из метаболитов является СНСl₃.

Дихлорэтан

Дихлорэтан (этилена дихлорид) существует в виде 2 изомеров: 1-1- дихлорэтан и наиболее токсичный 1-2-дихлорэтан. Они проявляют психотропное (наркотическое), нейротоксическое, гепатотоксическое, нефротоксическое, местное раздражающее действие.

Смертельная доза при приеме внутрь 15 - 20 мл. Токсическая концентрация в крови - следы дихлорэтана, смертельна 5 мг/л. Он быстро всасывается через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, кожные покровы. После приема внутрь в первые 6 ч достигается максимальная концентрация в крови, быстрота всасывания повышается при совместном приеме с алкоголем и жирами. Подвергается метаболизму в печени с образованием токсичных метаболитов: хлорэтнола и монохлоруксусной кислоты, депонируется в жировой ткани.

Дихлорэтан является растворителем жиров, смол, масел и парафинов, он используется в экстракционных процессах, для обработки кожи перед дублением, для извлечения жира из шерсти, изолирования алкалоидов из растительного сырья, химической чистки. Дихлорэтан – исходный продукт для синтеза различных веществ (двухатомных спиртов и их эфиров, аминов, непредельных соединений, например хлористого винила). Дихлорэтан является сильным наркотическим соединением.

Альдегиды и кетоны

Формальдегид и формалин

Формальдегид – газообразное вещество. Формалин – 40% раствор формальдегида в воде, бесцветная прозрачная жидкость с резким удушливым запахом.

Качественное обнаружение

Количественное определение формальдегида можно провести по реакции окисления йодом в щелочной среде формальдегида в муравьиную кислоту:

Выделившийся при последующем подкислении йод титруют раствором тиосульфата натрия, индикатор – раствор крахмала. Другим методом количественного определения формальдегида является колориметрический метод, в основу которого положена реакция взаимодействия формальдегида с фуксинсернистой кислотой (сине-фиолетовое окрашивание).

Формальдегид широко применяется при изготовлении искусственных смол и пластических масс, при различных синтезах, в красочной текстильной промышленности, в производстве мыла и т.д.

Формальдегид проявляет психотропное (наркотическое), нейротоксическое (судорожное) местнораздрожающее, гепатоксическое действие. Он всасывается через слизистые оболочки дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

При попадании внутрь возможны саливация, тошнота, рвота, боль в животе, озноб, сонливость, тремор, тонические судороги, кома, угнетение дыхания. При вдыхании паров наблюдается сильное раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, резкий кашель, удушье, нарушение сознания, в тяжелых случаях кома.

Ацетон

Ацетон представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, легче воды, со специфическим запахом.

Качественное определение

Йодоформная реакция: с раствором йода в йодите калия в присутствии 10% водного раствора едкой щелочи приводит к образованию йодоформа, который обнаруживается по характерному запаху и выпадению желтого осадка:

Количественное определение основано на образовании йодоформа при взаимодействии ацетона со щелочным раствором йода. Избыток йода после подкисления оттитровывают раствором тиосульфата натрия, индикатор – раствор крахмала.

Ацетон является хорошим растворителем нитроклетчатки, ацетилклетчатки и смол. Его используют в производстве каучука и лекарственных веществ. Его производные применяются при изготовлении косметических средств. Например, имеются солнцезащитные средства, содержащие дигидроксиацетон в безлипосомной эмульсии типа «масло в воде».

Ацетон проявляет психотропное (наркотическое) нефротоксическое, местное раздражающее действие. Смертельная доза более 100 мл. Токсическая концентрация в крови 200 - 300 мг/л, смертельная - 550 мг/л. Быстро адсорбируется слизистыми оболочками.

При попадании ацетона внутрь и вдыхании его паров возникает состояние опьянения, головокружение, слабость, шаткая походка, тошнота, рвота, боль в животе, коллапс, коматозное состояние.

Спирты

Метиловый спирт

Метиловый спирт – подвижная, бесцветная, прозрачная жидкость. Качественное и количественное определение проводят методом газовой хроматографии.

Метиловый спирт имеет широкое применение в качестве растворителя лаков и красок, сырья для изготовления фармацевтических препаратов, химических веществ, органических красителей. Большое количество метилового спирта используется для производства формальдегида, применяемого при получении пластмасс, в промышленности и медицине.

Метиловый спирт поражает преимущественно нервную и сосудистую системы. При отравлении метиловым спиртом поражается зрительный нерв и сетчатка глаза.

Метиловый спирт – распространенный загрязнитель водной среды. Это вещество является компонентом сточных вод предприятий химико-фармацевтической, азотно-тутовой, целлюлозно-бумажной промышленности. Метанол оказывает токсическое действие на гидробионты:

- вызывает стимуляцию роста водорослей, увеличивается численность клеток и их размер (укрупнение клеток является симптомом ухудшения состояния клеток водорослей)

- оказывает отрицательное влияние на выживаемость и другие показатели жизнедеятельности рачков дафний.

Метаболизм метилового спирта в организме человека в основном происходит по следующей схеме:

Этиловый спирт

Этиловый спирт – подвижная, бесцветная, летучая жидкость с характерным запахом.

Этиленгликоль

Этиленгликоль – бесцветная жидкость, без запаха.

Качественное обнаружение

Оно основано на окислении этиленгликоля до формальдегида и последующем его определением

или окисление его до щавелевой кислоты с последующим ее обнаружением в виде оксалата кальция.

Этиленгликоль и его сложные эфиры (монометиловый, моноэтиловый и др.) имеют большое промышленное применение. Этиленгликоль используется в фармацевтической, косметической промышленности, в текстильном, кожевенном деле, в качестве растворителя красок, в производстве чернил, для получения полиэтиленгликоля.

Он используется в качестве среды для живых органов и тканей, как препарат способный предотвращать рак толстой кишки у животных, а также при производстве таблеток, где полиэтиленгликоль играет роль носителей и растворителей активных компонентов и повышает их абсорбцию в кишечнике.

Этиленгликоль способен понижать температуру замерзания воды, что обусловливает его применение в качестве антифриза. Смертельной дозой при приеме этиленгликоля внутрь является 100 - 150 мл.

Возможны различные пути метаболизма этиленгликоля:

Уксусная кислота

Уксусная кислота – жидкость, с характерным запахом.

Для количественного определения применяют методы газовой хроматографии.

Различные препараты уксусной кислоты применяются в медицине, а также в химической и пищевой промышленности, в фармации. Уксусная кислота действует слабее, чем неорганические, сильно диссоциированные кислоты, но при этом резко проявляется ее резорбтивное действие (некрозы, геморагии в печени, гемолиз).

Смертельной дозой считается 15 г.

Нитробензол

Нитробензол – бесцветная жидкость, обладающая запахом горького миндаля.

Нитробензол в качестве пахучего вещества применяется в различных отраслях промышленности (мыловарение, производство сапожных кремов и др.), для растворения красок. Отравления им могут происходить при вдыхании, при проникновении через кожу.

При приеме больших доз кожа приобретает синевато–серый цвет, что обусловлено образованием метгемоглобина в крови. Нитробензол в организме частично окисляется до п–аминофенола и выводится в виде парного соединения с серной кислотой.

Качественное и количественное определение нитробензола проводят методами газовой хроматографии или восстанавливают его до анилина, который переводят в азокраситель и определяют колориметрически или фотоэлектроколориметрически.

Фенацетин

Фенацетин – производное п-аминофенола, представляет собой бесцветное кристаллическое вещество.

Фенацетин относится к числу лекарственных препаратов, применяемых в качестве жаропонижающих. При передозировках фенацетина имели место отравления. Ядовитые свойства фенацетина обусловлены переходом его в фенетидин – этиловый эфир пара-аминофенола:

Алкалоиды

Под алкалоидами понимают большую группу азотсодержащих органических оснований сложного состава, встречающихся в растительных (реже в животных) организмах и обладающих, как правило, сильным фармакологическим действием.

Как лекарственные препараты алкалоиды проявляют физиологический эффект часто уже в чрезвычайно малых количествах, в связи с чем многие из них при определенных условиях являются ядовитыми или сильнодействующими веществами. Как главные действующие вещества многих видов и семейств растений алкалоиды сравнительно легко доступны.

При употреблении в пищу растений, содержащих алкалоиды, детьми или домашними животными они нередко являются причиной отравления, часто заканчивающегося смертельным исходом.

Очень удобна при рассмотрении алкалоидов их классификация по классам в соответствии с их углеродноазотным скелетом или структурой. В той или иной степени приобрели токсикологический интерес следующие алкалоиды:

I. Производные пиридина и пиперидина:

II. Производные тропана, или пиперидил – пирролидина:

III. Производные хинолина, или a - b - бензопиридина:

IV. Производные изохинолина, или b - g - бензопиридина:

V. Производные индола, или бензопиррола:

VI. Производные 1 – метилпирролизида (гелиотридана):

VII. Производные пурина:

VIII. Некоторые ациклические алкалоиды.

Кокаин

Кокаин является главным алкалоидом листьев Erythroxylon coca Lam.сем. Erythroxylaceae. Кокаин является ценным местноанестезирующем средством и применяется во врачебной практике. При приеме кокаина может возникнуть тяжелейшая наркомания – кокаинизм.

Кокаин очень токсичен, в печени животных под влиянием ферментов он омыляется сначала с образованием бензоилэкгонина, а затем экгонина и бензойной кислоты, которые обладают меньшей, чем кокаин фармакологической активностью.

В настоящее время кокаин заменен различными синтетическими заменителями, одним из которых является новокаин (гидрохлорид b - диэтиламиноэтилового эфира п–аминобензойной кислоты):

Стрихнин

Стрихнин – главный алкалоид многочисленных видов чилибухи, семейство Loganiaceae. В медицине широко применяется нитрат стрихнина.

Стрихнин относится к числу сильных ядов, действующих на нервную систему. Стрихнин быстро всасывается слизистыми оболочки и медленно выделяется из организма, обладает свойством кумулироваться.

Платифиллин

Платифиллин является одним из алкалоидов крестовников семейства Compositae. Широко используется в медицине, применяется как холинолитическое и спазмолитическое средство при спазмах гладкой мускулатуры органов брюшной полости, оказывает действие при спазмах кровеносных сосудов.

Ациклические алкалоиды

Эфедрин (1-гидрокси-2-метиламино-1-фенилпропан)– один из алкалоидов различных видов эфедры сем. Epedrceae.

Эфидрин

Эфедрин применяется при бронхиальной астме, для снижения кровяного давления, в офтальмологии.

Основного характера

Среди отравлений химическими веществами значительное место занимают различные лекарственные препараты. Многие из лекарств, в результате их неправильного использования, небрежного хранения или передозировки приобретают токсичные свойства. Например, отравления вызывали антипирин и амидопирин (производные пиразола), некоторые производные фенотиозина (аминазин, дипразин) и другие соединения.

Антипирин (1-фенил-2,3-диметилпиразолон-5)	Амидопирин (4-диметиламиноантипирин)

Список использованной литературы

1. Щербаков А.А. Трансформация иприта в объектах окружающей среды. - Саратов: Изд-во «Научная книга», 2001.

2. Щербаков А.А., Любунь Е.В., Кузнецов П.Е., Костерин П.В. Трансформация люизита в объектах окружающей среды. - Саратов: Изд-во «Научная книга», 2002.

3. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия. М.: Медицина, 1975.

4. Франке З. Химия отравляющих веществ. М.: Химия. 1973. Т.1 и Т.2.

5. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию. М.: Высшая школа,1994.

6. Гигиенические критерии состояния окружающей среды 6. Принципы и методы оценки токсичности химических веществ. Часть I. ВСЕМИРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ Женева, 1981.

7. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. М.:Химия. 1976. Т.1-3.

8. Рубеенчик Б.А. Образование канцерогенов из соединений азота. Киев: Научная думка.,1993.

9. Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина Н.А. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. Справочник. М.: Химия, 1989.

10. Токсикогенетические и экологические аспекты загрязнения окружающей среды. / Сборник научных трудов. Иркутск: Иркутский университет, 1982.

11. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде: Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.

12. Гигиенические критерии состояния окружающей среды 50. трихлорэтилен. ВСЕМИРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ, Женева, 1989.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДМЕТ «ХИМИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ» И ЕЕ ЗАДАЧИ

Химическая токсикология - это наука о химических методах изолирования, обнаружения и определения ядовитых и сильнодействующих веществ, а также продуктов их превращений в тканях, органах и жидкостях организма (животного или растения) и в окружающих человека среде и предметах (вода, воздух, земля, пищевых продуктов, лекарств, косметической продукции и т.д.).

Задачи химической токсикологии:

 - Разработка новых методов и усовершенствование применяемых химических, физико-химических и биохимических методов изолирования, обнаружения и определения ядовитых и сильнодействующих веществ.

 - Изучение продуктов превращения данных веществ и их влияния на различные биологические системы (иммунную, ферментную, гормональную и другие) в живом организме.

 - Разработка методов обезвреживания и уничтожения химического оружия, а также химических отходов, образующихся в процессе производства и применения органических веществ.

 - Разработка компьютерных программ, оценивающих содержание химикатов в окружающей среде и делающих прогнозы относительно их дальнейшей судьбы, с учетом пространственных и временных изменений в ландшафте, характера речных потоков и т.п. Пионером в данной области является программа GREAT-ER (Geography-Referenced Regional Exposure Assement Tool), созданная при финансовой поддержке Европейского центра по экотоксикологии и токсикологии химикатов и Британского экологического агентства. С ее помощью оценивается судьба химикатов (бора и детергента линейного алкилбензолсульфоната) в шести речных бассейнов Европы.

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ

В токсикологии ядом, или ядовитым веществом, условно называют такое химическое соединение, которое при попадании в организм в малых количествах и, действуя на него химически или физико-химически, способно привести к болезни или смерти.

Под отравлением разумеют нарушение функций организма под влиянием ядовитого вещества, что может, закончится расстройством здоровья или даже смертью.

Ядовитые вещества могут не только вводится в живой организм, но и образовываться или накапливаться (Hg, As, Cu и др.) в нем в процессе жизнедеятельности, при некоторых заболеваниях и состояниях (инфекция, нарушение обмена, неполноценное питание и др.). Организм человека, постоянно вырабатывает гормоны, которые в больших количествах действуют как яды. Наоборот, многие ядовитые вещества, (алкалоиды, барбитураты и др.) в малых дозах вводятся в организм в качестве лекарств. Абсолютных ядов, т.е. химических веществ, способных приводить к отравлению в любых условиях, в природе не существует. Химическое вещество становится ядом при определенных условиях (доза, возраст, состояние здоровья и др.). Физические и химические свойства вещества также оказывают влияние на проявления токсических свойств. Например, сульфат бария при приеме внутрь не ядовит, так как не растворим в воде и соляной кислоте желудка, а хлорид бария или другая растворимая соль бария при приеме внутрь ядовита. При введении в желудок двухлористая ртуть (сулема) ядовита, однохлористая - не ядовита, так как не растворяется в жидкостях организма. При введении в организм необходимо учитывать влияние, вместе с которыми яд вводится в организм. При этом действие одних ядов в присутствии других веществ может усиливаться (барбитураты и алкоголь), а других ядов – ослабляться (кислота и щелочь)

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности