Введение к работе
Актуальность проблемы. Шунгитовые породы (ШП) – уникальные природные образования протерозойского возраста, не имеющие аналогов и содержащие в своём составе фуллерены и нанотрубки (Полевая М.А., 2004). Долгие годы «шунгитовой водой» и препаратами на основе ШП лечат весьма широкий спектр заболеваний (Калинин Ю.К. и соавт., 2003). Однако до настоящего времени практически отсутствует объяснение причины биологически активных свойств ШП. Одним из основных объяснений является ссылка на присутствие в их составе фуллеренов (Сидоров Л.Н. и соавт., 2005). Но, приняв во внимание незначительное содержание фуллереновых структур в составе органической массы (ОМ) ШП, трудно объяснить наблюдаемые эффекты препаратов на основе ШП только присутствием фуллеренов. Следует учитывать весь комплекс биологически активных соединений, входящих в состав ОМ и минеральной составляющей ШП.
Эффективными методами изучения ОМ каустобиолитов являются экстракция и окислительная деструкция. Первый из них позволяет подробно изучить вещественный состав низкомолекулярной составляющей (так называемой подвижной фазы) их ОМ, извлекаемой органическими растворителями, в то время как второй позволяет установить особенности строения полимерной матрицы (неподвижной фазы), являющейся основой их макромолекулярной (надмолекулярной) структуры. Если экстракция использовалась, хотя и в незначительной степени, для изучения ОМ ШП (Сидоренко А.Б. и соавт., 1971; Бондарь Е.Б и соавт., 1987; Соловьева А.Б. и соавт., 2000), то методы окислительной деструкции для этого до настоящего времени не применялись. Это же можно сказать и о последовательном применении экстрагентов по принципу возрастания их полярности, что позволяет осуществить эффективное разделение групп соединений, входящих в подвижную фазу ОМ ШП. Применение хромато-масс-спектрометрии, как наиболее эффективного аналитического метода органической геохимии, в случае изучения экстрактов ШП было явно недостаточным. Исследования биологической активности ШП выполнялись либо для «шунгитовой воды» (водных экстрактов ШП), либо для препаратов на основе молотых ШП (Полеховский Ю.С. и соавт., 1999; Пирятинская О.Н. и соавт., 2000; Рысьев О.А., 2001). В доступных литературных источниках отсутствует информация об изучении биологической активности органических экстрактов ШП. Серьезные масштабные исследования биологической активности препаратов на основе ШП по отношению к бактериальной микрофлоре также не проводились. Кроме того, до сих пор при изучении биологической активности препаратов на основе ШП не применялись методы системного анализа, в том числе алгебраическая модель конструктивной логики (АМКЛ), позволяющие установить взаимосвязи между определенными типами биологической активности ШП и ее вещественным составом.
Все вышеизложенное определяет актуальность настоящего исследования и значимость работы.
Цель исследования:
На основе системного анализа установить взаимосвязи между определенными типами биологической активности ШП Зажогинского месторождения Карельского Заонежья по отношению к ряду культур патогенных микроорганизмов и ее вещественным составом.
В соответствии с поставленной целью в задачи исследования входило:
-
Изучить вещественный состав исходной ШП Зажогинского месторождения Карельского Заонежья современными физико-химическими методами анализа (ФХМА) и выполнить обогащение ее ОМ.
-
Выполнить последовательную экстракцию обогащенной ШП набором органических растворителей с постепенно возрастающей полярностью (толуолом, хлороформом, ацетоном, этанолом и уксусной кислотой) и удалить использованные растворители из полученных экстрактов.
-
Качественно и количественно изучить биологическую активность экстрактов ОМ ШП по отношению к ряду культур патогенных микроорганизмов (определить тип биологической активности – бактерицидный, бактериостатический или бактериостимулирующий, установить оптимальные концентрации растворов экстрактов и длительность обработки ими бактериальных суспензий).
-
Выполнить окислительную деструкцию ОМ ШП с применением различных окисляющих реагентов. Современными ФХМА изучить вещественный состав полученных экстрактов и продуктов окислительной деструкции ОМ ШП, а также ее минеральной части.
-
Используя АМКЛ установить взаимосвязи между определенными типами биологической активности экстрактов ОМ ШП по отношению к ряду культур патогенных микроорганизмов и ее вещественным составом.
Научная новизна исследований. Бактерицидное, бактериостатическое и бактериостимулирующее действие полученных экстрактов ОМ ШП впервые изучено на культурах ряда патогенных микроорганизмов.
С помощью АМКЛ впервые установлены структурные группы органических соединений, ответственных за различные типы биологической активности ОМ ШП.
Впервые в составе полученных экстрактов и продуктов окислительной деструкции идентифицирована широкая гамма органических соединений, в том числе гетероциклической природы, обуславливающих высокую биологическую активность препаратов на основе ШП.
Впервые выполнена последовательная исчерпывающая экстракция ОМ ШП набором органических растворителей с возрастающей полярностью и окислительная деструкция обогащенной ШП с использованием различных окисляющих реагентов.
Научно-практическая значимость исследований. Селективное накопление определённых групп соединений в экстрактах ОМ ШП делает их высоко активными в плане подавления ряда патогенных микроорганизмов. В связи с этим метод последовательной исчерпывающей экстракции ОМ ШП органическими растворителями с постепенно возрастающей полярностью может быть рекомендован для получения из ШП высокоэффективных антибактериальных препаратов.
Использование АМКЛ при анализе состояния биомедицинских систем оправдано и может внедряться в научную практику.
Дальнейшему изучению и использованию на практике подлежит органическая составляющая ШП.
Внедрение в практику результатов исследований. Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин ГОУ ВПО «Тульского государственного университета», кафедре общей и неорганической химии естественнонаучного факультета ГОУ ВПО «Тульского государственного педагогического университета имени Л.Н. Толстого» и в научную работу ГУП ТО «НИИ новых медицинских технологий» (г. Тула).
Апробация работы. Диссертация апробирована на совместном заседании кафедр санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин ГОУ ВПО «Тульского государственного университета» и общей и неорганической химии ГОУ ВПО «Тульского государственного педагогического университета имени Л.Н. Толстого». На основе открытого голосования она единогласно рекомендована к публичной защите (Тула, 2008). Материалы исследований доложены на: I Международной научно-практической конференции «Исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2005), IV Международной научно-практической конференции «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России» (Пенза, 2007), VI Международной научно-практической конференции по медицинской экологии (Пенза, 2007), VI Всероссийской университетской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (диплом I степени, Тула, 2007), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007), VI научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева (Новомосковск, 2004), II магистерской научно-практической конференции «Химия и электрохимия» (диплом I степени, Тула, 2007) и XXXXIII научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава ТулГУ (медицинский факультет) «Общественное здоровье и здравоохранение: профилактическая и клиническая медицина» (Тула, 2007).
Структура и объем диссертации.
