5. Исследования бав, проводящиеся на кафедре химии твёрдого тела химического факультета ннгу им. Лобачевского

Основной проблемой БАД на сегодняшний день является вопрос обеспечения их должного качества. Основные направления его решения - усиление контроля на всех этапах производства и реализации.

Вот почему проведение научно-исследовательских работ с целью изучения БАВ и БАД является на сегодняшний день очень актуальной задачей. Именно этим вопросом занимаются на кафедре ХТТ под руководством профессора Князева А.В.. Данное направление на нашей кафедре существует относительно не долго – всего 4 года, и коллектив, занятый этой проблемой, пока небольшой, но уже сейчас понятно, что научное сообщество и государство заинтересовано в проводимых исследованиях, поскольку происходит непрерывное финансирование данной тематики, а выпускаемые статьи и доклады на научных конференциях вызывают большой интерес.

Перспективы проводимой научной работы

Рентгенографические, термохимические параметры индивидуальных соединений могут быть включены в соответствующие справочные издания и учебные пособия по термодинамике и использованы при рассмотрении и моделировании различных химических процессов с участием изученных соединений, в том числе и для реакций их получения, а также для описания биохимических процессов, происходящих в живых организмах. А исследования полиморфизма БАВ позволит предотвратить потерю биологической активности в данных соединениях.

Научная новизна полученных результатов

В ходе нашей работы впервые изучены температурные зависимости теплоемкости четырех витаминов группы B (В₂ (рибофлавин), В₃ (никотиновая кислота), В₁₂ (цианокобаламин), B₉ (дигидрат фолиевой кислоты)) и двух стероидных гормонов (метилпреднизолон и метилпреднизолона ацепонат) в интервале температур от 6 до 343 К методом адиабатической вакуумной калориметрии. Оценены фрактальные размерности и характеристические температуры Дебая указанных соединений. В калориметре сгорания были определены энергии сгорания трех витаминов группы В (В₃, В₉, В₁₂) и четырех стероидных гормонов (преднизолон, гидрокортизона ацетат, метилпреднизолон и метилпреднизолона ацепонат) при 298.15 К. Рассчитаны энтальпии сгорания Δ_cH ° и термодинамические параметры Δ_fH ° , Δ_fS ° , Δ_fG ° реакции образования исследуемых соединений из простых веществ при Т = 298,15 К и р = 0,1 МПа. Экспериментальные данные были использованы для расчета термодинамических функций: энтальпии, энтропии, функции Гиббса в интервале от 0 до 343 К. Для веществ, у которых был определен полный набор термодинамических функций с помощью уравнения Гиббса-Гельмгольца была рассчитана функция Гиббса образования при стандартных условиях.

Также методом пьезоэлектрического взвешивания была определена энтальпия сублимации метилпреднизолона.

Кроме того был проведен термодинамический анализ некоторых реакций с участием никотиновой кислоты: получение никотиновой кислоты окислением 2-метил-5-этилпиридина или 3- метилпиридина; получение из хинолина, который, подвергаясь окислительному расщеплению дает пиридин-2,3-дикарбоновую кислоту, являющуюся не стойкой и декорбаксилирующуюся с образованием витамина В₃; получение гидролизом никотинамида. Реакция протекает с небольшим выделением теплоты и функция Гиббса реакции будет сильно зависеть от энтропийного слагаемого. К сожалению, ее пока нет возможности рассчитать, так как неизвестна функция Гиббса образования никотинамида. А также был проведен термодинамический анализ реакции ацилирования гидрокортизона уксусной кислотой с послучением гидрокортизона ацетата. Данная реакция является экзотермической. Для более глубокого анализа термодинамики данной реакции необходимы данные об абсолютной энтропии гидрокортизона и гидрокортизон ацетата. Таким образом, на конкретных примерах показано как знание стандартных термодинамических функций может помочь в разработке модельной схемы синтеза БАВ.

Кроме того, нами проводятся структурные исследования БАВ с целью изучения их полиморфных модификаций. На кривой теплоемкости метилпреднизолона ацепоната наблюдался изгиб при Т = 131 К, который соответствовал фазовому переходу II рода, но рентгенофазовый анализ не показал изменений в структуре исследуемого БАВ. С целью определения природы данного фазового перехода был проведен рентгеноструктурный анализ монокристаллов метилпреднизолона ацепоната до и после фазового перехода. Получены структуры низкотемпературной (Т = 90 К) и высокотемпературной (Т = 150 К) фазы метилпреднизолона и выяснена специфика фазового перехода, который оказался полиморфным.

Еще одним методом, позволяющим различать структурные полиморфы является метод молекулярных полиэдров Вороного-Дирихле. Данным методом мы исследовали все полиморфные модификации преднизолона и метилпреднизолона.

Заключительным исследованием в нашей работе являлось определение коэффициентов теплового расширения исследуемых БАВ в диапазоне температур 150-450К методом низкотемпературной порошковой рентгенографии. Изучено поведение кристаллографических ячеек витаминов В₃, В₉, В₈ и стероидных гормонов (преднизолон, гидрокортизона ацетат, метилпреднизолон, метилпреднизолона ацепонат) с ростом температуры. Рассчитаны их коэффициенты теплового расширения и построены 2D и 3D фигуры коэффициентов теплового расширения.

Цели и основные задачи проводимой работы:

1. Калориметрическое определение температурных зависимостей теплоемкостей БАВ в температурном интервале 6-430 К.

2. Определение энергий и энтальпий их сгорания, расчет стандартных термодинамических функций и анализ реакций с участием БАВ.

3. Структурные исследования с целью понимания возможных причин полиморфизма в стероидных гормонах.

4. Исследование БАВ методом низкотемпературной рентгенографии.

5. Анализ кристаллических структур полиморфных форм стероидных гормонов методом молекулярных полиэдров Вороного-Дирихле.

Заключение

С самого момента своего открытия биологически активные вещества активно вызывали интерес со стороны человека, обусловленный широким спектром функций, которые они выполняют в живых организмах. С тех пор мы узнали много нового об этих уникальных соединениях, казалось бы изучили их вдоль и поперек, но все же в настоящее время остается много загадок и вопросов связанных с их действием на наш организм.

За все эти годы человечеством разработаны промышленные способы производства многих известных биологически активных веществ, однако оптимальные условия синтеза, качество исходного сырья и количественный состав биологически активных добавок нуждается в доработке.

С конца 90-х годов в моду вошло повальное употребление БАДов, сейчас же на смену этой моде пришла волна критики в их адрес. Стоит ли употреблять БАД в пищу в качестве дополнительного источника микроэлементов? Данный вопрос остается открытым, но с развитием фармацевтики и повышением качества БАДов все больше звучит ответов “за” их использование. А также все возрастает потребность в фармацевтических препаратах (лекарствах), основанных на биологически активных веществах, направленных не на поддержание, а на лечение и восстановление здоровья человека.

В связи с вышеизложенным, могу точно ответить на главный вопрос, поднятый в этой работе – на данный момент имеется социальная потребность в изучении биологически активных веществ. А тем временем работа нашего научного коллектива, возможно, сможет помочь мировому научному сообществу с данной проблемой.

Список литературы

1. Булдаков А.С. Пищевые добавки. Справочник. / Санкт-Петербург, 1996.

2. Введение в общую микронутриентологию (биологически активные пищевые добавки) Под ред. проф. Ю.Ю.Гичева, к.м.н. Э.Огановой / Новосибирск,1998.

3. Минделл Э. Справочник по витаминам и минеральным веществам. М., Медицина и питание; Техлит. -1997. - 320 с.

4. Нашинский В.Г. Растения в терапии и профилактике болезней. Томск. Издательство Томского Университета. -1989.

5. Рисман Майкл. Биологически активные пищевые добавки. Неизвестное об известном. Справочник. Арт-Бизнес-Центр. Москва. - 1998.

6. Сухинина В.А. Лекарственные средства. Изделия медицинского назначения. Сертификация. Контроль качества. Документы. Комментарии. Ответы на вопросы. - М.: Международный центр финансово-экономического развития, 1998. - с. 249-254.

7. Методических указания МУК 2.3.2.721-98. "Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище". Минздрав России. Москва, 1999.

8. Биологически активные вещества и специализированные добавки в спорте (Португалов С.Н., идр). М.: Издательство ВНИИФК, 2002 г. — 43 с.

9. Колтунова В. И., Витамины и витаминные препараты, Изд-во Медицина (1973), 296 с.

10.K. Weissermel, H.-J. Arpe, Industrial Organic Chemistry, 4th ed, Wiley-VCH, Weinheim, 2003, pp. 822.

11. Интернет-ресурс: http://medicinform.net/

12. Интернет-ресурс: http://inopressa.ru/rubrics/science